电致发光显示屏EL160.80.50与单片机的接口及编程

刘开进

福建星海通信科技有限公司，福建 福州 350015

0 引言

电致发光显示屏（Electroluminescent Display，简称EL屏）由于具有高亮度、高对比度、宽视角（>160°）、快速显示响应（<1ms）、良好的视觉效果、可靠性高、宽温工作、抗冲击性和振动性好等优点，在工作温度、视角、抗冲击和振动等方面与其它类型的平板显示器件相比具有明显的优势，从而广泛应用在对显示器件要求苛刻（特别是环境性能）的车载设备、军事装备、工业控制等产品上。美国Planer公司是EL显示屏研发的领导者，推出多款EL显示产品，应用在各种电子设备上。我们把美国Planer公司生产的EL160.80.50ET显示屏应用到一款通信产品上，采用AT89C55单片机直接驱动EL160.80.50显示屏。

1 EL160.80.50显示屏简介

EL160.80.50显示屏是一个高性价比的显示器件，它可代替小型的LCD、LED或VFD显示器件。它采用美国Planer公司独有的亮度和对比度增强（ICETM）技术，无需采用昂贵的对比度增强滤镜就具有优异的图像清晰度和更高的亮度，这就意味着在不同的光照条件下它都具有优异的可读性，同时消除了图像浮散和光晕现象。它由一个发光玻璃面板和控制电路组成，这些全固态结构部件组成结构紧凑、重量轻但结实牢靠的显示装置，使它具有优异的抗冲击和振动能力。EL160.80.50ET的主要特点如下：

1）显示颜色：琥珀色；

2）视角 ：>160°；

3）显示响应时间：<1ms；

4）亮度：78.8cd/m2；

5）对比度：36:1；

6）冲击：100g/6ms（6个面各3次）；

7）振动 ：5～500Hz，0.02g2/Hz 随机 ；

8）工作温度：-40℃～+85℃；

9）最大帧刷新率：240Hz。

图1 像素的位置与数据序列映射图

图2 视频输入时序图

它采用+12V和+5V双电源供电方案，数据输入采用通用的4位LCD接口，12800个像素都可独立寻址，4位输入数据与EL屏像素矩阵的映射关系如图一所示。从图一可看出，输入每组4位视频数据对应着EL屏上的某一行并排的4个像素，而且VID0～VID3数据序列对应的并排4个像素点是从后往前的（即如图中VID3对应a点，VID0对应d点），这种数据格式与通用的单片机并行接口是不兼容的，因而需要单片机对视频数据进行编码。

EL160.80.50显示屏的控制信号有视频时钟（VCLK）、行同步信号（HS）和帧同步信号（VS）。它们与视频数据的时序关系如图2所示。每一行图像数据在HS下降沿被锁存。每帧的像素信息是按从左到右，从顶部到底部进行传送的。每帧的同步出现在第一行的行同步之后。

2 EL160.80.50显示屏与单片机的接口电路

在本设计中显示屏主要显示设备工作参数和操作菜单，采用汉字显示的人机界面。考虑到显示的内容较简单，没有采用专用的显示驱动芯片，直接采用AT89C55来驱动 EL160.80.50显示屏。EL屏与单片机的接口电路如图3所示，它包括控制接口和数据接口两部分。控制接口产生显示屏的时序控制信号，AT89C55的P1.0与EL屏的VS端相连，用于输出帧同步信号，P1.1与EL屏的HS端相连，用于输出行同步信号，P1.2与EL屏的VCLK端相连，用于输出视频时钟信号。数据接口部分是与EL屏之间的数据总线连接，AT89C55的P2.0～P2.3分别与EL屏的数据输入端VID3～VID0相连，用于传送显示像素信息。P0口用于接收显示指令。

图3 EL屏与单片机的接口电路

3 编程思路

在本例设计中单片机一方面把内部存储器中存储的显示数据读出并转换成4位格式的VID0～3信号；另一方面产生显示所需的驱动时序和时钟。EL160.80.50显示屏的显示像素是采用逐行输入，同时要保持正常显示需要对显示像素不断地进行刷新（最大帧刷新率为240Hz）。软件采用模块化设计。编程思路是把每个显示界面做成一个单独模块，再把所有显示界面模块存储在CPU（AT89C55）内，显示时直接调用。这里需要考虑的两个关键问题是AT89C55的存储容量和屏的刷新率。如果直接把每一帧显示界面设计成一个模块，显示时直接调用一个模块，软件执行时间短，显示的刷新率高，但是对存储容量要求大。如果把显示像素设计成各种小模块，这样对存储容量需求就小，但显示时需要多层调用，将造成软件执行时间过长，可能使显示的刷新率过低而出现屏闪。综合考虑存储容量和刷新率，把多数显示界面中具有相同特征的像素都设计成小模块，这样一来既减小存储容量又使整个软件的执行时间满足刷新率要求。

当需要显示时，只需把显示的代码送入P0口，通过外中断去申请中断，CPU响应后去读取P0口上的显示代码，经过译码后，调用所存的显示界面的像素信息。CPU把每帧12800个像素数据转换成规定的格式从P2口送入到EL屏的数据输入端口，并在P1口输出的行、帧同步信号和视频时钟信号的共同作用下进行显示。

4 结论

本文所介绍的EL屏显示的实现方案，已经成功应用于某导航产品。实践表明，由EL屏与AT89C55构成的显示系统硬件结构简单，软件编写容易，且成本较低，在恶劣的环境下，显示系统能直观、清晰、稳定地显示。

[1]EL160.80.50数据手册.

[2]余永权.ATMEL89系列单片机应用技术.北京航空航天大学出版社，2002.