摘要：DMF5005N是日本東芝公司生產的點陣式圖形液晶顯示模塊。它具有體積小、重量輕、低電壓、低功耗等特點。文中介紹了它的整體結構，并對控制器T6963C、行和列驅動器T6A40和T6A39的工作原理和功能進行了詳細地分析和說明。

關鍵詞：液晶顯示

點陣圖形式DMF5005NT6963CT6A40T6A39

液晶顯示技術的普及應用和發(fā)展，給儀器、設備的小型化及智能化帶來了光輝的前景，特別是點陣圖形式液晶顯示模塊，它具有體積小、重量輕、低電壓、低功耗之優(yōu)點，因而在顯示內容和顯示功能等方面表現(xiàn)出了獨特的性能。由于液晶顯示器已成為日常工作和生活中各種顯示儀器、儀表和袖珍電子產品的重要組成部分，因此對于點陣圖形液晶顯示器件（模塊）的開發(fā)、設計、應用和研究具有重要意義。本文將對DMF5005N點陣圖形式液晶顯示模塊的內部結構和工作原理進行討論和分析。并在此基礎上介紹了筆者選用東芝芯片設計的點陣圖形液晶顯示模塊。

1模塊結構

DMF5005N模塊的整體結構原理圖如圖1所示。它主要由以下幾個單元電路組成：

●控制電路

主要由控制器T6963C組成，可提供與外部CPU的數(shù)據(jù)接口及對顯示存儲器的讀寫操作；并可控制行、列驅動電路的時序電路、數(shù)據(jù)格式和顯示格式等。

●行驅動電路

由行驅動器T6A40組成，用于把控制器的串行數(shù)據(jù)轉換成LCD屏所需要的并行的行數(shù)據(jù)。

●列驅動電路

由三片列驅動器T6A39組成，可接受控制器的串行數(shù)據(jù)并將其轉換成LCD屏所需要的并行列數(shù)據(jù)。

●電源偏置電路

主要為行、列驅動器電路提供LCD屏所需的各種偏置電壓。

●顯示存儲器

由一塊8k的隨機存儲器（RAM）組成，可為模塊提供顯示數(shù)據(jù)的存儲空間。

●液晶顯示屏（LCD）

用于提供64行、240列的點陣顯示屏幕。

2控制器T6963C的原理及功能

圖2所示為控制器T6963C的原理框圖，它是DMF5005N的控制中心。

2.1時序電路

T6963C的時序電路用于為芯片自身以及LCD行、列驅動器產生各種所需時序。首先由芯片內置振蕩器與外加晶振構成的振蕩電路產生主頻信號，此信號經(jīng)時序控制器多次分頻后再產生各種時序信號。CDATA為行同步信號；LP為行驅動器的移位時鐘脈沖，同時又是列驅動器的數(shù)據(jù)鎖存脈沖信號，HSCP及LSCP分別是雙屏模式時的上屏和下屏的移位時鐘脈沖信號。T6963C的主時鐘頻率為2.0～5.5MHz，顯示占空比的調節(jié)可由引腳編程解決：并可在1/16到1/128之間進行調節(jié)。在DMF5005N中選用5.0MHz的晶振并接于XI與X0端可將其占空比定為1/64。

2.2指令處理功能

T6963C有十條基本指令，主要有：數(shù)據(jù)的讀/寫、顯示存貯器的寄存器指針設置、控制字設置、工作模式設置、顯示模式、光標形狀選擇、位設置、屏幕拷貝以及屏幕搜索等功能。這些指令通常通過CPU由8位數(shù)據(jù)總線（D0～D7）輸入[1]。

2.3顯示存貯器RAM的控制和管理

T6963C通過ad0～ad15共16根地址線可導址64k字節(jié)的存貯空間，在DMF5005N模塊中內置了一片8k的低功耗靜態(tài)存儲器，所以僅用了13根地址線。數(shù)據(jù)由d0～d7共8位并行口與顯示存貯器RAM進行傳遞。片內設置有文本指針、圖形指針、用戶字符發(fā)生器指針及地址指針等寄存器?？赏ㄟ^軟件指令對這些寄存器進行設置，并可將顯示存貯器劃分成文本顯示區(qū)、圖形顯示區(qū)、以及由用戶自定義的字符存貯區(qū)，用戶所要顯示的文本、圖形或自定義圖符的數(shù)據(jù)將被存放到相應的存貯區(qū)內。內置的RAM數(shù)據(jù)鎖存器及RAM緩沖器可為與外接RAM之間數(shù)據(jù)的傳遞提供保障。

2.4顯示內容及模式控制電路

在顯示時，顯示數(shù)據(jù)分別經(jīng)圖形數(shù)據(jù)鎖存器以及文本數(shù)據(jù)鎖存器鎖存，再由顯示根據(jù)顯示模式設置控制選擇所要顯示的是文本還是圖形，或者是二者的組合模式。當選定后，即可對選定數(shù)據(jù)區(qū)進行掃描，對應的顯示數(shù)據(jù)經(jīng)串行變換后轉化成LCD串行數(shù)據(jù)并串行輸出到列驅動器。ED、HOD和LON引腳為數(shù)據(jù)輸出端子?？筛鶕?jù)采用單屏驅動還是雙屏驅動來選定這三個引腳中的其中一個或兩個引腳。DMF5005N模塊采用單屏驅動，因此選定ED引腳。

3T6A40芯片的工作原理及功能

行驅動器T6A40驅動器芯片具有68個通道輸出（01～068），并有兩個可用來傳遞數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)輸入端子，通過此兩端與其它引腳的編程組合，可以改變輸出數(shù)據(jù)的流向。T6A40芯片的內部電路原理框圖如圖3所示。

將控制器的FR接T6A40的FR端，并將VLC1、VLC4、VLC5接到電源偏置電路的對應端子，即可保證驅動器輸出的是LCD屏的行驅動電平。

T6A40片內有兩個34位雙向移位寄存器，串行數(shù)據(jù)可從DI01與/或DI02兩個端子輸入。由移位寄存器產生的并行輸出數(shù)據(jù)澈同可分三種：第一種為01～068；第二種是068～01；第三種流向是01～034和068～035，具體輸出哪一種取決于來自數(shù)據(jù)流向控制和移位時鐘極性控制電路的信號，數(shù)據(jù)流向控制電路根據(jù)單/雙屏選擇端子DUAL和流向選擇端子DIR的邏輯電平產生流向控制信號。移位時鐘的極性控制信號由控制器的移位時鐘脈沖SCP（控制器的LP信號）和觸發(fā)方式選擇端子TSW的邏輯電平來產生。兩個34位雙向移位寄存器產生的兩個34位并行數(shù)據(jù)將輸出到兩個LCD驅動電路中，并在CLD電源偏置電壓作用下產生68位并行LCD行輸出信號，最后加到LCD屏的行輸入端。

在DMF5005N模塊中，由于DUAL=DIP=L；因此選擇DI02為同步數(shù)據(jù)信號的輸入端（控制器的CDATA信號），而將DI01懸空。這樣，產生的數(shù)據(jù)流向為068～01。因此模塊是240×64點陣液晶顯示屏，且只用到64行輸出，所以將065～068四個輸出懸空。

4列驅動電路T6A39的原理功能

利用列驅動電路可把控制器提供的串行數(shù)據(jù)轉換成LCD屏所需的并行數(shù)據(jù)。一般列驅動芯片都是80個輸出端子，模塊為240列輸出，DMF5005N模塊采用三片T6A39芯片相聯(lián)，正好能構成240列輸出，T6A39芯片的內部電路原理框圖如圖4所示。

T6A39可以接收一位串行或兩位及四位并行數(shù)據(jù)，可由DF1及DF2引腳輸入數(shù)據(jù)位選擇器確定并控制輸入數(shù)據(jù)具體格式以及串/并數(shù)據(jù)變換的管理控制。該電路內含兩個40位輸出的雙向移位寄存器，它們將根據(jù)數(shù)據(jù)流向控制器及驅動時序控制器把接收到的串行數(shù)據(jù)變換成符合要求的并行數(shù)據(jù)，并傳遞給兩組LCD驅動電路。驅動電路的作用是在LCD電壓偏置電路供給的偏置電壓下，將得到的80位并行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉換成LCD所需的并行輸出（001～080）數(shù)據(jù)信號（電平）。

5電源偏置電路

DMF5005N模塊電源采用雙電源方式：一個是VDD（+5伏）；另一個是VEE（-12伏）。為了得到LCD驅動電壓信號，該模塊在采用電阻分壓加上射極跟隨穩(wěn)壓時可得到VLC1～VLC5五個輸出電壓。為了得到LCD顯示的清晰度，負電源VEE應該經(jīng)過可調電位器調節(jié)后施加到模塊上。其可調范圍為：-6～-12伏。對應的LCD各驅動電壓為：

VLC1=VDD-(VDD-VEE)/9(V);

VLC2=VDD-2（VDD-VEE）/9（V）；

VLC3=VDD-7(VDD-VEE)/9(V);

VLC4=VDD-8（VDD-VEE）/9（V）；

VLC5=VEE(V)。

電源偏置電路由四運算放大電路組成的射極跟隨器構成。此外，其它的輔助電路如存儲器RAM、振蕩電路等都比較簡單，而控制器、行和列驅動器之間的連接可參考DMF5005N模塊的整機電路原理圖來進行。

6結束語

根據(jù)上述原理，筆者選用日本東芝公司的上述芯片，并在DMF5005N的基礎上設計制作了兩塊顯示模塊。經(jīng)測試表明：筆者制作的顯示模塊的各種電氣性能和輸入輸出信號波形都達到了同類進口產品的技術要求。經(jīng)與8031單片機聯(lián)機運行演示，各種顯示功能與DMF5005N完全一致。