一種基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)OLED顯示的設(shè)計(jì)

1 引言

有機(jī)電致發(fā)光顯示，又稱有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode, OLED)或有機(jī)發(fā)光顯示器Organic Light Emitting Display(OLED)，相較于目前市場(chǎng)上流行的液晶顯示器(LCD)有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：自主發(fā)光(不需要背光源)，無視角問題(視角可達(dá)170°以上)，重量輕，厚度薄，亮度高，發(fā)光效率高，響應(yīng)速度快(是液晶的1000倍)，動(dòng)態(tài)畫面質(zhì)量高，溫度范圍廣(溫度范圍-40℃～80℃)，低功耗，抗震能力強(qiáng)，制造成本低，可柔性顯示。尤其適用于要求高亮度的儀表行業(yè)，以及條件要求更高的軍工產(chǎn)品。

與各方面已經(jīng)發(fā)展成熟的LCD相比，OLED的發(fā)展還處于初級(jí)階段，但隨著以上這些優(yōu)勢(shì)的逐步實(shí)現(xiàn)，OLED將極有可能取代LCD在市場(chǎng)上的地位，OLED是被業(yè)界公認(rèn)為最具發(fā)展前景的下一代顯示器。

2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文利用單片機(jī)C8051F023作為128×64單色OLED的控制核心器件，采用的是維信諾公司的一款屏VGG12864G，它利用Solomon公司的SSD1303為專用驅(qū)動(dòng)IC。實(shí)現(xiàn)文字顯示及圖像的動(dòng)靜態(tài)顯示。硬件整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖 1 硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

2.1 SSD1303 驅(qū)動(dòng)及接口電路

VGG12864G模塊的OLED顯示屏為128列，64行結(jié)構(gòu)。圖2為SSD1303結(jié)構(gòu)框圖，

圖2 SSD1303結(jié)構(gòu)框圖

顯示了模塊邏輯電路和接口電路的框圖。用戶只需要給接口提供電源、產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)指令信號(hào)和顯示數(shù)據(jù)信號(hào)，就能點(diǎn)亮OLED屏。從圖中可以看出，行、列驅(qū)動(dòng)器的輸出通過FPC邦定到OLED屏，剩下的MCU接口、電壓和電流控制器需要是其專門設(shè)計(jì)的接口和驅(qū)動(dòng)電路，模塊的外部信號(hào)僅與SSD1303發(fā)生關(guān)系。所以了解了SSD1303的輸入特性及指令系統(tǒng)，就能方便地使用本模塊了。

SSD1303是晶門公司推出的驅(qū)動(dòng)單色OLED的IC，采用TAB封裝。這種基于CMOS工藝的驅(qū)動(dòng)IC集成了行、列驅(qū)動(dòng)器、振蕩器、對(duì)比度控制器和圖形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(GDDRAM)，很大程度地減少了外圍器件和功耗?？芍С值淖畲蠓直媛蕿?32×64，其中OLED屏底部132×16的點(diǎn)陣區(qū)域可以顯示4色的局域色，并可編程實(shí)現(xiàn)64級(jí)灰度，當(dāng)用于單色顯示時(shí)，可編程控制256級(jí)對(duì)比度。根據(jù)所使用微處理器(MPU)的不同，它提供8位6800系列MPU并行、8位8080系列MPU并行和Serial Peripheral Interface (SPI)串行三種通信接口模式。

控制命令通過MCU接口輸入到控制命令解碼器進(jìn)行命令解碼，然后輸出時(shí)鐘、行同步、場(chǎng)同步信號(hào)，從而控制OLED顯示的振蕩頻率、顯示器件的電壓轉(zhuǎn)換模塊以及OLED顯示內(nèi)容的行列偏移量的驅(qū)動(dòng)模塊;如果是顯示數(shù)據(jù)(128×64bits)，那么顯示數(shù)據(jù)由控制電路通過MCU接口輸入到GDDRAM緩存，然后通過局域色解碼器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，最后將解碼后的顯示數(shù)據(jù)通過行列驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)OLED顯示，OLED上呈現(xiàn)了穩(wěn)定的顯示效果。

2.2 電源的設(shè)計(jì)

硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖如圖2所示，外部硬件電路的DC-DC轉(zhuǎn)換器用TPS7333芯片將5V電源轉(zhuǎn)換成3.3V電源，并將輸出的電源信號(hào)通過電壓和電流控制器控制整個(gè)SSD1303的電壓和電流。整個(gè)系統(tǒng)需要3.3V和12V的電源，MCU(本文采用C8051F023)需要提供3.3V的電源電壓，OLED需要3.3V的邏輯電源電壓和9～12V的驅(qū)動(dòng)電源電壓，此驅(qū)動(dòng)電源電壓由外部電源轉(zhuǎn)換器電路提供。

2.3 各種控制信號(hào)

再就是關(guān)于如何用MCU控制，MCU通過RES#、CS#、D/C、WR#、RD#和D0～D7共13個(gè)接口控制SSD1303驅(qū)動(dòng)IC，從而控制OLED顯示屏。CS#為片選信號(hào)，當(dāng)CS#接低電平時(shí)MCU才能與驅(qū)動(dòng)IC通信;RES#是復(fù)位使能端，當(dāng)接低電平時(shí)，所有控制寄存器均被設(shè)定為出廠時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)，同時(shí)圖像寄存器清零;D/C為數(shù)據(jù)/命令選擇信號(hào);WR#和RD#分別為寫和讀選擇信號(hào)，當(dāng)CS#為低時(shí)，在其下降沿讀寫有效。通過改變D/C、WR#和RD#三個(gè)接口的高低，單片機(jī)對(duì)OLED的控制有四種狀態(tài)，可由表1顯示出來。