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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、SCALER,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:直流电源变换器,用于将 12V 输入转变为 5V 的直流输出。 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6HCLKO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 11RXDI/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 21XTAL2I20MHz 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。 5) 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- HDATA0,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 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 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 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) 。 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 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 AT24C02 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。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后一个数 据字节后不返回肯定应答(保持 SDA 高电平)随后发停止信号。连续读操 作 SDA 上数据状态如图 3-6。图 3-6 连续读操作 SDA 上数据状态 微控制器的 Pin37-Pin43 用于与按键及 LED 小板相连,Pin37 用于当 MCU 工作于节能状态时使相应的橙色 LED 指示灯点
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