基于C8051 F021和RA8835的液晶显示系统设计

0 引言
随着电子产品设计技术的不断发展，电子产品的设计，尤其是人机交互界面的设计日益趋向人性化。这其中的液晶显示屏以其具有能显示复杂文字及图形、显示面积大小随意、功耗低、轻薄等优点，而得到广泛的应用。近年来，随着单片机技术的飞速发展，涌现了多种性能优良且成本很低的单片机品种。C8051F系列单片机就是其中之一。在工程应用中，C8051F021可在满足性能要求的前提下，减少浪费、降低成本。为此，本文给出了一种基于C8051F021和RA8835实现的低成本液晶显示方案。

1 系统主要器件
1．1 C8051F021单片机
本系统选用性能优良且成本较低的SOC单片机C8051F021作为控制核心。C8051F201是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有32个数字I／O引脚。其主要的内部资源有8通道12位ADC，2通道12位DAC，4 KB的RAM，64 KB的FLASH，以及硬件实现的SPI、SMBus／I2C和两个UART串行接口，另外还有时钟振荡器，看门狗定时器，VDD监视器，温度传感器等；C8051F021的所有模拟和数字外设均可由IDE软件使能／禁止和配置。它采用与8051兼容的CIP－51微控制器内核。因采用流水线结构，其指令执行速度有了很大的提高。此外，C8051F021电感磁芯还配置有标准的JTAG接口，可在IDE软件的支持下，对安装在最终产品上的MCU进行非侵入式、全速、在系统调试。C8051F021的封装为TQFP－64，可在工业温度范围内(－45℃～+85℃)使用2．7～3．6 V的电压工作。
1．2 RA8835液晶控制芯片
RA8835是台湾瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片．内含功能强大的I／O缓冲器。RA8835的指令功能丰富，采用四位数据并行发送，可支持文字和图形的混合显示，并可将文字和图形的三层重叠显示、水平及垂直卷动等动态效果呈现于液晶屏上。RA8835可支持最大为640×256的屏幕显示分辨率，其内部集成有可支持160个5×7像素字符的Mask ROM，也可外接CGRAM来支持64个8x16像素的字符，或者外接CGROM以支持256个8×16像素的字符。RA8835与EPSON的S1D13305(SED1335)芯片完全兼容，并且加强了稳定性，且拥有制程较新及耗电较低的优势，绕行电感器可有效降低成本。
RA8835的接口拥有功能强大的I／O缓冲器，它主要表现在两个方面：
其一是MCU访问RA8835不需要判断其“忙”，RA8835随时准备接受MCU的访问，可在内部时序下及时地把MCU发来的指令、数据传输就位：
其二是RA8835在接口部分设置了适配In－te18080系列MCU和M6800系列MCU的两种操作时序电路，并可通过引脚的电平设置来选择二者之一。RA8835接口部分所属的引脚如下：
DB0～DB7：三态数据总线，可直接挂在MCU的数据总线上；
CS：片选模压电感器信号，低电平有效，MCUI访问RA8835时，应将其置低；
RD：为8080接口时，该脚为读操作信号；
为M6800接口时，则为使能信号；
WR：为8080接口时，该脚为写操作信号；
为M6800接口时，则为是写操作信号；
A0：I／O缓冲器选择信号，当A0为0时，写数据参数和读忙标志，当A0为1时，写指令代码和读数据；
RES：复位信号，低电平有效，当重新启动RA8835时，还需要使用指令SYSTEMSET。塑封电感器
SEL1、SEL2：接口时的类型选择信号。

2 液晶屏电感器生产电路设计
本系统采用香港信利公司生产的MST-G320240DBSW-213W-E型5．7寸液晶显示模块，可显示的点阵为320x240，蓝膜高亮、LED背光、板载5 V负压、带RA8835控制芯片。其液晶屏接口电路如图1所示。

图1中，AD0～AD7可直接连到C8051F021的数据／地址总线(带5 V上拉，C8051F021的I／O引脚均耐5 V电压)；RD和WR分别为读、写线，可连接到C8051F021的读、写端口(RD：49号引脚，WR：48号引脚；均带5 V上拉)；RST为上电复位，可连接上电复位电路；CS-LCD为片选输入；A0为I／O缓冲器选择。为了避免在无操作时液晶背光常亮，减少系统功耗，延长液晶使用寿命，本系统利用555电路设计了背光固定延时关闭的液晶背光控制电路。该电路选用LM555H搭建单稳态电路，当连至C8051F021 I／O端口的BLC端有触发脉冲时，555单稳态电路输出端TC就会输出一定时长的高电平脉冲，此时T1管导通，液晶背光打开，延时固定的一段时间后，555输出端TC转为低电平，T1管截止，液晶背光关闭。根据555单稳态电路输出脉宽的计算公式，可选择合适的元件参数。通常当延时定为30秒时，电阻R7可选用100 kΩ，电容C21可选用330μF。在工程项目中，有时由于实际需要，系统还需扩展实时时钟芯片DS12887和存储器芯片CAT28C256，此二者的接口与液晶屏接口可共用C8051F021的数据／地址总线用作数据总线，本设计给出的以74HC139为核心的片选电路如图2所示，其相应的地址如下：

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