采用C8051F023單片機的OLED顯示方案設計

1 引言

有機電致發光顯示，又稱有機發光二極管（Organic Light Emitting Diode, OLED）或有機發光顯示器Organic Light Emitting Display（OLED），相較于目前市場上流行的液晶顯示器（LCD）有明顯的優勢，主要表現為：自主發光（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，發光效率高，響應速度快（是液晶的1000倍），動態畫面質量高，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，以及條件要求更高的軍工產品。與各方面已經發展成熟的LCD相比，OLED的發展還處于初級階段，但隨著以上這些優勢的逐步實現，OLED將極有可能取代LCD在市場上的地位，OLED是被業界公認為最具發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，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發生關系。所以了解了SSD1303的輸入特性及指令系統，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上呈現了穩定的顯示效果。



圖2 SSD1303結構框圖

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。