液晶显示器微控制器电路介绍

前已述及，微控制器电路主要由MCU、按键输入电路、存储器(数据存储器EEPROM和DDC存储器)、同步信号处理电路、开关量控制电路、模拟量控制电路、I2C总线控制电路等几部分组成。下面对这些电路进行简要分析和介绍。

1.MCU

液晶显示器中，大都采用以51单片机为内核的微控制器，它把可开发的资源(ROM、I/O接口等)全部提供给显示器生产厂家，厂家可根据应用的需要来设计接口和编制程序，因此适应性较强，应用较广泛。图1所示是微控制器硬件组成框图。

由图1可见，一个最基本的微控制器主要由下列几部分组成：

图1 微控制器硬件组成方框图

(1)CPU(中央处理器)

CPU在微控制器中起着核心作用，微控制器所有动作指令的接收和执行指令、各种控制功能、辅助功能都是在CPU的管理下进行的。同时，CPU还要担任各种运算工作。

(2)存储器

微控制器内部的存储器包括两个部分：

①随机存储器RAM：用来存储程序运行时的中间数据。在微控制器工作过程中，这些数据可能被改写，所以RAM中存放的内容是随时可以改变的。

②只读存储器ROM：用来存储程序和固定数据。所谓程序就是根据所要解决问题的要求，应用指令系统中所包含的指令，编成一组有次序的指令集合。所谓数据就是微控制器工作过程中的信`氪、变量、参数、表格等。

(3)输入输出(I/O)接口

输入/输出接口电路是指CPU与外部电路、设备之间连接通道及有关的控制电路。由于外部电路、设备的电平大小、数据格式、运行速度、工作方式等均不统一，一般情况是不能与CPU兼容的(即不能直接与CPU连接)。这些外部的电路和设备只有通过输人/输出接口的桥梁作用，才能进行信息传输，使CPU与外部电路、设各之间协调工作。

输入/输出接口种类繁多，不同的外部电路和设备需要相应的输人/输出接口电路，可利用编程的方法具体确定接口的工作方式、功能和工作状态。

输入/输出接口可分成两大类：

①并行输入/输出接口：并行输入/输出接口的每根引线可灵活地选作输入引线或输出引线。有些输入/输出引线适合于直接与其他电路相连，有些接口能够提供足够大的驱动电流，使与外部电路和设备接口时使用起来非常方便。有些微控制器允许输入/输出接口作为系统总线来使用，以外扩存储器和输入/输出接口芯片。在液晶显示器中，开关量控制电路和模拟量控制电路都是并行输入/输出端口。

②串行输入/输出接口：串行输入/输出接口是最简单的电气接口，与外部电路、设各进行串行通信时只需使用较少的信号线。在液晶显示器中，I2C总线接口电路是串行总线接口电路。

(4)定时器/计数器

在微控制器的许多应用中，往往需要进行精确的定时和产生方波信号，这由定时器/计数器电路来完成。有的定时器还具有自动重新加载的能力，这使得定时器的使用更加灵活方便，利用这种功能很容易产生一个可编程的时钟。此外，定时器还可作为一个事件计数器，当工作在计数器方式时，可从指定的输入端输入脉冲，计数器对其进行计数运算。

(5)系统总线

微处理器的上述四个基本电路之间通过地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)连接在一起，再通过输入/输出接口与微处理器外部的电路联系起来。

2.按键输入电路

用户对液晶显示器的参数进行调整，是通过按键来进行操作的。按键的实质是一些小的电子开关，具有体积小、重量轻、经久耐用、使用方便、可靠性高的优点。按键的作用就是使电路通与断，当按下开关时，按键电子开关接通：手松开后，按键电子开关断开。MCU可识别出不同的按键信号，然后去控制相关电路进行动作。

3.同步信号处理电路

在MCU内部电路中，一般设置有同步信号处理电路，它根据输人的行场同步信号，在其他相关电路的配合下，可完成以下几项工作：

(I)识别显示模式

显示模式(Displa。y Mode)是计算机中常用的一个概念，是指计算机所运行的软件对显卡的操作方式，主要规定了分辨率的大小、是图形显示方式还是字符显示方式，能显示颜色的数量等。计算机运行的软件会自动选择所需的显示方式，也可由用户自己选择所喜欢的显示模式，如果单从分辨率的角度而言，对于目前大部分的应用软件，都可以在不同的分辨率下工作。对于CRT显示器，具体选择在哪种分辨率下工作，由个人的爱好及显示器所能提供的最高分辨率决定。而对于液晶显示器则有所不同，因为每台液晶显示器都有一个最佳分辨率(固有分辨率)，这是由液晶的结构所决定的，只有当液晶显示器工作在最佳分辨率下时，才能显示出最佳的效果。如果输入到液晶显示器的分辨率高于或低于最佳分辨率，则要在主控电路中进行图像的缩放处理。例如，液晶屏的固有分辨率是1024×768，当输入800×600 /60Hz的信号时，经转换后，输出1024×768 60Hz的信号;当输入800×600/75Hz信号时，经转换后输出1024×768/75Hz的信号。

(2)控制节能电路工作

的集成电路都可以挂接在I2C总线上，MCU通过I2C总线对这些电路进行控制。液晶显示器具备节能省电功能。对于从VGA输入信号的液晶显示器，能否进入节能状态，是MCU根据输人的行场同步信号进行判断的，当行场同步信号都有时，液晶显示器为正常状态;当行场同步信号缺一或全无时，MCU控制相关电路处于节能状态，达到降低功率的目的。

对于从DVI数字接口输入信号的液晶显示器，能否进入节能状态，是由驱动板上一块称为TMDS接收器的电路完成的(TMDS接收器大都集成在主控芯片中)。当计算机长时间未工作时，主机会控制内部的TMDS发送器停止输出，此时，液晶显示器内部的TMDS接收器由于收不到TMDS发送器发送的信号，会将检测的结果告知MCU，再由MCU去控制相关电路处于节能状态，达到降低功率的目的。

4.开关量控制电路

所谓微处理器的开关量，就是输人到MCU或从MCU输出的高电平或低电平信号，主要有脱机检测信号(输入)、指示灯控制信号(输出)、背光灯开启/关闭信号(输出)、输入信号选择控制信号(输出)等。

5.模拟量控制电路

MCU模拟量控制信号是指MCU输出的是PWM脉冲信号，经外围RC等滤波电路滤波后，可转换为大小不同的直流电压，该直流电压再加到负载电路上，对负载进行控制。

MCU输出的模拟量控制信号主要有：亮度控制信号、对比度控制信号等。由于MCU一般设有I2C总线控制脚，很多控制信息均由MCU通过总线进行控制，因此，可大大减小模拟量控制信号的数量，使控制电路大为简化。

6.I2C总线控制电路

I2C总线是由飞利浦公司开发的一种总线系统。I2C总线系统问世后，迅速在家用电器等产品中得到了广泛的应用。微控制器电路上的I2C总线由两根线组成：一根串行时钟线(SCL)和一根串行数据线(SDA)。MCU利用串行时钟线发出时钟信号，利用串行数据线发送或接收数据。

MCU是I2C总线系统的核心，I2C总线由MCU引出，液晶显示器中很多需要由MCU控制