一種基于單片機實現OLED顯示的設計

1 引言

有機電致發(fā)光顯示，又稱有機發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode, OLED)或有機發(fā)光顯示器Organic Light Emitting Display(OLED)，相較于目前市場上流行的液晶顯示器(LCD)有明顯的優(yōu)勢，主要表現為：自主發(fā)光(不需要背光源)，無視角問題(視角可達170°以上)，重量輕，厚度薄，亮度高，發(fā)光效率高，響應速度快(是液晶的1000倍)，動態(tài)畫面質量高，溫度范圍廣(溫度范圍-40℃～80℃)，低功耗，抗震能力強，制造成本低，可柔性顯示。尤其適用于要求高亮度的儀表行業(yè)，以及條件要求更高的軍工產品。

與各方面已經發(fā)展成熟的LCD相比，OLED的發(fā)展還處于初級階段，但隨著以上這些優(yōu)勢的逐步實現，OLED將極有可能取代LCD在市場上的地位，OLED是被業(yè)界公認為最具發(fā)展前景的下一代顯示器。

2 硬件結構設計

本文利用單片機C8051F023作為128×64單色OLED的控制核心器件，采用的是維信諾公司的一款屏VGG12864G，它利用Solomon公司的SSD1303為專用驅動IC。實現文字顯示及圖像的動靜態(tài)顯示。硬件整體設計結構框圖如圖1所示。

圖 1 硬件設計結構框圖

2.1 SSD1303 驅動及接口電路

VGG12864G模塊的OLED顯示屏為128列，64行結構。圖2為SSD1303結構框圖，

圖2 SSD1303結構框圖

顯示了模塊邏輯電路和接口電路的框圖。用戶只需要給接口提供電源、產生驅動指令信號和顯示數據信號，就能點亮OLED屏。從圖中可以看出，行、列驅動器的輸出通過FPC邦定到OLED屏，剩下的MCU接口、電壓和電流控制器需要是其專門設計的接口和驅動電路，模塊的外部信號僅與SSD1303發(fā)生關系。所以了解了SSD1303的輸入特性及指令系統(tǒng)，就能方便地使用本模塊了。

SSD1303是晶門公司推出的驅動單色OLED的IC，采用TAB封裝。這種基于CMOS工藝的驅動IC集成了行、列驅動器、振蕩器、對比度控制器和圖形數據存儲器(GDDRAM)，很大程度地減少了外圍器件和功耗。可支持的最大分辨率為132×64，其中OLED屏底部132×16的點陣區(qū)域可以顯示4色的局域色，并可編程實現64級灰度，當用于單色顯示時，可編程控制256級對比度。根據所使用微處理器(MPU)的不同，它提供8位6800系列MPU并行、8位8080系列MPU并行和Serial Peripheral Interface (SPI)串行三種通信接口模式。

控制命令通過MCU接口輸入到控制命令解碼器進行命令解碼，然后輸出時鐘、行同步、場同步信號，從而控制OLED顯示的振蕩頻率、顯示器件的電壓轉換模塊以及OLED顯示內容的行列偏移量的驅動模塊;如果是顯示數據(128×64bits)，那么顯示數據由控制電路通過MCU接口輸入到GDDRAM緩存，然后通過局域色解碼器對數據進行解碼，最后將解碼后的顯示數據通過行列驅動器驅動OLED顯示，OLED上呈現了穩(wěn)定的顯示效果。

2.2 電源的設計

硬件結構設計框圖如圖2所示，外部硬件電路的DC-DC轉換器用TPS7333芯片將5V電源轉換成3.3V電源，并將輸出的電源信號通過電壓和電流控制器控制整個SSD1303的電壓和電流。整個系統(tǒng)需要3.3V和12V的電源，MCU(本文采用C8051F023)需要提供3.3V的電源電壓，OLED需要3.3V的邏輯電源電壓和9～12V的驅動電源電壓，此驅動電源電壓由外部電源轉換器電路提供。

2.3 各種控制信號

再就是關于如何用MCU控制，MCU通過RES#、CS#、D/C、WR#、RD#和D0～D7共13個接口控制SSD1303驅動IC，從而控制OLED顯示屏。CS#為片選信號，當CS#接低電平時MCU才能與驅動IC通信;RES#是復位使能端，當接低電平時，所有控制寄存器均被設定為出廠時的默認狀態(tài)，同時圖像寄存器清零;D/C為數據/命令選擇信號;WR#和RD#分別為寫和讀選擇信號，當CS#為低時，在其下降沿讀寫有效。通過改變D/C、WR#和RD#三個接口的高低，單片機對OLED的控制有四種狀態(tài)，可由表1顯示出來。