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摘 要：TFT液晶显示技术是当前液晶制造行业应用最为广泛的一种新型液晶显示技术，具有显示效果好，技术先进等特点。本论文以TFT液晶显示为研究基点，首先对51单片机和TFT液晶显示技术进行简要介绍，然后从软硬件设计两方面对基于51单片机的TFT液晶显示设计进行研究。
关键词：TFT技术；51单片机；液晶显示设计
1. 硬件设计
在基于51单片机的TFT液晶显示硬件设计部分，主要包括液晶显示电路、温度采集电路、时钟电路单片机最小系统等几个模块，各模块具体设计如下：
1.1.单片机最小系统设计
根据TFT液晶显示器硬件电路设计要求，对于51单片机最小系统的设计应包括电源、设置电路、外部晶振、复位电路等，以STC89C51单片机为例，这几个模块基本上就可以保证单片机的正常工作了。在单片机最小系统的运行过程中，时钟电路与温度采集电路分别负责时间信息及温度信息的采集，设置电路根据上述采集结果完成相关设置工作，最终将所得数据显示在液晶显示电器中，供给客户查看使用。
1.2 时钟电路设计
对于时钟电路的设计，采用充电式时钟芯片DS1302，电路结构如图4所示。该芯片内部嵌入有31字节的静态存储器和实时的时钟、日历，可以对液晶显示屏上的日期、时间进行实时显示和实时更新，是TFT液晶显示器硬件部分的一个重要组成部分。将时钟芯片DS1302通过51单片机的不同接口实现与其之间的相互通信，通常只需用到I/O输入输出接口、RES复位接口和SCLK串行时钟三个接口即可，而通信方式采用同步串行通信即可。利用时钟芯片读取单片机上存储的日期信息（年月日）和时间信息（时分秒）。由于在单片机内部存储有事先编写好的获取时间信息程序，可以实现对不同年份、月份天数的准确计算，实现平年与闰年的有效识别，且最晚年限可以自由设置，如2100年、2150年等，这样TFT液晶显示器对于日期和时间的计算就变得非常方便。基于DS1302芯片所设计的时钟电路，由于其拥有双电源管脚，可以作为主电源和备用电源的供应，因而在液晶显示器实际使用过程中所产生的功耗较小，不需要增加额外的电阻、电容，在一定程度上降低系统功耗。
1.3 液晶显示电路设计
基于51单片机的TFT液晶显示设计，对于显示芯片的选择可以多种多样，本文在总结一些设计实例和研究资料基础上，决定选用ILI9325芯片作为TFT液晶显示的芯片。这种芯片内部安装有173k的数据存储器，最高可以显示26万种颜色，且支持320×240的实际分辨率，支持多数据位的i80系统总线（8位、16位等）、SPI总线和RGB接口，能够较好的满足基于51单片机的TFT液晶显示模块设计要求。使用ILI9325芯片对TFT液晶显示器显示模块进行设计时，通常情况下，用总线式接口电路的液晶显示器来代替外部数据存储器，并将对液晶显示器的访问和对数据存储器的访问视为一样，这样有利于促进51单片机总线读写功能的最大化发挥，同时可以在一定程度上提高单片机系统的可扩展性。
1.4 温度采集电路设计
温度采集电路采用DS18B20芯片，这是一种数字温度计，一种单总线器件，具有体积小、结构简单的特点，只需要使用一根通信线就可以实现与多个DS18B20芯片的连接，可以在保证温度采集功能正常实现的基础上简化温度采集电路结构。DS18B20芯片的温度测量范围在﹣55℃到125℃之间，可以设置上、下限告警温度，对于数据信息的读写仅通过一个端口就可以实现。
2. 硬件设计
2.1 主程序设计
TFT液晶显示器的主程序主要是用于对各个子程序进行初始化、按键扫描、读取显示程序中的所有内容和各个芯片中的数据，它的正常运行是整个液晶显示系统各模块正常工作的前提基础与基本保障。首先，对系统内不同的元器件进行初始化，然后对键盘进行扫描，判断系统是否有按键操作，若有对按键子程序进行处理，否则依次执行时钟子程序，即DS1302子程序，温度采集处理子程序，最后将各个子程序的处理结果显示在液晶显示器上，完成主程序的運行。
2.2 液晶显示程序设计
液晶显示程序的设计较之其他模块设计来说总体难度较大，因而为了保证显示程序设计的合理性，保证系统显示功能正常发挥，我们在设计之前有必要先对其中主要难点进行分析和明确。由于显示驱动芯片中寄存器数量一般较多，且较为复杂，如本系统所使用的ILI9325芯片寄存器数量超出40，不仅寄存器数量多，而且在使用过程中会被初始化程序和其他程序用到，为了保证各寄存器均能够正常工作，在写入数据时需要对其范围进行合理的确定。由于数据写入范围的确定是在寄存器中完成的，寄存器数量越多则确定范围难度就越大，所以这是显示程序设计中的难点之一。就本系统而言，对于数据写入范围的确定，需要充分考虑51单片机的运行特点，所使用的各种芯片类型和TFT液晶显示器总体设计要求，以及TFT液晶显示器具体的应用场合，如电脑、液晶电视等。对于大尺寸的液晶显示屏数据写入范围应设置较大一些，对于小尺寸的液晶屏，数据写入范围可以设置较小一些。
2.3 子程序设计
本系统所涉及到的子程序主要有按键处理子程序、温度采集子程序和时钟处理子程序等。由于在DS1302芯片中本身已经自定义有读取写入数据的函数，在系统实际运行过程中，通过调用这一函数，便可以实现对时钟芯片中实际显示的日期、时间的合理设置，提高系统日期、时间信息显示的合理性。在此基础上，调用键盘扫描程序，利用主函数中编写的读取函数对时钟子程序进行进一步处理，能够提高时间信息读取函数的有效利用率。按键处理子程序的设计和调用，主要是为了检测系统在运行过程中是否有按钮被依次有效的按下，只有确定有效的第一键被按下，系统才会正常开启后续按键功能的执行和对应按键处理子程序的调用，进而实现液晶显示系统的正常运行。
与其他子程序一样，温度采集子程序的设计和运行也必须要按照既定的流程和顺序来进行。根据基于51单片机的TFT液晶显示设计要求和基于DS18B20芯片的温度采集电路设计，温度采集子程序的设计首先应对DS18B20芯片进行总体初始化，初始化之后执行程序存储器的不同操作，直到程序存储器发出具体的指令后，温度采集子系统才能够将温度数据完整的、准确的读取出来，最终完成温度信息的采集和返回。为了满足用户日常使用需求，对于TFT液晶显示系统温度采集子程序的设计，应用定时器0来设置中断，并每秒对总体温度读取一次，保证用户当前所看到的温度就是其当前所处环境的温度。
3总 结
本文主要对基于51单片机的TFT液晶显示的硬件设计和软件设计进行了相关阐述，通过对51单片机结构功能的了解，对TFT技术的了解，较好的实现了基于51单片机TFT液晶显示各模块的设计，各种信息可以完整的、实时的显示在液晶显示器上。但随着TFT技术和单片机的不断革新发展，基于51单片机的TFT液晶显示设计还需不断改进。
参考文献：
[1]许思达. 基于51单片机的TFT液晶显示设计[J]. 电子元器件应用，2010，10：38-40+44
[2]李梦. 基于51单片机的TFT液晶显示设计分析[J]. 科技创新导报，2016，05：40-42
关键词：TFT技术；51单片机；液晶显示设计
1. 硬件设计
在基于51单片机的TFT液晶显示硬件设计部分，主要包括液晶显示电路、温度采集电路、时钟电路单片机最小系统等几个模块，各模块具体设计如下：
1.1.单片机最小系统设计
根据TFT液晶显示器硬件电路设计要求，对于51单片机最小系统的设计应包括电源、设置电路、外部晶振、复位电路等，以STC89C51单片机为例，这几个模块基本上就可以保证单片机的正常工作了。在单片机最小系统的运行过程中，时钟电路与温度采集电路分别负责时间信息及温度信息的采集，设置电路根据上述采集结果完成相关设置工作，最终将所得数据显示在液晶显示电器中，供给客户查看使用。
1.2 时钟电路设计
对于时钟电路的设计，采用充电式时钟芯片DS1302，电路结构如图4所示。该芯片内部嵌入有31字节的静态存储器和实时的时钟、日历，可以对液晶显示屏上的日期、时间进行实时显示和实时更新，是TFT液晶显示器硬件部分的一个重要组成部分。将时钟芯片DS1302通过51单片机的不同接口实现与其之间的相互通信，通常只需用到I/O输入输出接口、RES复位接口和SCLK串行时钟三个接口即可，而通信方式采用同步串行通信即可。利用时钟芯片读取单片机上存储的日期信息（年月日）和时间信息（时分秒）。由于在单片机内部存储有事先编写好的获取时间信息程序，可以实现对不同年份、月份天数的准确计算，实现平年与闰年的有效识别，且最晚年限可以自由设置，如2100年、2150年等，这样TFT液晶显示器对于日期和时间的计算就变得非常方便。基于DS1302芯片所设计的时钟电路，由于其拥有双电源管脚，可以作为主电源和备用电源的供应，因而在液晶显示器实际使用过程中所产生的功耗较小，不需要增加额外的电阻、电容，在一定程度上降低系统功耗。
1.3 液晶显示电路设计
基于51单片机的TFT液晶显示设计，对于显示芯片的选择可以多种多样，本文在总结一些设计实例和研究资料基础上，决定选用ILI9325芯片作为TFT液晶显示的芯片。这种芯片内部安装有173k的数据存储器，最高可以显示26万种颜色，且支持320×240的实际分辨率，支持多数据位的i80系统总线（8位、16位等）、SPI总线和RGB接口，能够较好的满足基于51单片机的TFT液晶显示模块设计要求。使用ILI9325芯片对TFT液晶显示器显示模块进行设计时，通常情况下，用总线式接口电路的液晶显示器来代替外部数据存储器，并将对液晶显示器的访问和对数据存储器的访问视为一样，这样有利于促进51单片机总线读写功能的最大化发挥，同时可以在一定程度上提高单片机系统的可扩展性。
1.4 温度采集电路设计
温度采集电路采用DS18B20芯片，这是一种数字温度计，一种单总线器件，具有体积小、结构简单的特点，只需要使用一根通信线就可以实现与多个DS18B20芯片的连接，可以在保证温度采集功能正常实现的基础上简化温度采集电路结构。DS18B20芯片的温度测量范围在﹣55℃到125℃之间，可以设置上、下限告警温度，对于数据信息的读写仅通过一个端口就可以实现。
2. 硬件设计
2.1 主程序设计
TFT液晶显示器的主程序主要是用于对各个子程序进行初始化、按键扫描、读取显示程序中的所有内容和各个芯片中的数据，它的正常运行是整个液晶显示系统各模块正常工作的前提基础与基本保障。首先，对系统内不同的元器件进行初始化，然后对键盘进行扫描，判断系统是否有按键操作，若有对按键子程序进行处理，否则依次执行时钟子程序，即DS1302子程序，温度采集处理子程序，最后将各个子程序的处理结果显示在液晶显示器上，完成主程序的運行。
2.2 液晶显示程序设计
液晶显示程序的设计较之其他模块设计来说总体难度较大，因而为了保证显示程序设计的合理性，保证系统显示功能正常发挥，我们在设计之前有必要先对其中主要难点进行分析和明确。由于显示驱动芯片中寄存器数量一般较多，且较为复杂，如本系统所使用的ILI9325芯片寄存器数量超出40，不仅寄存器数量多，而且在使用过程中会被初始化程序和其他程序用到，为了保证各寄存器均能够正常工作，在写入数据时需要对其范围进行合理的确定。由于数据写入范围的确定是在寄存器中完成的，寄存器数量越多则确定范围难度就越大，所以这是显示程序设计中的难点之一。就本系统而言，对于数据写入范围的确定，需要充分考虑51单片机的运行特点，所使用的各种芯片类型和TFT液晶显示器总体设计要求，以及TFT液晶显示器具体的应用场合，如电脑、液晶电视等。对于大尺寸的液晶显示屏数据写入范围应设置较大一些，对于小尺寸的液晶屏，数据写入范围可以设置较小一些。
2.3 子程序设计
本系统所涉及到的子程序主要有按键处理子程序、温度采集子程序和时钟处理子程序等。由于在DS1302芯片中本身已经自定义有读取写入数据的函数，在系统实际运行过程中，通过调用这一函数，便可以实现对时钟芯片中实际显示的日期、时间的合理设置，提高系统日期、时间信息显示的合理性。在此基础上，调用键盘扫描程序，利用主函数中编写的读取函数对时钟子程序进行进一步处理，能够提高时间信息读取函数的有效利用率。按键处理子程序的设计和调用，主要是为了检测系统在运行过程中是否有按钮被依次有效的按下，只有确定有效的第一键被按下，系统才会正常开启后续按键功能的执行和对应按键处理子程序的调用，进而实现液晶显示系统的正常运行。
与其他子程序一样，温度采集子程序的设计和运行也必须要按照既定的流程和顺序来进行。根据基于51单片机的TFT液晶显示设计要求和基于DS18B20芯片的温度采集电路设计，温度采集子程序的设计首先应对DS18B20芯片进行总体初始化，初始化之后执行程序存储器的不同操作，直到程序存储器发出具体的指令后，温度采集子系统才能够将温度数据完整的、准确的读取出来，最终完成温度信息的采集和返回。为了满足用户日常使用需求，对于TFT液晶显示系统温度采集子程序的设计，应用定时器0来设置中断，并每秒对总体温度读取一次，保证用户当前所看到的温度就是其当前所处环境的温度。
3总 结
本文主要对基于51单片机的TFT液晶显示的硬件设计和软件设计进行了相关阐述，通过对51单片机结构功能的了解，对TFT技术的了解，较好的实现了基于51单片机TFT液晶显示各模块的设计，各种信息可以完整的、实时的显示在液晶显示器上。但随着TFT技术和单片机的不断革新发展，基于51单片机的TFT液晶显示设计还需不断改进。
参考文献：
[1]许思达. 基于51单片机的TFT液晶显示设计[J]. 电子元器件应用，2010，10：38-40+44
[2]李梦. 基于51单片机的TFT液晶显示设计分析[J]. 科技创新导报，2016，05：40-42