广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 第5章GUI应用基础 GUⅠ为 Graphics User Interface的简写,即图形用户界面,这是用于提高人机交互友好 性、易操作性的计算机程序,它是建立在计算机图形学基础上的产物。图形用户界面是当今 计算机技术的重大成就之一,它极大地方便了非专业用户的使用,人们不再需要死记硬背大 量的命令,而是通过窗口、菜单方便地进行操作。 随着嵌入式系统的日益发展,32位嵌入式处理器及图形显示设备的广泛应用,目标产 品对GUI的需求越来越多。由于嵌入式系统的资源有限,所以对GUI的要求是可载剪的 高速度的。本章先介绍点阵式图形液晶显示屏及常用的驱动控制器,并列出几款点阵图形液 晶模块及在 EasyARM200开发板上的连接及驱动程序的编写,接着介绍嵌入式系统简易的 图形用户界面ZLG/GUI的应用 5.1点阵式图形液晶显示屏 点阵式图形液晶显示屏是平板显示器件中的一种,具有低工作电压、微功耗、无辐射、 体积小等特点,被广泛应用于各种各样嵌入式产品中,如手机、PDA、数码相机、电子游戏 机和便携式仪表等等。随着STN和TFT液晶显示屏技术的成熟发展及制造成本的不断降低, 点阵式图形液晶显示屏也就成为了嵌入式系统中最主要的图形显示设备。 511点阵式图形液晶显示屏的特点 液晶,是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态,又不同于气态的特殊物质态, 它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性,又具有液体的流动性。液晶显示器件(英文的 简写为LCD)就是利用液晶态物质的液晶分子排列状态在电场中改变而调制外界光的被动型 显示器件 点阵式图形液晶显示屏是LCD的一种,能够动态显示图形、汉字以及各种符号信息 为各种电子产品提供了友好的人机界面。点阵式图形液晶显示屏的主要特点如下(这些特点 也就是LCD的特点) 1.工作电压低 般LCD的驱动电压为1.5V~3V左右,可以直接与大规模集成电路直接匹配,驱动 极为方便。相比之下,CRT显示器则需要几十千伏调制电压。在便携式产品中及其它嵌入 式系统中,系统电源电压一般都不高,所以使用LCD非常合适 2.微功耗 图形液晶显示屏的功耗约为1μWcm2,是所有显示器件中功耗最小的。在液晶显示器 件中,功耗主要消耗在驱动IC及其外围电路上。由于其功耗极低,所以在电池供电等产品 上得到广泛应用。 3.体积小 液晶显示屏为平板形结构,体积相对阴极射线电子東管(CRT显示器、投影显示器要小 得多,重量也非常轻。这一特点对于嵌入式产品来说是非常重要的,所以大量的便携式产品 中均使用LCD进行信息的显示
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 1 - 第5章 GUI 应用基础 GUI 为 Graphics User Interface 的简写 即图形用户界面 这是用于提高人机交互友好 性 易操作性的计算机程序 它是建立在计算机图形学基础上的产物 图形用户界面是当今 计算机技术的重大成就之一 它极大地方便了非专业用户的使用 人们不再需要死记硬背大 量的命令 而是通过窗口 菜单方便地进行操作 随着嵌入式系统的日益发展 32 位嵌入式处理器及图形显示设备的广泛应用 目标产 品对 GUI 的需求越来越多 由于嵌入式系统的资源有限 所以对 GUI 的要求是可载剪的 高速度的 本章先介绍点阵式图形液晶显示屏及常用的驱动控制器 并列出几款点阵图形液 晶模块及在 EasyARM2200 开发板上的连接及驱动程序的编写 接着介绍嵌入式系统简易的 图形用户界面 ZLG/GUI 的应用 5.1 点阵式图形液晶显示屏 点阵式图形液晶显示屏是平板显示器件中的一种 具有低工作电压 微功耗 无辐射 体积小等特点 被广泛应用于各种各样嵌入式产品中 如手机 PDA 数码相机 电子游戏 机和便携式仪表等等 随着 STN 和 TFT 液晶显示屏技术的成熟发展及制造成本的不断降低 点阵式图形液晶显示屏也就成为了嵌入式系统中最主要的图形显示设备 5.1.1 点阵式图形液晶显示屏的特点 液晶 是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态 液态 又不同于气态的特殊物质态 它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性 又具有液体的流动性 液晶显示器件(英文的 简写为 LCD)就是利用液晶态物质的液晶分子排列状态在电场中改变而调制外界光的被动型 显示器件 点阵式图形液晶显示屏是 LCD 的一种 能够动态显示图形 汉字以及各种符号信息 为各种电子产品提供了友好的人机界面 点阵式图形液晶显示屏的主要特点如下(这些特点 也就是 LCD 的特点) 1. 工作电压低 一般 LCD 的驱动电压为 1.5V 3V 左右 可以直接与大规模集成电路直接匹配 驱动 极为方便 相比之下 CRT 显示器则需要几十千伏调制电压 在便携式产品中及其它嵌入 式系统中 系统电源电压一般都不高 所以使用 LCD 非常合适 2. 微功耗 图形液晶显示屏的功耗约为 1 W/cm2 是所有显示器件中功耗最小的 在液晶显示器 件中 功耗主要消耗在驱动 IC 及其外围电路上 由于其功耗极低 所以在电池供电等产品 上得到广泛应用 3. 体积小 液晶显示屏为平板形结构 体积相对阴极射线电子束管(CRT)显示器 投影显示器要小 得多 重量也非常轻 这一特点对于嵌入式产品来说是非常重要的 所以大量的便携式产品 中均使用 LCD 进行信息的显示
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 4.可视面积大 根据实际需求,液晶显示屏可以把尺寸做得很大,也可以做得很小,而且对于相同尺寸 的显示器,液晶显示器的可视面积比其它类型显示器要更大一些 5.无电磁辐射 液晶显示器在防止辐射方面具有先天的优势,因为它根本就不存在辐射。在电磁波的防 范方面,液晶显示器也有自己独特的优势,可以采用严格的密封技术将来自驱动电路的少量 电磁波封闭在显示器中,而普通显示器为了散发热量的需要,必须尽可能地让内部的电路与 空气接触,这样内部电路产生的电磁波也就大量地向外“泄漏”了 6.数字接口 点阵式液晶显示屏均是数字接口,不需要转换成模拟信号,理论上,这会使像素的色彩 和定位都更加准确完美 7.寿命长 液晶显示器件本身几乎没有什么劣化问题,在允许的工作温度范围内工作时,通常LCD 的寿命长达50000小时以上。 512点阵式图形液晶显示屏的种类 1.按显示原理分类 在日常生活中,我们可能接触过各种各样的点阵式图形液晶屏,按显示原理分通常有以 下几种类型 TN( wist Nematic)扭曲向列型 将涂有ITO透明导电层的两片玻璃基板间夹上一层正介电各向异性液晶,液晶分子沿 玻璃表面平行排列,排列方向在上下玻璃之间连续扭转90°。然后上下各加一偏光片,底面 加上反光片,基本就构成了TN型液晶显示屏 由于TN型液晶显示器件的电光响应慢,电光曲线陡度不够陡峭,所以在进行动态、多 路驱动上有一定限制。使用TN型液晶显示技术,最多只能做到64路点阵的驱动,这种类 型的图形液晶显示屏只能做单色小规模点像素的液晶屏。 ·STN( Super Twist Nematic超扭曲向列型 STN型跟TN型结构大体相同,只不过液晶分子扭曲180°,还可以扭曲210°或270°等, 其特点是电光响应曲线更好,可以适应更多的行列驱动。彩色和单色模式的STN技术可以 做到2000路点阵以上的驱动 STN液晶只可以实现伪彩色(一般人眼可以分辨l8bit色,即256K色,所以达到l8bit 色和超过18bit色的被称之为真彩色,否则称之为伪彩色)显示,可以实现VGA(640×480)、 SVGA(800×600等一些较高的分辨率,但由于构成它们的矩阵方式是无源矩阵,每个像素实 际上是个无极电容,容易出现串扰现象,从而不能显示真正的活动图像。 TN或STN型液晶显示器件,一般是对液晶盒施加电压,达到一定电压值,对行和列进 行选择,出现“显示”现象,所以行列数越多,要求驱动电压越高。因此往往TN或STN 型点阵式图形液晶显示器件要求有较高的正极性驱动电压或较低的负极性电压,也因为如 此,TN和STN型液晶难以做到高分辨率。 目前,大部份点阵式图形液晶显示屏均采用STN技术
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 2 - 4. 可视面积大 根据实际需求 液晶显示屏可以把尺寸做得很大 也可以做得很小 而且对于相同尺寸 的显示器 液晶显示器的可视面积比其它类型显示器要更大一些 5. 无电磁辐射 液晶显示器在防止辐射方面具有先天的优势 因为它根本就不存在辐射 在电磁波的防 范方面 液晶显示器也有自己独特的优势 可以采用严格的密封技术将来自驱动电路的少量 电磁波封闭在显示器中 而普通显示器为了散发热量的需要 必须尽可能地让内部的电路与 空气接触 这样内部电路产生的电磁波也就大量地向外 泄漏 了 6. 数字接口 点阵式液晶显示屏均是数字接口 不需要转换成模拟信号 理论上 这会使像素的色彩 和定位都更加准确完美 7. 寿命长 液晶显示器件本身几乎没有什么劣化问题 在允许的工作温度范围内工作时 通常 LCD 的寿命长达 50000 小时以上 5.1.2 点阵式图形液晶显示屏的种类 1 按显示原理分类 在日常生活中 我们可能接触过各种各样的点阵式图形液晶屏 按显示原理分通常有以 下几种类型 l TN(Twist Nematic)扭曲向列型 将涂有 ITO 透明导电层的两片玻璃基板间夹上一层正介电各向异性液晶 液晶分子沿 玻璃表面平行排列 排列方向在上下玻璃之间连续扭转 90° 然后上下各加一偏光片 底面 加上反光片 基本就构成了 TN 型液晶显示屏 由于 TN 型液晶显示器件的电光响应慢 电光曲线陡度不够陡峭 所以在进行动态 多 路驱动上有一定限制 使用 TN 型液晶显示技术 最多只能做到 64 路点阵的驱动 这种类 型的图形液晶显示屏只能做单色小规模点像素的液晶屏 l STN(Super Twist Nematic)超扭曲向列型 STN 型跟 TN 型结构大体相同 只不过液晶分子扭曲 180° 还可以扭曲 210°或 270°等 其特点是电光响应曲线更好 可以适应更多的行列驱动 彩色和单色模式的 STN 技术可以 做到 2000 路点阵以上的驱动 STN 液晶只可以实现伪彩色(一般人眼可以分辨 18bit 色 即 256K 色 所以达到 18bit 色和超过 18bit 色的被称之为真彩色 否则称之为伪彩色)显示 可以实现 VGA(640×480) SVGA(800×600)等一些较高的分辨率 但由于构成它们的矩阵方式是无源矩阵 每个像素实 际上是个无极电容 容易出现串扰现象 从而不能显示真正的活动图像 TN 或 STN 型液晶显示器件 一般是对液晶盒施加电压 达到一定电压值 对行和列进 行选择 出现 显示 现象 所以行列数越多 要求驱动电压越高 因此往往 TN 或 STN 型点阵式图形液晶显示器件要求有较高的正极性驱动电压或较低的负极性电压 也因为如 此 TN 和 STN 型液晶难以做到高分辨率 目前 大部份点阵式图形液晶显示屏均采用 STN 技术
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 ●TrT( Thin film transistor)薄膜晶体管型 TFT为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器件,在液晶显示屏的每个像素点上设计一个薄膜 晶体管来直接驱动,从而可以大大提高液晶显示器的对比度,响应时间,色彩还原能力。由 于每个节点都相对独立,并可以连续控制,不仅提高了显示屏的反应速度,同时可以精确控 制显示色阶,这样就容易实现真彩色、高分辨率的液晶显示器件。现在的TFT型液晶一般 都实现了18bt以上的彩色(256K色),在分辨率上,已经实现ⅤGA(640×480)、 SVGA(800×600)、XGA(1024×768)、SXGA(1280×1024)甚至UXGA(1600×1200) TFT液晶显示器也存在着耗电较大和成本较高的不足,多应用于中、高档电子产品中。 另外,液晶显示器还有宾主型(GH、相变(PC)、电控双折射型(CECB)和铁电型(E)等等, 由于它们的应用远远没有TN、STN和TFT这么广泛,所以这里就不一一介绍了。 2.按点像素分类 按点像素来分,我们常见点阵式图形液晶屏有以下几种 单色屏 只能显示两种颜色,比如黑白点阵式图形液晶显示屏(黑色字/底色),显示的点为黑色, 不显示的点为白色。有些单色点阵式图形液晶显示屏的颜色为黑色字/黄绿底色、白色字贗暗 蓝底色、蓝色字/底色等等。单色点阵式图形液晶均采用TN/STN技术,分辨率一般小于 640×480,因为价格较低而得到广泛应用 4级灰度屏 将黑白色分为4级。实质上是由控制器支持。 8级灰度屏 将黑白色分为8级。实质上是由控制器支持。 16级灰度屏 将黑白色分为16级。实质上是由控制器支持。 64级灰度屏 将黑白色分为64级。实质上是由控制器支持。 256级灰度屏 将黑白色分为256级。实质上是由控制器支持。 16色屏 能显示标准16色,一般采用STN技术。 256色伪彩色屏 能显示RGB256色伪彩色,一般采用STN技术,分辨率一般小于640×480 TFT真彩色屏 采用TFT技术,一般都实现了18bt以上的彩色(256K色),分辨率高
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 3 - l TFT(Thin Film Transistor)薄膜晶体管型 TFT 为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器件 在液晶显示屏的每个像素点上设计一个薄膜 晶体管来直接驱动 从而可以大大提高液晶显示器的对比度 响应时间 色彩还原能力 由 于每个节点都相对独立 并可以连续控制 不仅提高了显示屏的反应速度 同时可以精确控 制显示色阶 这样就容易实现真彩色 高分辨率的液晶显示器件 现在的 TFT 型液晶一般 都实现了 18bit 以上的彩色(256K 色 ) 在分辨率上 已经实现 VGA(640×480) SVGA(800×600) XGA(1024×768) SXGA(1280×1024)甚至 UXGA(1600×1200) TFT 液晶显示器也存在着耗电较大和成本较高的不足 多应用于中 高档电子产品中 另外 液晶显示器还有宾主型(GH) 相变(PC) 电控双折射型(ECB)和铁电型(FE)等等 由于它们的应用远远没有 TN STN 和 TFT 这么广泛 所以这里就不一一介绍了 2. 按点像素分类 按点像素来分 我们常见点阵式图形液晶屏有以下几种 l 单色屏 只能显示两种颜色 比如黑白点阵式图形液晶显示屏(黑色字/白底色) 显示的点为黑色 不显示的点为白色 有些单色点阵式图形液晶显示屏的颜色为黑色字/黄绿底色 白色字/暗 蓝底色 蓝色字/白底色等等 单色点阵式图形液晶均采用 TN/STN 技术 分辨率一般小于 640×480 因为价格较低而得到广泛应用 l 4 级灰度屏 将黑白色分为 4 级 实质上是由控制器支持 l 8 级灰度屏 将黑白色分为 8 级 实质上是由控制器支持 l 16 级灰度屏 将黑白色分为 16 级 实质上是由控制器支持 l 64 级灰度屏 将黑白色分为 64 级 实质上是由控制器支持 l 256 级灰度屏 将黑白色分为 256 级 实质上是由控制器支持 l 16 色屏 能显示标准 16 色 一般采用 STN 技术 l 256 色伪彩色屏 能显示 RGB 256 色伪彩色 一般采用 STN 技术 分辨率一般小于 640×480 l TFT 真彩色屏 采用 TFT 技术 一般都实现了 18bit 以上的彩色(256K 色) 分辨率高
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 3.触摸屏 对于点阵式图形液晶显示屏,为了提高人机交互的友好性,常常在显示屏上粘上一层透 明的薄膜体层,用于检测屏幕触摸输入信号,形成触摸屏。所以我们可以将点阵式图形液晶 显示屏分为触摸屏和非触摸屏两种。以下是几种常见的触摸屏的类型: ●电阻式触摸屏 (1)四线电阻式触摸屏 四线电阻式触摸屏(简称四线式触摸屏)包含两个透明的阻性层。其中一层在屏幕的左右 边缘各有一条垂直总线,另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线,如图5.1所示。四 线式触摸屏是最常用的触摸屏之一,所以这里将对其作重点介绍。 x层 图5.1四线式触摸屏结构示意图 触摸屏的两个金属导电层分别用来测量X轴和Y轴方向的坐标。用于Ⅹ坐标测量的导 电层从左右两端引出两个电极,记为X+和X-。用于Y坐标测量的导电层从上下两端引出 两个电极,记为Y+和Y-。这就是四线电阻式触摸屏的引线构成。 当在一对电极上施加电压时,在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布。若在X方 向的电极对上施加一确定的电压,而Y方向电极对上不加电压时,在X平行电压场中,触 点处的电压值可以在Y+(或Y-)电极上反映出来,通过测量Y+电极对地的电压大小,便可得 知触点的X坐标值。同理,当在Y电极对上加电压,而X电极对上不加电压时,通过测量 +(或Ⅹ-)电极的电压,便可得知触点的Y坐标值。测量原理如图5.2所示。 Fl1地模点 地模点 )到AD← GND GNDD- a)测量Y向坐标 b)测量X坐标 图5.2四线式触摸屏测量原理 在使用触摸屏时,需要一个ADC转换器将模拟信号转换成数字信号,通常直接使用触 摸屏控制器完成这一功能,也可以使用微处理器内部的ADC转换器实现。触摸屏控制器的 主要功能是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压,并将相应的电压信号传 送给自身AD转换器,在微处理器SPI口提供的同步时钟作用下将数字信号输出到微处理 常见的触摸屏控制器如:ADS7843/7846、MK715等等。 (2)五线电阻式触摸屏 五线电阻式触摸屏(简称五线式触摸屏)与四线式有所不同,主要区别在于五线式触摸屏
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 4 - 3. 触摸屏 对于点阵式图形液晶显示屏 为了提高人机交互的友好性 常常在显示屏上粘上一层透 明的薄膜体层 用于检测屏幕触摸输入信号 形成触摸屏 所以我们可以将点阵式图形液晶 显示屏分为触摸屏和非触摸屏两种 以下是几种常见的触摸屏的类型 l 电阻式触摸屏 (1) 四线电阻式触摸屏 四线电阻式触摸屏(简称四线式触摸屏)包含两个透明的阻性层 其中一层在屏幕的左右 边缘各有一条垂直总线 另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线 如图 5. 1 所示 四 线式触摸屏是最常用的触摸屏之一 所以这里将对其作重点介绍 图 5. 1 四线式触摸屏结构示意图 触摸屏的两个金属导电层分别用来测量 X 轴和 Y 轴方向的坐标 用于 X 坐标测量的导 电层从左右两端引出两个电极 记为 X+和 X- 用于 Y 坐标测量的导电层从上下两端引出 两个电极 记为 Y+和 Y- 这就是四线电阻式触摸屏的引线构成 当在一对电极上施加电压时 在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布 若在 X 方 向的电极对上施加一确定的电压 而 Y 方向电极对上不加电压时 在 X 平行电压场中 触 点处的电压值可以在 Y+(或 Y-)电极上反映出来 通过测量 Y+电极对地的电压大小 便可得 知触点的 X 坐标值 同理 当在 Y 电极对上加电压 而 X 电极对上不加电压时 通过测量 X+(或 X-)电极的电压 便可得知触点的 Y 坐标值 测量原理如图 5. 2 所示 图 5. 2 四线式触摸屏测量原理 在使用触摸屏时 需要一个 ADC 转换器将模拟信号转换成数字信号 通常直接使用触 摸屏控制器完成这一功能 也可以使用微处理器内部的 ADC 转换器实现 触摸屏控制器的 主要功能是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压 并将相应的电压信号传 送给自身 A/D 转换器 在微处理器 SPI 口提供的同步时钟作用下将数字信号输出到微处理 器 常见的触摸屏控制器如 ADS7843/7846 MK715 等等 (2) 五线电阻式触摸屏 五线电阻式触摸屏(简称五线式触摸屏)与四线式有所不同 主要区别在于五线式触摸屏
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 将其中一导电层的四端均引出来作为四个电极,另一导电层仅仅作为测量的导体输出Ⅹ方 向和Y方向的电压,测量时要交替在Ⅹ方向电极和Y方向电极上施加电压。五线式触摸屏 控制器可以使用TI公司的ADS7845。 表面声波触摸屏 表面声波触摸屏的触摸部分是一块强化玻璃板,安装在显示屏幕的前面。玻璃屏的左上 角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器,右上角则固定了两个相应的超声 波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。工作原 理以右上角的X轴发射换能器为例:发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转 化为声波能量向左方表面传递,然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向 上的均匀面传递,声波能量经过屏体表面,再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X轴 的接收换能器,接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。当手指或其他能够吸收或阻 挡声波能量的物体触摸屏幕时,Ⅹ轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收,控制器再 根据相应的数据计算出手指的位置。除了能响应X、Y坐标外,它还响应Z轴坐标,也就 是能感知用户触摸压力大小 表面声波触摸屏的主要特点是:性能稳定、反应速度快、清晰美观、抗暴、超高透光率, 触摸准确,但容易受灰尘和水的干扰。主要代表产品有国产TPS触摸屏和进口ELO触摸屏 两种 电容式触摸屏 电容式触摸屏是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层,再在导体层外加上一块保护玻 璃,双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器。此外,在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极, 在导电体内形成一个低电压交流电场。用户触摸屏幕时,由于人体电场,手指与导体层间会 形成一个“耦合电容”,四边电极发出的电流会流向触点,而电流的强弱与手指及电极间的 距离成正比,通过计算电流的比例及强弱,就能准确算出触摸点的位置。 电容式触摸屏的特点为触摸准确度较高,抗干扰能力较强(但怕静电干扰)。主要代表 产品为美国 Micro Touch公司的电容式触摸屏。 红外线触摸屏 该技术是指通过红外线发射与接收感应元件在透明介质上形成红外线探测网,利用触摸 体阻隔红外线的工作方式进行坐标点测定工作的技术。现在的红外触摸屏在技术性能参数上 已基本达到其他触摸屏的水平。红外线式触摸屏安装简单,只需为显示器加上光点距架框, 无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器。光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管 在屏幕表面形成一个红外线网。用户以手指触摸屏幕某一点,便会挡住经过该位置的横竖两 条红外线,计算机便可即时算出触摸点位置。外界光线变化,如阳光或室内射灯等均会影响 红外线触摸屏的准确度,且它不防水及污物,甚至细小的外来物也会导致误差,不适宜放置 于户外 知名的触摸屏制造商有美国的 Elotouch、 Microtouch、 Keytec公司,英国的 Intasolve 公司,日本的 Minato和 Carrolltouch,中国台湾的 Ingenious Technology公司等,主要面向 电阻、电容和表面声波触摸屏。四线式电阻触摸屏较流行的是中国台湾生产的四线式触摸屏 和内地南方地区生产的四线式触摸屏。五线式电阻触摸屏较为流行的是美国 Elo Touch和 Microtouch品牌
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 5 - 将其中一导电层的四端均引出来作为四个电极 另一导电层仅仅作为测量的导体输出 X 方 向和 Y 方向的电压 测量时要交替在 X 方向电极和 Y 方向电极上施加电压 五线式触摸屏 控制器可以使用 TI 公司的 ADS7845 l 表面声波触摸屏 表面声波触摸屏的触摸部分是一块强化玻璃板 安装在显示屏幕的前面 玻璃屏的左上 角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器 右上角则固定了两个相应的超声 波接收换能器 玻璃屏的四个周边则刻有 45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹 工作原 理以右上角的 X 轴发射换能器为例 发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转 化为声波能量向左方表面传递 然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向 上的均匀面传递 声波能量经过屏体表面 再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给 X 轴 的接收换能器 接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号 当手指或其他能够吸收或阻 挡声波能量的物体触摸屏幕时 X 轴途经手指部位向上走的声波能量被部分吸收 控制器再 根据相应的数据计算出手指的位置 除了能响应 X Y 坐标外 它还响应 Z 轴坐标 也就 是能感知用户触摸压力大小 表面声波触摸屏的主要特点是 性能稳定 反应速度快 清晰美观 抗暴 超高透光率 触摸准确 但容易受灰尘和水的干扰 主要代表产品有国产 TPS 触摸屏和进口 ELO 触摸屏 两种 l 电容式触摸屏 电容式触摸屏是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层 再在导体层外加上一块保护玻 璃 双玻璃设计能彻底保护导体层及感应器 此外 在附加的触摸屏四边均镀上狭长的电极 在导电体内形成一个低电压交流电场 用户触摸屏幕时 由于人体电场 手指与导体层间会 形成一个 耦合电容 四边电极发出的电流会流向触点 而电流的强弱与手指及电极间的 距离成正比 通过计算电流的比例及强弱 就能准确算出触摸点的位置 电容式触摸屏的特点为触摸准确度较高 抗干扰能力较强 但怕静电干扰 主要代表 产品为美国 MicroTouch 公司的电容式触摸屏 l 红外线触摸屏 该技术是指通过红外线发射与接收感应元件在透明介质上形成红外线探测网 利用触摸 体阻隔红外线的工作方式进行坐标点测定工作的技术 现在的红外触摸屏在技术性能参数上 已基本达到其他触摸屏的水平 红外线式触摸屏安装简单 只需为显示器加上光点距架框 无需在屏幕表面加上涂层或接驳控制器 光点距架框的四边排列了红外线发射管及接收管 在屏幕表面形成一个红外线网 用户以手指触摸屏幕某一点 便会挡住经过该位置的横竖两 条红外线 计算机便可即时算出触摸点位置 外界光线变化 如阳光或室内射灯等均会影响 红外线触摸屏的准确度 且它不防水及污物 甚至细小的外来物也会导致误差 不适宜放置 于户外 知名的触摸屏制造商有美国的 EloTouch MicroTouch Keytec 公司 英国的 Intasolve 公司 日本的 Minato 和 Carrolltouch 中国台湾的 Ingenious Technology 公司等 主要面向 电阻 电容和表面声波触摸屏 四线式电阻触摸屏较流行的是中国台湾生产的四线式触摸屏 和内地南方地区生产的四线式触摸屏 五线式电阻触摸屏较为流行的是美国 EloTouch 和 Microtouch 品牌
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 52常用点阵式图形液晶控制器 在嵌入式系统应用中,如果微控制器本身带有液晶驱动控制功能,则可以直接对点阵式 液晶显示屏进行连接控制;如果微控制器本身没有液晶驱动控制功能,则需要外扩液晶驱动 板来连接液晶显示屏,或者使用点阵式图形液晶显示模块 目前较为流行的点阵式图形液晶控制器有 EPSON公司的SED系列产品, Hitachi公司 的HD系列产品和东芝公司的部份产品,这里将一些常用的控制器及其参数列举如下。 52.1SED系列点阵式图形液晶控制器 ●SEDl335F SED1335F是 EPSON主推的点阵式图形液晶控制器芯片之一,适用于中等规模单色点 阵图形液晶(通过外部增加的色彩生成电路和M信号生成电路,可实现4级灰度LCD驱动), 支持64K字节显示存储器,具有片内字符发生器 CGROM,器件逻辑框图如图5.3所示, 器件引脚图如图5.4所示。SED1335F具有功能较强的ⅣO缓冲器、指令丰富、可完成多种 文本图形的显示、刷新功能。相关参数如下: 宽工作电压:27~55V 最大驱动液晶点阵:单色640×256 支持存储器大小:64K字节SRAM MPU接口:适配6800系列或8080系列处理器时序接口 屏幕卷动:水平和垂直方向卷动 显示方式:最多2层字符和图形混合,最多3层图形混合 驱动LCD占空比:1/2~1/256 低功耗:工作电流典型值3.5mA;空闲状态典型值005uA Video ram Character RAM Video RAm interface Input/Output LCD Controller m:[ Microprocessor Interface Oscillator 医| 3 OSc2 图5.3SED1335F逻辑框图
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 6 - 5.2 常用点阵式图形液晶控制器 在嵌入式系统应用中 如果微控制器本身带有液晶驱动控制功能 则可以直接对点阵式 液晶显示屏进行连接控制 如果微控制器本身没有液晶驱动控制功能 则需要外扩液晶驱动 板来连接液晶显示屏 或者使用点阵式图形液晶显示模块 目前较为流行的点阵式图形液晶控制器有 EPSON 公司的 SED 系列产品 Hitachi 公司 的 HD 系列产品和东芝公司的部份产品 这里将一些常用的控制器及其参数列举如下 5.2.1 SED 系列点阵式图形液晶控制器 l SED1335F SED1335F 是 EPSON 主推的点阵式图形液晶控制器芯片之一 适用于中等规模单色点 阵图形液晶(通过外部增加的色彩生成电路和 M 信号生成电路 可实现 4 级灰度 LCD 驱动) 支持 64K 字节显示存储器 具有片内字符发生器 CGROM 器件逻辑框图如图 5. 3 所示 器件引脚图如图 5. 4 所示 SED1335F 具有功能较强的 I/O 缓冲器 指令丰富 可完成多种 文本图形的显示 刷新功能 相关参数如下 宽工作电压 2.7 5.5V 最大驱动液晶点阵 单色 640 256 支持存储器大小 64K 字节 SRAM MPU 接口 适配 6800 系列或 8080 系列处理器时序接口 屏幕卷动 水平和垂直方向卷动 显示方式 最多 2 层字符和图形混合 最多 3 层图形混合 驱动 LCD 占空比 1/2 1/256 低功耗 工作电流典型值 3.5mA 空闲状态典型值 0.05uA 图 5. 3 SED1335F 逻辑框图
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 函目g图医 ED1335FoA 8EB13 图5.4SED1335F引脚图 ●SED1351F SEDI35F是高占空比的点阵式图形液晶控制器,支持4级灰度液晶显示,支持虚拟屏, 支持8位或16位总线接口,具有循环侵占方式的数据和地址的电路,使MPU存取ⅤRAM 时显示不受干扰。SED135IF是一款低功耗CMOS控制器,器件逻辑框图如图5.5所 SED1351FOA器件引脚图如图5.6所示,SED135FLB器件引脚图如图5.7所示,相关参数 如下 工作电压:5V(ED1351F0A)或3v(SED135FLB) 最大驱动液晶点阵:单色1024×512,灰度512×512 RAM存储器大小:64K字节SRAM MPU接口:8位或16位总线接 LCD显示方式:黑白色显示或4级灰度显示 屏幕卷动:水平和垂直方向卷动 驱动LCD占空比:最高1/1024 ocs LOwa MEMCS, MEMWRMEN Ie cobo Contro Rog sor POLCDENB Addr wa BuNar DBO-DB15o+ Lata uffer vc Traning Control oriol L-3 Oaclaloe 图5.5SED1351F逻辑框图
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 7 - 图 5. 4 SED1335F 引脚图 l SED1351F SED1351F 是高占空比的点阵式图形液晶控制器 支持 4 级灰度液晶显示 支持虚拟屏 支持 8 位或 16 位总线接口 具有循环侵占方式的数据和地址的电路 使 MPU 存取 VRAM 时显示不受干扰 SED1351F 是一款低功耗 CMOS 控制器 器件逻辑框图如图 5. 5 所示 SED1351F0A 器件引脚图如图 5. 6 所示 SED1351FLB 器件引脚图如图 5. 7 所示 相关参数 如下 工作电压 5V(SED1351F0A)或 3V(SED1351FLB) 最大驱动液晶点阵 单色 1024 512 灰度 512 512 VRAM 存储器大小 64K 字节 SRAM MPU 接口 8 位或 16 位总线接口 LCD 显示方式 黑白色显示或 4 级灰度显示 屏幕卷动 水平和垂直方向卷动 驱动 LCD 占空比 最高 1/1024 图 5. 5 SED1351F 逻辑框图
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 到33 积卡R区R下R品器8品品品n SED1351FOA 地mm9=9乎98N恐恩N UUUUuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuul 图56SED1351F0A引脚图 RRRR器68日晶2器88;83x SED1351FLB =99里R A图15 图5.7SED1351FLB引脚图 SED1520系列 SED1520系列液晶驱动器是显示字符和图形的单片点阵式液晶驱动控制芯片,适用于 小规模单色点阵图形液晶,其内部包含有显示数据RAM,具有较宽的工作电压范围,且功 耗极低。SED1520原理逻辑框图如图5.8所示,SED1520引脚图如图59所示。 SED1520系列液晶控制器具有以下基本功能 低功耗CMOS工艺;
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 8 - 图 5. 6 SED1351F0A 引脚图 图 5. 7 SED1351FLB 引脚图 l SED1520 系列 SED1520 系列液晶驱动器是显示字符和图形的单片点阵式液晶驱动控制芯片 适用于 小规模单色点阵图形液晶 其内部包含有显示数据 RAM 具有较宽的工作电压范围 且功 耗极低 SED1520 原理逻辑框图如图 5. 8 所示 SED1520 引脚图如图 5. 9 所示 SED1520 系列液晶控制器具有以下基本功能 低功耗 CMOS 工艺
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 高速8位MPU接口,6800系列或8080系列处理器接口时序 内部显示数据RAM为2560位 丰富的显示指令集; 支持主从操作,以驱动更多点阵路数 LCD电压VDD-V5=35~13V 驱动LCD占空比最高1/32 工作电压为24~7V。 9A喜 Dlsplay start Ine registe Ins address decoder FGO-5FG79 M/S RLS yo buffer 图5.8SED1520原理框图 88888 8 DB7口 SED1520 GGGG □sEG41 回 BUEUUUOROOUKKLUD 8愿落8§§邑邑灣8 88888888888岛器 图5.9SED1520引脚图
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 9 - 高速 8 位 MPU 接口 6800 系列或 8080 系列处理器接口时序 内部显示数据 RAM 为 2560 位 丰富的显示指令集 支持主从操作 以驱动更多点阵路数 LCD 电压 VDD V5=3.5 13V 驱动 LCD 占空比最高 1/32 工作电压为 2.4 7V 图 5. 8 SED1520 原理框图 图 5. 9 SED1520 引脚图
广州周立功单片机发展有限公司Te:(020)38730916387309173873097638730977Fax:38730925 SED1565系列 SED1565系列液晶驱动器是显示字符和图形的单片点阵式液晶驱动控制芯片,适用于 小规模单色点阵图形液晶,其内部包含有65×132位显示数据RAM,具有较宽的工作电压 范围,且功耗极低。MPU通过8位并行方式或串行方式,将数据送入芯片内部的显示RAM 芯片自行产生LCD的驱动信号。SED1565原理逻辑框图如图5.10所示,其封装形式有裸 片封装和TCP封装。 SED1565系列液晶控制器具有以下基本功能 低功耗CMOS工艺 8位并行接口或串行接口 内部显示数据RAM为65×132=8580位 丰富的显示指令集 支持主从操作,以驱动更多点阵路数; LCD电压V5=-45~-16V 驱动LCD占空比最高1/65; 工作电压18~55V。 卡十 SEG Drivers select circuit Display data Latch orcut 32X65 Column address circuit Bus holder Command decoder MPU interface 酣的的 图5.10SED1565原理框图 ●SED1353F SED1353F是一款最大能支持1024×1024点阵液晶的控制器,支持最大4/16/256 色伪彩色液晶显示,支持黑白色、416级灰度单色液晶显示,支持128K字节显示存储
广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020) 38730916 38730917 38730976 38730977 Fax: 38730925 - 10 - l SED1565 系列 SED1565 系列液晶驱动器是显示字符和图形的单片点阵式液晶驱动控制芯片 适用于 小规模单色点阵图形液晶 其内部包含有 65 132 位显示数据 RAM 具有较宽的工作电压 范围 且功耗极低 MPU 通过 8 位并行方式或串行方式 将数据送入芯片内部的显示 RAM 芯片自行产生 LCD 的驱动信号 SED1565 原理逻辑框图如图 5. 10 所示 其封装形式有裸 片封装和 TCP 封装 SED1565 系列液晶控制器具有以下基本功能 低功耗 CMOS 工艺 8 位并行接口或串行接口 内部显示数据 RAM 为 65 132=8580 位 丰富的显示指令集 支持主从操作 以驱动更多点阵路数 LCD 电压 V5= 4.5 16V 驱动 LCD 占空比最高 1/65 工作电压 1.8 5.5V 图 5. 10 SED1565 原理框图 l SED1353F SED1353F 是一款最大能支持 1024 1024 点阵液晶的控制器 支持最大 4/16/256 色伪彩色液晶显示 支持黑白色 4/16 级灰度单色液晶显示 支持 128K 字节显示存储
