Adjusting the Contrast of LCD Display with MAX5438 and M AX749

WAN Li, YU Dan, CHENG Yuan, CHEN Guangdong

(Department of Control Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

　　Key words: negative voltages; LCD; adjusting of contrast

1數(shù)字電位器調(diào)節(jié)
　　這是用數(shù)字電位器使固定負(fù)偏壓變?yōu)榭烧{(diào)負(fù)偏壓從而調(diào)節(jié)對(duì)比度的方法。以下以應(yīng)用廣泛的MAX5438為例，介紹一種實(shí)用的對(duì)比度負(fù)偏壓調(diào)節(jié)方案。
1.1MAX5438芯片介紹
　　MAX5438是MAXIM公司生產(chǎn)的7位128階數(shù)字電位器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1，它由1個(gè)7位移位寄存器，1個(gè)7位數(shù)據(jù)鎖存器，解碼模塊，電位器和控制時(shí)鐘邏輯組成。MAX5438的控制信號(hào)包括3個(gè)輸入信號(hào)：芯片選擇()，數(shù)據(jù)輸入(DIN)和串行時(shí)鐘(SCLK)，數(shù)字邏輯由一個(gè)+2.7V～+5.25V的電壓驅(qū)動(dòng)。其內(nèi)部電阻兩端的電壓由外部通過(guò)VDD及VSS提供，VDD與VSS之間的電壓必須大于9V小于31.5V。這使得MAX5838在輸入電壓的選擇上具有很大的靈活性。同時(shí)，MAX5438的外部電路非常簡(jiǎn)單，幾乎不需要任何外接元件就可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓的調(diào)節(jié)輸出。

下降，然后在SCLK引腳上模擬時(shí)鐘信號(hào)，在每個(gè)時(shí)鐘的上升沿，一位數(shù)據(jù)就從DIN引腳被讀入串行移位寄存器，8位數(shù)據(jù)需要8個(gè)時(shí)鐘脈沖來(lái)完成輸入。需要注意的是，數(shù)據(jù)位D7是沒(méi)意義的，所以，在第二個(gè)脈沖的上升沿才讀入真正的MSB。所有數(shù)據(jù)位輸入完后，應(yīng)從低變高，這時(shí)數(shù)據(jù)被鎖存到電位器控制寄存器，通過(guò)解碼電路使電阻滑片W的位置隨輸入數(shù)據(jù)而改變。時(shí)序如圖2所示。

　　用MAX5438S實(shí)現(xiàn)負(fù)壓可調(diào)的硬件電路如圖3所示。固定負(fù)偏壓由MAX202芯片提供，單片機(jī)的3個(gè)I/O引腳與MAX5438的3個(gè)控制信號(hào)相連。
　　由于MAX5438內(nèi)部沒(méi)有EPROM，無(wú)法記錄滑片的位置，所以在程序的開始就要先寫入一個(gè)數(shù)據(jù)給它作為以后調(diào)節(jié)的起始值。這可以通過(guò)電路的實(shí)際情況選擇一個(gè)對(duì)所用液晶比較合適的值來(lái)作為起始值，這樣可以大大降低對(duì)比度的調(diào)節(jié)次數(shù)。起始值的范圍在00至7F之間，這兩個(gè)值分別對(duì)應(yīng)輸出的最小和最大電壓。在如圖2的實(shí)際電路中，MAX5438的輸入電壓是MAX202提供的-12V，輸出電壓的范圍是-9V～0V由于具有128階的調(diào)節(jié)能力，輸出電壓變化的最小值為9/128即約0.1V。對(duì)大部分液晶來(lái)說(shuō)，負(fù)偏壓在-8V～-9V時(shí)顯示效果較好，所以起始值在02至06之間比較合適。進(jìn)入對(duì)比度調(diào)節(jié)菜單后，通過(guò)按鍵來(lái)增加或減少初始值，每按一次鍵，就把新值送入MAX5438來(lái)改變其輸出電壓。

　　這是用DC-DC變換器產(chǎn)生可調(diào)負(fù)偏壓從而調(diào)節(jié)對(duì)比度的方法。這種方法適用于系統(tǒng)電路中沒(méi)有可用負(fù)偏壓或負(fù)偏壓不能滿足需要的情況，下面以MAX749為例介紹其一般使用方法。
2.1MAX749的功能說(shuō)明
　　MAX749為倒相式PFM開關(guān)穩(wěn)壓器。輸入電壓+2V至+6V，即可產(chǎn)生負(fù)的LCD偏置電壓，輸出電壓可達(dá)-100V以上，可通過(guò)內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)，或通過(guò)一個(gè)PWM信號(hào)或電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。MAX749采用獨(dú)特的電流控制方案，既減小了靜態(tài)電流，又提高了效率。關(guān)斷方式下，靜態(tài)電流僅為15mA。MAX749在關(guān)斷方式下仍保持DAC的設(shè)定值，簡(jiǎn)化了軟件控制。用MAX749產(chǎn)生負(fù)電壓時(shí)，外部電路可以用P溝道MOSFET管驅(qū)動(dòng)，也可以用PNP晶體管驅(qū)動(dòng)，輸入電壓可以利用數(shù)字調(diào)節(jié)，也可以利用電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

　　用MOSFET管驅(qū)動(dòng)可以輸出較大的電流與電壓，轉(zhuǎn)換效率也較高，其電路如圖5所示。

　　初始上電或復(fù)位后，計(jì)數(shù)器復(fù)位為中間值32，輸出VOUT=RFB×13.3μA，之后ADJ每來(lái)一個(gè)上升脈沖，計(jì)數(shù)器便加1，輸出電壓增加RFB×0.208μA，到達(dá)滿量程輸出時(shí)再來(lái)一個(gè)脈沖時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位到零，輸出電壓變?yōu)樽钚?，VOUT=RFB×6.67μA，之后ADJ來(lái)一個(gè)脈沖輸出電壓又增加RFB×0 .208μA。由于計(jì)數(shù)器只能自加，即輸出電壓的值只能隨著ADJ的脈沖逐漸減小，給對(duì)比度調(diào)節(jié)帶來(lái)不便。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要從硬件和軟件兩個(gè)方面去設(shè)計(jì)。
　　硬件上，要根據(jù)所用液晶選擇一個(gè)阻值合適的RFB，使計(jì)數(shù)器在中間值32時(shí)就能提供比液晶所需負(fù)壓值還要大的負(fù)壓，但RFB也不能太大，否則RFB×0.20 8μA也會(huì)相應(yīng)增大影響對(duì)比度調(diào)節(jié)的精度。軟件上，通過(guò)按鍵來(lái)增加或減少需要發(fā)送給MAX 74 9的脈沖個(gè)數(shù)。每按一次鍵，就先發(fā)信號(hào)使MAX749復(fù)位，然后通過(guò)單片機(jī)引腳往ADJ發(fā)送相應(yīng)個(gè)脈沖。這樣在實(shí)際調(diào)節(jié)中，就可以以計(jì)數(shù)器在32時(shí)的輸出電壓作為起始，脈沖的個(gè)數(shù)越多，輸出的負(fù)壓值就越低，脈沖的個(gè)數(shù)越少，輸出的負(fù)壓值就越高，起到調(diào)節(jié)液晶顯示器對(duì)比度的作用。