主板简介

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1、曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究0第三章 主板部分电路分析由图 3-1 可知，主板是由 PANEL 控制逻辑，亮度控制逻辑，DC to DC 转换逻辑，传输 TTL 电平信号到 LCD 显示模块电路等组成。图 3-1 主板框图1、 主板上各主要主板上各主要 IC 芯片描述：芯片描述： MCU：8051 单片机，其主要作用有：电源控制，OSD 控制，频率计算，RS232 通信等。 GMZAN1：集成 ADC、OSD（屏幕菜单式调节） 、SCALER(计算器)，把计算机输入的 RGB 模拟视频信号转换为数字信号，并通过差补缩 放处理，输出至液晶显示器 PANEL 时序控制电路。 LM2596

2、：直流电源变换器，用于将 12V 输入转变为 5V 的直流输出。曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究1 AIC1084：也是直流电源变换器，用于将 5V 输入转变为 3.3V 的直流输出。 24LC21：1KB EEPROM，用于存储表示显示设备标志的 DDC 数据，其中包含有：设备的基本参数，制造厂商，产品名称，最大行频，可 支持的分辨率等等。 24C04：4KB EEPROM，用于存储 Auto Config 数据，白平衡数据，POWER KEY 状态及 POWER ON 计数数据等。 2、 MCU 控制电路控制电路MCU 控制接口电路如附图 1 所示。其中 U302 为 8051 系列

3、单片机， 其 ROM 的容量为 64K，RAM 容量为 512Bytes。用于计算频率，探测模 式切换，RS232 通讯，电源控制，屏幕显示菜单控制等，在软件控制下， MCU 由 P1.6 和 P1.7 脚分别产生一个 Backlight_EN 和 Panel_EN 信号用 于点亮 PANEL 上的背光灯和控制 PANEL 工作。 MCU 各主要引脚功能定义如下表 3-1：表 3-1 MCU 引脚功能 PIN名称I/O功能 2HDATA0I/O 3MFB7（HDATA1 ）I/O4MFB8（HDATA2 ）I/O5MFB9（HDATA3 ）I/O与 GMZAN1 通信时所用到的四位数据位6HC

4、LKO时钟输出到 GMZAN1 7HFSO允许位，选通 GMZAN1 8BACKLIGHT-ENO控制 INVERTER 的开关电压 0/3V 9PANEL-ENO控制 PANEL 的电源开关 10RSTIMCU 复位信号曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究211RXDI/O 13TXDI/O白平衡通信时，与外部通信用的串行通 信总线 14IRQI中断输入 15MFB2I/O多功能引脚 16SDAI/O 17SCLI/O与 U300 4KB EEPROM 通信时用的 IIC 串行通信总线 18RST1O复位一脚 19NGA-CONI判断信号线是否有插上 20XTAL1I 21XTAL2I20

5、MHz 时钟输入22GND接地端24、25、26IPANEL SELECT 端 低电平输入按键型31K/E SELECTI 高电平输入飞梭型 36WPO可写端，高电平允许向 24C04 写入数据 37LED1（ORANGE ）O38LED2（GREEN）O控制按键板上的 LED 颜色39KEY1（AUTO）I 40KEY2（ENTER）I 41KEY3（RIGHT）I 42KEY4（LEFT）I 43KEY5（POWER）I按键板上的 5 个按键控制44、35I接电源 5V MCU 项目定义：运行于微控制器上的 GMZAN1 控制软件，需要完成以下操作： 1） 初始化 LCD 控制板元件至用户

6、定义的开机设定： a） 把工厂缺省寄存器设定存在 ROM 中； b） 用户设定存在内部 EEPROM； c） 用户设定初始化时设为工厂缺省值。 2） 自动检测模式切换，在模式切换时对相应的元件编程。 3） 如果视频模式是未知的，则显示错误信息。 4） 检测输入视频线的正确连接，如果没有检测到有效连 接，则对应输入视频源显示错误信息。其程序响应如下： a) 无连接，显示“无信号，检查输入”信息； b) 错误的输入，显示“不支持的视频模式”信息。曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究35） 响应用户的按键输入。处理器将周期性的调用 RTI 中断服务子程 序，以检查是否按下一个有效的按键，其程序响应

7、如下： a) 在用户输入的基础上显示相应的菜单； b) 根据用户的按键修改寄存器的值； c) 把修改的值存入 EEPROM 并且写入相应的设备。 6） 响应电源键。 a) 如果当前是开的，则关闭系统。 b) 如果当前是关的，则打开系统。 MCU 接口电路：微控制器与 GMZAN1 通过 Pin2-Pin5 组成的 4-bits 串行口进行通信； Pin7 为数据传输提供控制信号 HFS，在 HFS 为高电平时，允许通信， HFS 为低电平时，Pin2-Pin5 不输出；Pin6 为输出为时钟信号 HCLK，它 为串行通信提供同步时钟。该串行口工作时 Pin5-Pin2 用作 HDATA3- H

8、DATA0，在读/写数据的指令下数据的传送顺序为 D3-D0，D7- D4，D11-D8；每 12 位的数据/地址采用 3 个时钟，而不是用 12 个时钟 进行传输。 微控制器 MCU 的 Pin10 为复位脚，其外接电路如图 3-2 所示： 如电路图，当显示器开机时开始对电容 C103 充电，在 R105 上产生 压降，A 点电位升高，产生一个上升沿的触发信号，使 MCU 复位，使 得微控制器从程序寄存器的 00 地址开始执行。 微控制器的 Pin19 为 NGA_CON 信号输入端，与 PC 输入直接相连 用于判断信号线是否接好以及输入信号的模式是否是合法的。如果无连 接或输入不支持模式将

9、会在屏幕上显示相应的信息。D1011N4148ACGNDR10510K+5VC10322uFRST图 3-2 RST 信号输入 微控制器 MCU 的 Pin14 外部中断 INT0 与 GMZAN1 的中断控制器 相连，在外部 PC 输入信号发生改变时，由 GMZAN1 产生中断信号给 MCU，MCU 响应该中断，进入输入信号处理子程序，将输入信号转换曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究4为与显示器匹配的 RGB 信号输出。微控制器 MCU 的 Pin11 和 Pin13 的串行通信口 RXD 和 TXD 被用于 RS232 通信，在工厂模式下调整显示器白平衡时与外部的数据传输用。 在调整白

10、平衡时，MCU 通过串行通信口从外部缓冲区读取白平衡调整数 据。再通过 Pin16 和 Pin17 输出到 U300 存储。U300 为 24C04 的 4KB EEPROM。8051MCU 与 U300 通信用的 Pin16 和 Pin17 被定义为 I2C 串行总线 接口，U300 为 AT24C 系列 E2PROM 芯片。 I2C 总线简介以及与总线简介以及与 AT24C 系列系列 E2PROM 的接口：的接口： I2C 总线简介微控制器与 U300 的通信采用的是 I2C 总线。它是由 MCU 的 Pin16 和 Pin17 组成。I2C 总线是一种串行数据总线，只有两个信号线，一根是

11、 数据线 SDA，另一根是时钟线 SCL。在 I2C 总线上传送一个数据字节由 8 位组成。总线对每次传送数据的字节数没有限制，但是每个字节后必 须跟一位应答位。数据传送首先传送最高位（MSB） ，数据传送的格式按 下图 3-3 进行。图 3-3 I2C 总线上的数据传送首先由主机发送一个启动信号“S” （SDA 在 SCL 高电平时由高电平 跳变为低电平） ，然后由主机发送一个字节的数据。启动信号后的第一个 字节数据具有特殊的含义：高七位是从机的地址，第 8 位是传送的发向： 0 表示写，1 表示读。被寻址的从机设备按传送的方向位设置为对应的工 作方式。标准的 IIC 总线的设备都有一个 7

12、 位地址，所有连接在 IIC 总 线上的设备都接收启动信号后的第一个字节，并将接收到的地址与自己 的地址进行比较，如果地址相符则为主机要寻址的从机，应在第 9 位答 时钟脉冲向 SDA 线送出低电平作为应答。除了第一个字节是通过呼叫地 址或 10 位从机地址之外，第二个字节开始即数据字节。数据传送完毕， 由主机发出停止信号“P” （SDA 在 SCL 高电平期间由低电平跳变为高电 平） 。曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究5 AT24C 系列串行 EEPROMAT24C 系列串行 E2PROM 具有 I2C 总线接口功能，功耗小，宽电源 电压(根据不同型号 2.5V6.0V)，工作电流约为

13、 3mA，静态电流随电源 电压不同为 30A110A，其存储容量见表 1-2。由于 I2C 总线可挂接 多个串行接口器件，在 I2C 总线中每个器件应有唯一的器件地址，按 I2C 总线规则，器件地址为 7 位数据(即一个 I2C 总线系统中理论上可挂 接 128 个不同地址的器件)，它和 1 位数据方向位构成一个器件寻址字节， 最低位 D0为方向位(读/写)。器件寻址字节中的最高 4 位(D7D4)为器件 型号地址，不同的 I2C 总线接口器件的型号地址是厂家给定的，如 AT24C 系列 E2PROM 的型号地址皆为 1010，器件地址中的低 3 位为引 脚地址 A2A1A0，对应器件寻址字节

14、中的 D3、D2、D1位，在硬件设计时 由连接的引脚电平给定。而对于那些容量大于 256K 的 EEPROM，由于 8 位的寻址范围不能满足要求需要采用页面寻址，在 AT24C 系列中对页 面寻址位采取占用器件引脚地址(A2、A1、A0)的办法，凡在系统中引脚 地址用作页地址后，该引脚在电路中不得使用，作悬空处理。AT24C 系 列串行 E2PROM 的器件地址寻址字节如表 3-2 所示，表中 P0P1P2表示页 面寻址位。表 3-2 AT24C 系列串行 E2PROM 参数型 号容 量 器件寻址字节(8 位) 一次装载字节数AT24C01 12881010A2A1A0 R/W4 AT24C0

15、2 25681010A2A1A0 R/W8 AT24C04 51281010A2A1P0 R/W16 AT24C08 102481010A2P1P0 R/W16 AT24C16 204881010P2P1P0 R/W16图 3-4 为 8051 单片机与 24C04 的硬件连接电路图。图中 R300，R301，R330 为上拉电阻，A0-A2 地址引脚接低电平，因此其地 址的高 7 位为 1010000。WP 端连接 MCU 的 WP，由 MCU 控制读写。 24C04 的读写操作： 对 24C04 E2PROM 的读写操作完全遵守 I2C 总线的主收从发和主发 从收的规则。 连续写操作 连续

16、写操作是对 E2PROM 连续装载 n 个字节数据的写 入操作，n 随型号不同而不同，一次可装载字节数见表 3-2。 SDA 线上连续写操作数据状态如图 3.5。曾文镇：LCD 液晶显示器工作原理研究6图 3-5 SDA 线连续写操作数据状态R30110 KC3000.1 uFR33010 K(NC)+5V+5VU30024LC0456781 2 3 4SISCKWPVCCA0 A1 A2 VSSWPSCLSDAR30010 KGND图 3-4 MCU 与 24C04 连接电路图 24C04 片内地址在接收到每一个数据字节地址后自动加 1，故装载 一页以内规定数据字节时，只须输入首地址，若装载字节多于规定的最 多字节数，数据地址将“上卷”，前面的数据被覆盖。 连续读操作 连续读操作时为了指定首地址，需要两个伪字节写来 给定器件地址和片内地址，重复一次启动信号和器件地址(读)，就可读 出该地址的数据。由于字节写中并未执行写操作，地址没有加 1。以后 每读取一个字节，地址自动加 1。 在读操作中接收器接收到最