基于C8051单片机的OLED

基于C8051单片机的OLED显示控制的研究电子信息工程学院答辩人：宫尚明导师：王答辩具体介绍内容第一章.引言第二章.OLED的工作原理第三章.OLED驱动方式及驱动芯片第四章.显示系统的设计1.系统的硬件设计2.系统的软件设计第五章.总结第一章.引言研究的目的及意义有机发光显示器之所以能受到青睐，是因为OLED与以CRT为代表的第一代显示器和以LCD（LiquidCrystalDisplay,LCD）为代表的第二代显示器相比，有着明显的技术优势，可总结为以下几点：OLED器件厚度薄，重量轻，非常适合应用在微显示设备中。全固态结构，无真空、液体物质，抗震性好，适应于巨大加速度、振动等恶劣环境；低温特性好，可在零下40℃下正常工作。主动发光，视角很宽，不会有选择视角的问题。速度快，OLED器件单个像素的响应速度约为微秒级别，比LCD元件快2-3个数量级。OLED采用的二极管是主动发光的，因此不需要背面光源，发光转化效率高，功耗比液晶低。OLED能够在不同材质的基板上制造，可以做成能弯曲的柔软显示器。因为OLED每一个发光元素都像一个小的灯泡，当关闭时可以使对比度趋近无穷大。综上所述，OLED技术远远优越于现有的LCD技术。因此，有人预言OLED是未来替换LCD的新一代显示器件。维信诺研发的可弯折柔性OLED显示器第二章.OLED的工作原理小分子材料的有机发光显示器（Organiclightingemittingdevice，OLED）的发光过程和原理为：用ITO（Indium-tin-oxide）透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，被注入的电子和空穴在有机层内传输，并在发光层内复合，从而激发发光层分子形成激子，激子辐射衰减而发光。本论文选择P7403OLED显示器可以实现96×64的像素显示，显示频幕大小为26.66×20.38mm。输入电压为9~13V，像素输入电流15mA，可在-40~85摄氏度保存，并在-20~60摄氏度下正常工作，晶振为0.97MHz。P7403OLED器件通过控制电路和驱动电路，驱动并输出显示数据，进行图片显示。从控制电路输出显示数据和命令数据，启动驱动电路的核心芯片SSD1332，由驱动电路产生OLED显示的行、列驱动信号，驱动P7403OLED进行显示。驱动电路共输入64路行驱动信号和288路列驱动信号，其中288路列驱动信号由一行中所有象素点（共96个象素点）的三基色RGB构成。P7403结构示意图OLED显示系统的工作原理：本系统采用单片机C8051F020做为整个系统的核心部分，产生OLED显示所需的各种控制信号，并存储OLED的显示数据；控制电路连接了单片机与驱动电路，并向单片机和驱动电路提供所需电源，单片机通过控制电路向驱动电路传输所需的控制信号和显示数据；驱动电路的核心单元采用Solomon公司的SSD1332芯片，当驱动电路获得控制信号和显示数据后，由芯片SSD1332产生OLED所需的行驱动和列驱动的信号，驱动OLED，并把显示数据输出到OLED上进行显示。第三章.OLED驱动方式及驱动芯片驱动芯片SSD1332采用无源矩阵驱动模式SSD1332控制结构图SSD1332主要由命令译码器、命令接口、串行接口、振荡器、显示时序发生器、灰度译码期、OLED驱动电流控制块、SEG电流源/COM开关和图形显示数据存储器（GDDRAM）9部分组成。图形显示数据存储器（GraphicDisplayDataRAM，GDDRAM）是一个静态存储器，可以存储一帧的显示数据，其存储空间为96×64×12bit。采用柔软材料制成，可以通过软件选择方式由行、列驱动模块向OLED输出。SSD1332驱动方式显示数据（96×64×16位）由控制电路通过MCU接口输入到图形数据存储器中（GDDRAM）中缓存，然后通过灰度解码器对数据进行灰度解码，最后将解码后的显示数据发送到OLED上进行显示。OLED的控制命令通过MCU接口输入到命令解码器中进行解码，输出相应的时钟信号、行/列同步信号，控制OLED显示的振荡频率、驱动电路上的电压转换模块以及OLED行/列偏移的驱动模块。在驱动电路中的行驱动模块上，设置显示行地址，控制OLED该行的扫描线，此时列驱动模块已锁存了存储在图形数据存储器中对应象素点的显示数据，将显示数据依次输出到对应象素点上，在OLED上完成该行的显示；依次对OLED上每一行由行/列驱动模块按上述方法驱动控制，完成一帧的图像的显示。第四章.显示系统的设计首先将显示数据从PC机，通过单片机存储于DataFlash之中。当程序运行时，先将处理好的显示数据存储在外部数据存储器中。由单片机产生时钟信号以及控制信号，按照图的时序模式，通过控制电路输出到驱动电路，控制显示数据输出并存储在驱动芯片SSD1332的GDDRAM之中。外部数据存储器为单片机扩展了数据RAM，通过单片机控制存储器写和读的方式，传输SRAM的地址数据和对应存储的数据。在程序运行时，由单片机控制SRAM的数据的传输，将事先存储的数据输出到驱动电路中去。控制电路原理图A[8:15]P6[0:7]D[0:7]P7[0:7]WRP47RDP46VC0.1uF10uFIS62LV2568AT45DB081FlashReadyp37p53p51p50p02p04p03FlashCSFlashProtectFlashRestSPICLKSPIMOSISPIMISOVC0.1uF10uFGNDVC0.1uF10uF2.2uF2.2uFP10P11P12P13P14P3[0:7]5VGND0.1uF10uF4.7uF0.1uF4.7uF0.1uFvccvcomhD[0:7]R/RDR/WD/CRESCS1IREFBS2BS1VDDVP_BVP_GGNDTEST0TEST1TEST2TEST3TEST4VP_R1234111413712659810151617181928293031201M0.1uFC8051F020系统等效电路图单片机的P3口通过控制电路与OLED驱动芯片的D0—D7连接。单片OLED显示系统主要由单片机C8051F020芯片、SRAMIS63LV1024芯片和DataFlashAT45DB081芯片构成。将显示数据存储到DataFlash之中，在单片机上产生OLED的控制信号，通过单片机的P3口，将控制数据和显示数据输出到驱动芯片SSD1332之中，完成对显示系统驱动电路的控制工作。C8051F020单片机与驱动芯片SSD1332之间主要实现如下的信息交互传输的工作：(1)C8051F020MUC向OLED显示屏输出图像显示数据；(2)产生并输出驱动芯片SSD1332所需的显示控制命令；(3)单片机从PC机上接收传来的图像显示数据。控制命令通过MCU接口输入到控制命令解码器进行命令解码，然后输出时钟、行同步、场同步信号，从而控制OLED显示的振荡频率、显示器件的电压转换模块以及OLED显示内容的行列偏移量的驱动模块。工作时，显示数据由控制电路通过MCU接口输入到GDDRAM缓存，通过灰度解码器对数据进行解码，然后将解码后的显示数据通过行列驱动器驱动OLED显示，OLED上即可呈现稳定的显示效果。系统的控制显示DataFlash在显示之前就已经存储了显示数据,在输出显示数据之前,先对驱动芯片SSD1332进行初始化,设置OLED的显示模式和显示范围。在得到开始显示的命令之后,从DataFlash中读取显示数据,在一帧图片中,从上向下、从左向右,依次将每个像素的显示数据从单片机的P3口输入到SSD1332,将显示数据缓存在GDDRAM中,由SSD1332的振荡器控制SSD1332的行/列驱动模块,依次向OLED的对应像素点赋值。在一帧图片数据输出结束后,如果单片机不再给SSD1332输出新的显示数据,把GDDRAM中存储的数据自动输出到OLED的相应像素点,达到静态图片显示的目的。静态图片的显示通过对驱动芯片SSD1332研究，可以知道：由于驱动芯片可识别的颜色数据为2×8bit数据，与普通图片数据3×8bit数据不同，因此在PC机上对图片数据进行数据处理。按照前文对系统的软件设计，对BMP图片进行逐点象素处理，将3×8bit显示数据处理为R（红色）和B（蓝色）各占5位，G（绿色）占6位的2×8bit显示数据。得到驱动芯片SSD1332所认可的显示数据。在显示的时候，首先将显示数据存储于单片机的存储器中，然后实现静态图片的显示。谢谢老师们辛苦了！