基于W78E516B的液晶显示控制器显示系统设计
引言
液晶显示屏(LCD)具有损耗低、价格低、寿命长、接口方便等优点，因此广泛应用于工业产品中，液晶显示驱动方案多种多样。目前中小型单色液晶屏控制方案多是基于CPLD液晶显示控制和液晶显示控制器SED1335，液晶显示控制模块功能简单，快速显示时会出现“雪花”现象。针对上述两种弊端，这里采用具有带ISP功能的Flash EPROM低功耗8位微控制器W78E516B单片机和液晶显示控制器SID13700构成一个320×240(DMF-50840NF液晶屏)的单色液晶显示系统，整个设计过程中，通过不断改进硬件和调试软件，得到了预期效果。该系统模块显示速度快、功能复杂、性能稳定，且已在产品中得以运用。
2 系统整体方案设计
该系统由单片机W78E516B、液晶显示控制器SID13700和液晶屏DMF-50840NF、逆变器负压发生电路外部EPROM等组成。其系统结构如图1所示。
2．1 W78E516B单片机
W78E516B是具有ISP功能的Flash EPROM的低功耗8位微控制器；ISP功能的Flash EPROM可用于固件升级。其指令集同标准8052指令集完全兼容。W78E516B包含64 K字节的主ROM、4 K字节的辅助ROM。位于4 K字节辅助ROM中的装载(Loader)程序，可以让用户更新位于64 K字节主ROM中的程序内容。512字节片内RAM；4个8位双向、可位寻址的I／O端口；一个附加的4位I／O端口P4；3个16位定时／计数器及一个串行口。这些外围设备都由有8个中断源和2级中断能力的中断系统支持。为方便用户进行编程和验证，W78E516B内含的ROM允许电编程和电读写。一旦代码确定后，用户就可以对代码进行保护。
W78E516B有空闲和掉电2种节电模式，2种模式可由软件来控制选择。空闲模式下，处理器时钟被关闭，但外设仍继续工作。掉电模式下，晶体振荡器停止工作，以将功耗降至最低。外部时钟可以在任何时间及状态下被关闭而不影响处理器运行。
2．2 液晶显示控制器SID13700
液晶显示控制器SID13700专门用于控制传统单色(或灰阶)STN液晶模块。该控制器整合了更多的控制功能，其主要特点为：有较强功能的I／O缓冲器；指令功能丰富；嵌入32 K字节SRAM的图形LCD控制器；最高可支持640x240(1 bit／pixel)，320x240(2 bits／pixel)，240x160(4 bit／pixel)；支持4 bit／pixel灰度驱动(240×160)；可显示文本和图形并进行多层的各种叠加操作；可编程指针和行场的平滑滚动(灰阶模式不可)；逻辑5 V和3．3 V兼容；支持GENERIC BUS家族和MC68 K，M6800家族微控制的直接地址和间接地址总线方式。SID13700硬件结构可分成MPU接口、内部控制和驱动LCM的驱动。
SID13700控制器是应用于W78E516B系统与液晶模块DMF-50840NF之间的控制电路，它接收来自MCU系统的指令与数据，并产生相应的时序及数据控制模块的显示。
MCU把指令代码写入指令输入缓冲器内(即A0=1)，则指令的参数随后通过数据输入缓冲器(AO=0)写入。带有参数指令代码的作用之一就是选通相应参数的寄存器，任一条指令的执行(除SLEEPIN，CSRDIR，CSRR，MWRITE和MERAD外)都产生在附属参数的输入完成之后。当写入一条新的指令时，SID13700将在旧的指令参数组运行完成后等待新参数的到来。MCU可用写入的新参数与余下的旧参数有效地组合成新的参数组，需注意：不仅参数必须全部写入，而且所写的参数顺序不能改变，也不能省略。特别是SID13700较以前的SED1335系列器件相比，由于SID13700的默认状态是POW-ER SAVE模式，所以初始化前必须先将其唤醒，否则会初始化失败。唤醒方式为：写SYSTEM SET命令后延时再进行初始化，程序方能正常运行，或程序开始时进行两次初始化。
3 硬件电路设计
该系统硬件电路主要由W78E516B、SID13700和DMF-50840NF等器件构成。系统硬件结构图如图2所示。系统由单片机W78E516B通过液晶显示控制器SID13700控制液晶屏DMF-50840NF、的显示工作。
4 软件系统设计
液晶显示模块上电后必须根据液晶显示器的结构对液晶模块进行软件初始化设置。特别是SYSTEM SET和SCROLL必须设置正确。这里介绍1区、2区通过或逻辑组合显示，初始化流程见图3。
由于SID13700的默认状态是Power SAVE模式，初始化前必须先将其唤醒，否则初始化会失败。初始化之前的唤醒程序如下：
说明：写SYSTEM SET命令后延时再进行初始化，程序才能正常运行或程序开始时进行两次初始化。至此，液晶模块的初始化基本完成。其后的显示字符、汉字显示等程序相对比较简单，读者可参阅SID13700的应用手册。
5 结束语
对W78E516B单片机和液晶控制器SID13700构成的显示系统的硬件电路和软件系统做了详细阐述，在整个设计过程中，通过不断改进硬件和调试软件，得到了预期的效果。该显示系统模块显示速度快、功能强大、性能稳定，且已在产品中得以运用。通过抽检产品表明该显示控制系统的合格率在99％以上。同时该设计为其他系列单片机显示模块的使用也提供很好的借鉴方法。
液晶显示屏(LCD)具有损耗低、价格低、寿命长、接口方便等优点，因此广泛应用于工业产品中，液晶显示驱动方案多种多样。目前中小型单色液晶屏控制方案多是基于CPLD液晶显示控制和液晶显示控制器SED1335，液晶显示控制模块功能简单，快速显示时会出现“雪花”现象。针对上述两种弊端，这里采用具有带ISP功能的Flash EPROM低功耗8位微控制器W78E516B单片机和液晶显示控制器SID13700构成一个320×240(DMF-50840NF液晶屏)的单色液晶显示系统，整个设计过程中，通过不断改进硬件和调试软件，得到了预期效果。该系统模块显示速度快、功能复杂、性能稳定，且已在产品中得以运用。
2 系统整体方案设计
该系统由单片机W78E516B、液晶显示控制器SID13700和液晶屏DMF-50840NF、逆变器负压发生电路外部EPROM等组成。其系统结构如图1所示。
2．1 W78E516B单片机
W78E516B是具有ISP功能的Flash EPROM的低功耗8位微控制器；ISP功能的Flash EPROM可用于固件升级。其指令集同标准8052指令集完全兼容。W78E516B包含64 K字节的主ROM、4 K字节的辅助ROM。位于4 K字节辅助ROM中的装载(Loader)程序，可以让用户更新位于64 K字节主ROM中的程序内容。512字节片内RAM；4个8位双向、可位寻址的I／O端口；一个附加的4位I／O端口P4；3个16位定时／计数器及一个串行口。这些外围设备都由有8个中断源和2级中断能力的中断系统支持。为方便用户进行编程和验证，W78E516B内含的ROM允许电编程和电读写。一旦代码确定后，用户就可以对代码进行保护。
W78E516B有空闲和掉电2种节电模式，2种模式可由软件来控制选择。空闲模式下，处理器时钟被关闭，但外设仍继续工作。掉电模式下，晶体振荡器停止工作，以将功耗降至最低。外部时钟可以在任何时间及状态下被关闭而不影响处理器运行。
2．2 液晶显示控制器SID13700
液晶显示控制器SID13700专门用于控制传统单色(或灰阶)STN液晶模块。该控制器整合了更多的控制功能，其主要特点为：有较强功能的I／O缓冲器；指令功能丰富；嵌入32 K字节SRAM的图形LCD控制器；最高可支持640x240(1 bit／pixel)，320x240(2 bits／pixel)，240x160(4 bit／pixel)；支持4 bit／pixel灰度驱动(240×160)；可显示文本和图形并进行多层的各种叠加操作；可编程指针和行场的平滑滚动(灰阶模式不可)；逻辑5 V和3．3 V兼容；支持GENERIC BUS家族和MC68 K，M6800家族微控制的直接地址和间接地址总线方式。SID13700硬件结构可分成MPU接口、内部控制和驱动LCM的驱动。
SID13700控制器是应用于W78E516B系统与液晶模块DMF-50840NF之间的控制电路，它接收来自MCU系统的指令与数据，并产生相应的时序及数据控制模块的显示。
MCU把指令代码写入指令输入缓冲器内(即A0=1)，则指令的参数随后通过数据输入缓冲器(AO=0)写入。带有参数指令代码的作用之一就是选通相应参数的寄存器，任一条指令的执行(除SLEEPIN，CSRDIR，CSRR，MWRITE和MERAD外)都产生在附属参数的输入完成之后。当写入一条新的指令时，SID13700将在旧的指令参数组运行完成后等待新参数的到来。MCU可用写入的新参数与余下的旧参数有效地组合成新的参数组，需注意：不仅参数必须全部写入，而且所写的参数顺序不能改变，也不能省略。特别是SID13700较以前的SED1335系列器件相比，由于SID13700的默认状态是POW-ER SAVE模式，所以初始化前必须先将其唤醒，否则会初始化失败。唤醒方式为：写SYSTEM SET命令后延时再进行初始化，程序方能正常运行，或程序开始时进行两次初始化。
3 硬件电路设计
该系统硬件电路主要由W78E516B、SID13700和DMF-50840NF等器件构成。系统硬件结构图如图2所示。系统由单片机W78E516B通过液晶显示控制器SID13700控制液晶屏DMF-50840NF、的显示工作。
4 软件系统设计
液晶显示模块上电后必须根据液晶显示器的结构对液晶模块进行软件初始化设置。特别是SYSTEM SET和SCROLL必须设置正确。这里介绍1区、2区通过或逻辑组合显示，初始化流程见图3。
由于SID13700的默认状态是Power SAVE模式，初始化前必须先将其唤醒，否则初始化会失败。初始化之前的唤醒程序如下：
说明：写SYSTEM SET命令后延时再进行初始化，程序才能正常运行或程序开始时进行两次初始化。至此，液晶模块的初始化基本完成。其后的显示字符、汉字显示等程序相对比较简单，读者可参阅SID13700的应用手册。
5 结束语
对W78E516B单片机和液晶控制器SID13700构成的显示系统的硬件电路和软件系统做了详细阐述，在整个设计过程中，通过不断改进硬件和调试软件，得到了预期的效果。该显示系统模块显示速度快、功能强大、性能稳定，且已在产品中得以运用。通过抽检产品表明该显示控制系统的合格率在99％以上。同时该设计为其他系列单片机显示模块的使用也提供很好的借鉴方法。