对于人机界面中的液晶屏的使用大家都不陌生。从简单的电子表到手机、平板电脑，显示器、液晶电视都能看到他们的身影。早其我们常用的液晶屏，比如段码LCD，1602，12232，12864，等非黑即透明，随着技术的不断进步，现在在手机和平板电脑等电子设备上用的主要是TFT液晶屏，本人一直也是对液晶的显示十分好奇，按捺不住，就淘了几个小尺寸TFT液晶屏（呵呵，囊中羞涩）捣鼓捣鼓。发现这东西其实还是很好玩的，除了涉及的知识面比较广，需要阅读不少手册及资料外，只要你要一定的单片机开发的基础，操作起来并不复杂，主要难点还是数据处理和字库的制作上。下面就说道说道这个TFT液晶。
什么是TFT？
TFT液晶屏也就是thin film transistor 即薄膜晶体管显示屏，它的每一个像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动的。
常用TFT模块尺寸：
对角线的尺寸：1.44、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、4.0、4.3、5.7、8.4、10.4、15、17、19、21英寸等。
本人使用过的，1.44、1.8、2.2
屏幕高宽比：4：3或16：9
分辨率：指水平像素和垂直像素的数量。
点距：相邻两个像素之间的距离。
刷新率：每秒更新的画面数。
接口形式：并行接口和串行接口
颜色的表示：
对于黑白或单色像素的信息可以用1个位来表示和存储，对于一个彩色像素的信息可以用1个多位二进制数来表示和存储。
用来表示彩色像素的二进制数的尾数，称之为颜色的颜色深度或颜色质量
什么是真彩和伪彩
颜色深度在16为以上的称为真彩色，颜色深度在16位以下的称为伪彩色。
比如采用1个16位二进制数来表示一个彩色点：
红色 绿色 蓝色
5位 6位 5位
R4 R3 R2 R1 R0 G5 G4G3 G2 G1G0B4B3B2B1B0
高8位 低8位
这就是所谓的5-6-5格式。
字符或图像到底是怎样显示出来的？
首先可将光看作是一种电磁波，以电场和磁场相互垂直而交互震荡的方式向前传播。电场在某个方向上震荡，震荡的幅度越大，光所具有的能量越大。某个方向上震荡的光可以分解成两个垂直方向上的分量。
偏光片：作用是让某个方向上震荡的光通过，而把垂直方向上震荡的光挡住。
偏光片组：
第一偏光片仅让在某个方向上震荡的光通过，而第二偏光片再把所通过的光挡住，即可阻绝光的行进，达到关闭光的效果。
液晶具有双折射系数的特性，并且在不同的电场下，会有不同的排列方式，因此当光通过液晶时，会受其影响而改变或保持其震荡的方向，当液晶不改变光的震荡方向时，光无法通过第二个偏光板而被关闭，而当液晶将光的震荡方向改变时，光可以在分解成两个分量，虽然一个分量无法通过第二个偏光片，但是仍还有一个分量可以通过第二个偏光片，而成为打开状态。英雌，可用施加的电场来改变液晶的排列方式，来实现光的开关的来实现显示功能。具体液晶是个什么东西，有那些种类，大家想了解就百度吧，这里就不再细谈了。
电场是如何改变的？
首先了解一下TFT（thin-film transister ）薄膜电晶体
主要结构是一个非晶矽半导体薄膜，TFT 就有一个门极gate；一个源极source;和一个漏极drain.看看这几电极的名称是不是很熟悉，对了场效应管也是这样命名的，两者类似，但又有不同之处。但是都可以理解成一个受控的开关。
这些开关以矩阵的方式进行排列。
彩色的TFT将水平方向的每个像素在次分成3个RGB像素，各个次像素的可以独立的改变，故也分别对应一个TFT。这样3个次像素组成一个像素。
呵呵，看了上面的图，是不是就想到了单片机矩阵按键的动态扫描程序。呵呵不错，逆向思维，矩阵键盘的扫描是读状态，这个是写状态。具体过程如下。
在水平方向上的同一条扫描线上，所有TFT的门极都连在一起，所以施加的电压是一样的，若在某一条扫面线上施加足够大的正电压，则这条扫描线上所有的TFT 都会被打开。此时该扫描线上的像素电极，会与垂直方向的资料线（漏极）连接，经由对应的资料线送入相应的视信号，将像素电极充电到适当的电压。接着施加足够大的负电压，关闭TFT，直到下次再重新写入信号。其间使得电荷保存在液晶电容上；在按照这种方式扫描下一行。再送入下一行的视信号，如此依次将整个画面的视信号写入，在重新自第一行开始写入，（一般重复的频率为60-70Hz）。
对每个像素中的液晶光阀而言，液晶上所施加的电压和光的穿透度具有一定的关系，因此，只要依据所要显示的画面，控制施加在液晶上的电压，即可将各个像素设定在适当的光穿透度，配合均匀的背光源就显示出想要的画面了。这就是主动式矩阵型液晶的显示原理。
就几款液晶屏的参数做一下总结说明
1、1.44寸液晶屏（以下数据来自液晶屏数据手册）
LCD type : 1.45”active matrix TFT-LCD
Rsolution: 128（W）X128(H) Pixels
Display mode : transmissive type
Display color: 262Kcolor
driverIC: ILI9163C
Luminance: 120cd/m2
Contrast ratio: 400:1
Viewing direction: 6o’clock
Interface : 4 wire SPI interface
Back light: 1 white LED ,18ma ,3,15V
2、引脚说明：
VCC： 电源 +3，3V
GND: 电源地
CS： 片选 （低电平有效）
RST： 复位 （低电平有效）
AO： 寄存器选择信号（低电平：选择命令寄存器；高电平：选择数据寄存器）
SDA： data input in SPI mode 在SPI模式下的数据输入
SCL： 在SPI模式下的同步时钟输入
LED： 背光LED电源，
呵呵，从引脚定义上就可以看出是不是在SPI模式下只需要4条IO口线就可以和MCU构成一个显示系统了。（其实还用一种模式只要3条IO口线就可以）。
再看1.8寸TFT的相关数据
显示点阵数： 128W x 160H dots
模块外形尺寸： 34W x 45.83H x 2.65T mm
可视区域： 28.03W x 35.04H mm
像素尺寸： 0.06W * 3 * 0.18H mm
像素中心距： 0.18W * 0.18H mm
占空比： 1/400
视角： 6点钟
LCD模式： 260k color
IC： ST7735B
主要引脚定义：同1.44’
再看2.2英寸的屏
Size 2.2inch
Resolution: 240*320
Interface 4-wire SPI
Color depth 262k/65k
Technology a-Si
Pixel pitch(mm): 0.141*0.141
Viewing direction: 6o’clock
LED numbers 4 LEDs
Driver IC ILI9340C
主要引脚定义同1.44’英寸。
从上面不同尺寸液晶屏的引脚的定义看出，1.44英寸和1.8英寸及2.2英寸的TFT液晶屏，在和MCU构成显示系统时操作方式是一样的(因为都是4线 SPI)，尽管他们使用的驱动IC型号不同。但是只要你翻看IC的数据手册就会发现，他们的寄存器的定义基本是一样的，操作原理相同。
如何构成一个显示系统：
电源+MCU+TFT液晶屏
呵呵，是不是觉得少了点什么？驱动IC那里去了？
其实驱动IC我们是看不到的，它被集成在了液晶屏中，我们只要知道它的寄存器的定义，利用液晶屏的端口会进行读写即可。
电源：3.3V的直流电源，呵呵，这个不用细说，小功率的可以利用ASM1117-3；大功率的可以利用LM2596S-3.3（最高3A的输出）来构成一个电源。
MCU：主要是3个要求。工作电压，3.3V 够大，够快。
够大才能存的下程序和数据，够快才会图像流畅。
本人手头只有15L2K08S2这个单片机，8K程序存储区，2K的SRAM,最高时钟33.1776MHz，最高输出8MHz的外部时钟，比起60S2的60KB的FLASH，小了不少，但是对于普通的不太复杂的应用已经足够了，主要是搞通应用的原理。
液晶屏：
以上列举的液晶屏都是串口屏，所以屏的引出脚较少，除此之外还有引出管脚较多的并口屏，当然串口屏的数据是一位一位的送出的，速度相对是比较慢的。
在操作上，串口和并口原理差不多。这里就先介绍串口屏的使用。
好了，你有了上面的3大件下面在准备点辅料。
1、数据线，USB转串口数据线，用于烧写MCU
2、字符LCD点阵提取软件：百度一下吧，zimo221.exe
3、图片点阵数据提取软件：同样百度，Image2Lcd.exe
4、编程软件：KEIL
5、单片机烧写软件：这个不多说了，看你用的芯片而定。
好的，齐活了，准备开工。
用导线将单片机的电源接口和LCD的电源及LED端口同3.3V电源的输出连接起来。供电的问题解决了。
用导线将自己选择的单片机的端口和LCD的REST、CS、SCL、AO、SDA 一一对应的连接起来。数据输出的问题解决。
硬件问题解决，开始代码的编写
TFT初始化函数：
也就是对液晶屏进行基本的配置。
这个基本直接套用就行。（除了个别地方需要修改，后面会说）
TFT驱动芯片的手册还是有必要看看的，最好是看英文原版内容比较详细。
也没有必要全部看，但是下面初始化代码中涉及到的指令及4wireSPI的时序图，还是很有必要了解的，不然显示的界面出了问题，就会感觉无从下手解决。
写数据和写命令
很明显要想让液晶屏显示字符或图像，必须要把要显示的内容转换成数据写到液晶屏的控制器，想写内容数据还要对液晶屏的控制寄存器进行设置，也就是写命令数据。只有一条SDA串口数据线，怎么区分是内容数据还是命令数据呢，那就要靠 AO（RS）： 寄存器选择信号（低电平：选择命令寄存器；高电平：选择数据寄存器）。
写命令
void write_command(uchar c)
{
cs=0; //片选有效
rs=0; //选择命令寄存器
bitdata=c;//送数据
sda=bit7;scl=0;scl=1;
sda=bit6;scl=0;scl=1;
sda=bit5;scl=0;scl=1;
sda=bit4;scl=0;scl=1;
sda=bit3;scl=0;scl=1;
sda=bit2;scl=0;scl=1;
sda=bit1;scl=0;scl=1;
sda=bit0;scl=0;scl=1;
cs=1;//片选无效
}
写数据
void write_data(uchar d)
{
cs=0;
rs=1;
bitdata=d;
sda=bit7;scl=0;scl=1;
sda=bit6;scl=0;scl=1;
sda=bit5;scl=0;scl=1;
sda=bit4;scl=0;scl=1;
sda=bit3;scl=0;scl=1;
sda=bit2;scl=0;scl=1;
sda=bit1;scl=0;scl=1;
sda=bit0;scl=0;scl=1;
cs=1;
}
初始化
/*****************TFT初始化函数***************/
void lcd_initial()
{
reset=0;
delay(100);
reset=1;
delay(100);
//------------------------------------------------------------------//
//-------------------Software Reset-------------------------------//
write_command(0x2A); //列地址设置
write_data(0x00); //列起始地址低8位
write_data(0x00); //列起始地址高8位
write_data(0x00); //列终止地址高8位
write_data(0x9F); //列终止地址低8位
//上面的列终止地址为什么设置成0x9f，0x9f=十进制的159，1.8寸的屏的分辨率是128*160.
//也就是说有0-159共160列。 下面的同样的道理，只不过是说明行的起始和终止地址。
write_command(0x2B); //行地址设置
write_data(0x00);
write_data(0x00);
write_data(0x00);
write_data(0x7F);
write_command(0xCB); //功耗控制A
write_data(0x39);
write_data(0x2C);
write_data(0x00);
write_data(0x34);
write_data(0x02);
write_command(0xCF);//功耗控制B
write_data(0x00);
write_data(0XC1);
write_data(0X30);
write_command(0xE8);//驱动时序控制A
write_data(0x85);
write_data(0x00);
write_data(0x78);
write_command(0xEA);//驱动时序控制B
write_data(0x00);
write_data(0x00);
write_command(0xED);//电源序列控制
write_data(0x64);
write_data(0x03);
write_data(0X12);
write_data(0X81);
write_command(0xF7); //泵比控制
write_data(0x20);
write_command(0xC0); //Power control 功耗控制1
write_data(0x23); //VRH[5:0] `
write_command(0xC1); //Power control 功耗控制2
write_data(0x10); //SAP[2:0];BT[3:0]
write_command(0xC5); //VCM control
write_data(0x3e); //对比度调节
write_data(0x28);
write_command(0xC7); //VCM control2
write_data(0x86); //--
write_command(0x36); // Memory Access Control 存储器访问控制
write_data(0x68); //C8 //48 68竖屏//28 E8 横屏
//cc同c8
write_command(0x3A); //像素格式设置
write_data(0x55);
write_command(0xB1);//帧速率控制
write_data(0x00);
write_data(0x18);
write_command(0xB6); // Display Function Control
write_data(0x08);
write_data(0x82);
write_data(0x27);
write_command(0xF2); // 3Gamma Function Disable
write_data(0x00);
write_command(0x26); //Gamma curve selected
write_data(0x01); //共4条曲线供选择，分别是1248；这里选择1，
write_command(0xE0); //Set Gamma
write_data(0x0F);
write_data(0x31);
write_data(0x2B);
write_data(0x0C);
write_data(0x0E);
write_data(0x08);
write_data(0x4E);
write_data(0xF1);
write_data(0x37);
write_data(0x07);
write_data(0x10);
write_data(0x03);
write_data(0x0E);
write_data(0x09);
write_data(0x00);
write_command(0XE1); //Set Gamma
write_data(0x00);
write_data(0x0E);
write_data(0x14);
write_data(0x03);
write_data(0x11);
write_data(0x07);
write_data(0x31);
write_data(0xC1);
write_data(0x48);
write_data(0x08);
write_data(0x0F);
write_data(0x0C);
write_data(0x31);
write_data(0x36);
write_data(0x0F);
write_command(0x11); //Exit Sleep
delay(120);
write_command(0x29); //Display on
write_command(0x2c);
}
在写入数据时要先确定，图像的起始坐标和终止坐标，可以用如下的代码实现
static void LCD_SetPos(unsigned int x0,unsigned int x1,unsigned int y0,unsigned int y1)//设置位置
{
write_command(0x2A); //列地址设置
write_data(x0>>8); //列起始地址高8位
write_data(x0); //列起始地址低8位
write_data(x1>>8); //列终止地址高8位
write_data(x1); //列终止地址低8位
write_command(0x2B);//页地址设置
write_data(y0>>8);
write_data(y0);
write_data(y1>>8);
write_data(y1);
write_command(0x2c);//写存储器
}
写命令时，先将命令的地址写入，然后在将设定的数据写入寄存器。如
write_command(0x2A); //列地址设置
write_data(0x00);
write_data(0x00);
write_data(0x00);
write_data(0x9F);
至于这些写入的数据的意义及数值大小，请查阅液晶屏对应的液晶屏的数据手册。
了解一下颜色代码：
几种常用的颜色的代码
#define White 0xFFFF //白
#define Black 0x0000 //黑
#define Red 0x001F //红
#define Blue 0xF800 //蓝
#define Magenta 0xF81F //紫
#define Green 0x07E0 //绿
#define Cyan 0x07FF //青
#define Yellow 0xFFE0 //黄
好了说了这么多，一个字晕。好吧，来点实际的简单的，咱先啥字符也不显示，只是让液晶屏显示不同的颜色。
刷整个屏幕的颜色，可以用如下代码实现
/*********显示色彩******************/
void dsp_single_colour(DH,DL)//前景颜色，背景颜色
{
unsigned int i,j;
for (i=0;i<128;i++)
for (j=0;j<160;j++)
{
write_data(DH>>8);
write_data(DH);
write_data(DL>>8);
write_data(DL);
}
}
延时函数
/******延时函数************************/
void delay(uint time)
{
uint i,j;
for(i=0;i<time;i++)
for(j=0;j<500;j++);
}
好了，将上面的函数组合起来，准备刷屏。
main()
{
lcd_initial();//TFT初始化
while(1)
{
LCD_SetPos(0,159,0,10);//设置位置
dsp_single_colour(Blue,Black); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,10,20);//设置位置
dsp_single_colour(Blue,Blue); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,20,30);//设置位置
dsp_single_colour(Green,White); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,30,40);//设置位置
dsp_single_colour(Green,Green); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,40,50);//设置位置
dsp_single_colour(Yellow,White); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,50,60);//设置位置
dsp_single_colour(Yellow,Yellow); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,60,70);//设置位置
dsp_single_colour(Black,White); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,70,80);//设置位置
dsp_single_colour(Black,Black); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,80,90);//设置位置
dsp_single_colour(Red,White); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,90,100);//设置位置
dsp_single_colour(Red,Red); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,100,110);//设置位置
dsp_single_colour(Magenta ,Black); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,110,120);//设置位置
dsp_single_colour(Magenta ,Magenta ); //
delay(2000) ;
LCD_SetPos(0,159,0,120);//设置位置
dsp_single_colour(White,White ); //只刷到第121行留下了7行
delay(2000) ;
}
}
最终结果，滚动刷屏
感觉有点不对劲，不错，最下面故意留了7行没写颜色数据。可以看到如果不写任何数据，屏的状态就是花屏。
通过上面的说明了解了：
TFT液晶屏的操作原理，就是写数据和写命令。
通过对写数据或写命令的代码的分析，可以看到数据是怎样输送的。
TFT液晶屏的初始化工作的主要内容。
常用的颜色代码。
如何让液晶屏显示不同的颜色。
最后仔细观察图片，可以了解
什么是隔行扫面，前景颜色，背景颜色。
以及，花屏是什么原因造成的。
至于如何显示字符，汉字，图片，下回再说。
畅学电子
