電路設計方案

實現液晶顯示須具備4個單元
，其框圖如圖1所示。本文給出的電源管理電路設計方案具有驅動電壓產生
、時序控製、溫度補償和對比度調節的功能，其框圖如圖2所示。

圖1：液晶顯示係統4個單元框圖

驅動電壓產生電路

液晶顯示不僅需要邏輯電源，而且要有驅動電源。驅動電源因驅動芯片的不同而異，本文以日本日立公司HT66130/ HT66137為例。該係列芯片是驅動高分辨率液晶顯示器的芯片，所需驅動電壓為VLCD 
、V0 
、VM3種。由於占空比達1/240 ，VLCD電壓達15V以上，我們選用美信公司的DC/DC器件MAX1606產生15.9V的VLCD電壓，經電阻分壓得到V0 和VM ，V0 和VM再經運算放大器提供給HT66130和HT6613
，如圖2所示。

圖2：液晶顯示電源管理框圖

時序控製電路

所有液晶顯示器對於上電、下電時序都有嚴格要求。如果上電、下電時序不符合要求，則不能正常顯示
，常常會出現亂碼
、鎖存、殘留顯示等現象。以日本日立公司驅動芯片HT66130/HT66137驅動320×240液晶顯示屏為例,對上電、下電時序的要求如圖3所示
，一般液晶顯示驅動芯片要求也大致如此。

通常液晶顯示器的電源管理電路是依靠CPU用軟件來控製信號的時序，以保證液晶顯示器件對上電、下電時序的要求。這就占用更多的通用輸入、輸出口(GPIO)
，而且對於上電瞬間軟件尚未運行起來，隻能依靠CPU的GPIO的默認狀態來控製。目前智能手機等雙CPU係統更不易依靠軟件來實現控製。本文設計的電路僅需一個GPIO(即顯示使能信號[page]
DISP) ,就可以控製上
、下電時序及驅動電源的開關
，而且對DISP無任何時序要求。

圖3：日立公司HT66130/HT66137時序圖

對上電時序，一般必須有一幀頻初始化時間後，才可置顯示使能信號為高電平。傳統做法是依靠CPU的GPIO口延時來控製。本文設計的電路利用D型觸發器，並以幀頻信號(FRAME)為時鍾輸入，以顯示使能信號(DISP)為D輸入並控製CLEAR端，Q端輸出控製整個驅動電路的開關。這樣既可以實現DISP輸入的時序控製，又可以用DISP控製整個驅動電源電路的開關。由於DISP可關掉驅動電路，所以可以實現待命狀態驅動電路功耗很小
，僅有觸發器和門電路的靜態電流。為了滿足驅動電壓穩定後DISP信號輸入
，我們采用與門控製DISP與驅動電壓輸入來實現DISP輸出。

下電時，必須嚴格遵循顯示使能信號

、驅動電源、顯示時鍾/ 數據信號、邏輯電源的時序。為滿足下電時序要求，一般也是利用CPU的GPIO來控製。該設計利用D觸發器及與門可實現DISP置低提前於驅動電壓。采用DISP信號控製電源電路，當DISP置低時，HT66130/HT66137驅動芯片的驅動電源完全關掉，無須另外的GPIO口來控製。測試表明電路運行正常，能有效地控製上電、下電的時序，無亂碼、鎖存、殘留顯示等現象。而且在待命狀態驅動電路功耗很小，僅為0.2 mW(包括電路與液晶顯示器件)。

溫度補償電路

為保證液晶顯示能在較寬的溫度範圍正常工作，溫度補償電路十分必要。所用液晶屏的驅動電壓與溫度特性如圖4 實線所示。由此利用熱敏電阻的溫度特性及電阻的串並關係，優化出了電路設計，具體電路如圖5。R1=638 kΩ，R2=110 kΩ，R3=62 kΩ，RTH的特性如表1。用R1、R2 
、R3 、RTH和DC/DC(MAX1606)輸出電壓的計算公式：
1111

進行了模擬計算
，結果如表1，由表1所得曲線如圖4。表1和圖4表明電路輸出和液晶屏的要求吻合
，電路能夠保證液晶在-20～70°C 範圍內正常顯示。而且高
、低溫測試結果證實
，在-20～70 °C範圍內對比度正常。

圖4：液晶屏溫度補償曲線

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對比度調節電路

液晶顯示器對比度的調節可分為硬件調節和軟件調節。圖5的電路具有軟、硬件調節功能。其中R1是可調電阻
，可調節VLCD的電壓，從而液晶顯示器的對比度得到調節；電路中還可利用CPU與數模轉換器(DAC)相結合來控製DC/DC的反饋端的電壓，從而實現軟件調節液晶顯示器的對比度。

圖5：溫度補償/ 對比度調節電路

軟件流程圖及顯示效果圖

液晶顯示器啟動




、關閉的測試流程圖如圖6。其中LCD控製器的初始化最為重要
，須依照液晶顯示模塊的要求配置CPU的寄存器和延時時間。

圖6：液晶顯示軟件流程圖

實際測試表明電路運行正常
，能有效地控製上電、下電的時序
；待命狀態驅動電路功耗僅為0.2mW；溫度補償特性良好；軟、硬件都能調節液晶顯示對比度。