基于W77E58的LCD控制及触摸屏接口设计[图]

摘要：提出了一种用8位单片机控制16位带触摸屏的LCD的设计方法。TFT- LCD 模块T32QM 6450是一种点阵型LCD, 文中介绍了该模块以及触摸屏控制器ADS7843 的基本功能和工作原理。给出了W 77E58、T32QM6450 及ADS7843之间的接口设计方法，研究了实现字符、汉字、画面显示及屏幕滚动的编程方法，并给出了实现部分功能的通用子程序。

0 引言

随着嵌入式系统的广泛应用，出现了大量的16位和32位的嵌入式处理器。而传统的8位单片机长期用于生产实践，制造工艺成熟、性能更加可靠，仍然占有相当大的市场，特别是在汽车电子等对可靠性要求极高的领域。液晶显示位模块具有显示信息量丰富、功耗低、体积小、质量轻、无辐射等优点。

触摸屏作为一种特殊的计算机外设，是目前最自然、便利的一种人机交互方式。T32QM 6450液晶显示模块是带有触摸屏功能TFT 型彩色LCD显示屏，分辨率为240×320, 支持2.6 ×105色显示。其功能强，使用方便，接口简单，具有丰富的专用控制指令，可方便地实现画面滚动显示及触摸屏等功能。

1 T32QM6450液晶模块结构

T32QM 6450是液晶模块，主要由TFT – LCD 显示器、LED背光灯、触摸屏、源极驱动IC IS2102和栅极驱动IC IS2202构成，其中Source Driver负责提供列上各色素点的驱动电压，而Ga te Driver控制每行像素的选通状态。TFT液晶的每个像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，可以精确控制显示灰度，LCD通过总线与处理器连接，实现数据和指令的传递。

2 T32QM6450与W77E58接口电路

硬件连接如图1所示。处理器芯片选用W77E58.该芯片是一个快速8051兼容微控制器，其内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。它的指令集基本与8051相同，多了一条DEC DPTR指令。8051每12个时钟周期为一个机器周期，而W77E58每4个时钟周期为一个机器周期，提高了指令执行速度。另外，W77E58 还可调整MOVX 指令的周期，范围为2~ 9个机器周期，这种设计使W77E58能够更有效访问慢速或快速外部RAM 及外设。

图1 液晶屏与W77E58硬件连接电路

因为W77E58是高速8 位单片机，而该LCD模块采用16位总线接口，所以电路中用了2 片锁存器74HC573, 用P24~P27口分别控制2片锁存器的锁存使能和输出使能引脚LE （下降沿锁存） 、OE （低电平有效），先给第一片74HC573的LE一个高电平，通过P1口传送低8 位数据，然后给该片的LE 低电平锁存当前数据； 给第二片的LE 高电平，同样通过P1口传送高8位数据并锁存，最后同时给2片74H C573的OE低电平，即可实现16位数据的传送。

该系统是混合电压系统，液晶模块和ADS7843用3.3 V 供电，而处理器和锁存器是5 V 供电，这2部分是不能直接相连的。所以还要处理好电平的转换问题，电路中用4 片双向电平转换芯片74LVC4245, 它可以实现3.3 V和5 V的相互转换。

为实现触摸屏功能，电路中用1 片触摸屏控制器ADS7843.它是电阻式触摸屏控制芯片，具备串行12 位A /D转换功能，在关闭模式下，功耗仅为0.5uW, 在12 V、125 kH z的工作模式下功耗为750 uW3. 文中仅结合电路对主要功能加以介绍。CS是芯片选通端； DCLK 是时钟输入端，由P20 脚软件模拟时钟信号输入； DIN 是数据串行输入端，控制数据通过该引脚输入； X+ 、Y + 、X- 、Y – 是接触点坐标数据输入端； INT是中断引脚，用于通知MCU 有触摸事件发生，DOUT 将转换后的触摸位置数据串行输出到MCU。

3 LCD 显示的程序设计

3. 1 指令、数据的读写

通过对LCD模块的RS引脚设置1或0 值，即可实现处理器和LCD之间数据或指令的传送。当设定RS= 1, 传递的是数据信号； 设定RS= 0, 传递的是指令信号，模块的D8~ D15端口接收到的数据（即高8位）代表寄存器号，D0~ D7接收到的是控制指令。部分子程序如下：

3. 2 字符、汉字及颜色的显示

可调用以上子程序方便地向LCD模块发送控制命令和颜色信息。T32QM 6450模块共有158 个寄存器，通过调用WriCom 函数可向相关寄存器写入控制命令，然后调用WriData写入2字节的颜色信息，其RGB格式为： 红色为高5位（ B it15~B it11），绿色为中间6位（ B it10~ B it5），蓝色为低5位（ B it4~B it0）。经以上操作，即可在指定位置或区域显示色彩、字符、图象等。如要在屏上坐标为（X, Y） 的点以颜色Co lo r显示一个字符或汉字，只要知道其点阵数组, 在每个要显示的点调用W r iDa ta（Color）即可。图片的显示原理类似，用转换工具将图片转换成C格式的数组文件即可。下例为显示字符的程序：

3. 3 滚动显示画面

要实现指定区域的画面的滚动显示效果，可以通过设置寄存器R75~ R80实现，其中寄存器R75、R76用于设置滚动区域的起始行； R77、R78设置画面的范围，即要滚动显示的行数；R79、R80设置每次滚动的行数，即步长。要注意的是，步长的设置并不是一劳永逸的，因为这里的步长是相对于滚屏初始化设置时的状态而言的，并非相对于上一次滚屏动作而言。图2举例说明了滚屏的设置及演示效果。

图2 滚屏的设置及过程演示

图2所示过程的C程序如下：

如果按照上述程序调试，则画面滚动较快，效果不明显。

实际应用时，可以结合定时器，每隔一定时间改变一次寄存器R79、R80的值，一般是按递增的等差数列赋值，可以获得很好的视觉效果。所赋最大值不能超过319, 因为屏幕最大只有320行； 当所赋值为319, 并且R75、R76所赋值为0时，可实现全屏画面的滚动显示。

4 结束语

该显示系统调试完成后，通过串口和GPS 模块连接，可以实时显示经度、纬度、时间等信号，显示效果良好。文中给出的子程序的形参多为2 字节的整型值，可直接用于16位、32位单片机，兼容性强，为其在便携式系统中的应用提供了一种方法。