01TFT液晶屏基础
◉ 入门概述
液晶屏已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，从电子表到手机、平板电脑，再到显示器和液晶电视，它们无处不在。早期常用的液晶屏，如段码LCD、1602、12232和12864等，虽然功能简单，但如今已被技术更为先进的TFT液晶屏所取代，尤其在手机和平板电脑等电子设备上。
TFT，即薄膜晶体管显示屏，是当前主流的液晶屏技术。每个像素点都由集成在后的薄膜晶体管独立驱动，这使得TFT液晶屏在显示效果和响应速度上都有着显著的优势。
◉ TFT工作原理
那么，字符或图像究竟是如何展现出来的呢？我们可以将光视为一种电磁波，它以电场和磁场的相互垂直震荡方式向前传播。电场在某一方向的震荡幅度越大，光所蕴含的能量便越高。这种特定方向震荡的光可以被分解为两个相互垂直的分量。
偏光片的功能在于允许某一方向震荡的光通过，同时阻挡垂直方向的光。而偏光片组则更为复杂，其中第一偏光片仅允许特定方向的光通过，而第二偏光片则进一步将这些通过的光阻挡，从而完全阻断光的传播，实现关闭光源的效果。
液晶分子具有双折射特性，其排列方式会随电场变化而改变。当光线穿过液晶层时，其震荡方向可能发生改变或保持不变。若液晶分子不改变光的震荡方向，则光线无法通过第二个偏光片，实现关闭光源的效果。而当液晶分子将光的震荡方向改变90度时，光线可被分解为两个分量，其中一个分量无法通过第二个偏光片，但另一个分量仍能通过，从而呈现打开状态。通过施加电场，我们可以控制液晶分子的排列方式，进而实现光的开关功能，从而进行显示。
接下来，让我们了解一下TFT（薄膜电晶体）的工作原理。TFT的主要结构包括一个非晶矽半导体薄膜，以及一个门极、源极和漏极。虽然它与场效应管在命名上有相似之处，但两者在结构和工作原理上有所不同。然而，它们都可以被理解为一种受控的开关。这些开关以矩阵的方式排列，共同构成了液晶显示屏幕的基本结构。
彩色的TFT技术进一步将每个水平像素细分为三个RGB次像素，这些次像素能够独立控制，因此每个次像素都配备了一个TFT。通过这种方式，三个次像素共同构成了一个完整的像素，从而实现了彩色显示。
在水平扫描线上，所有TFT的门极都连接在一起，共享相同的电压。当在某条扫描线上施加足够大的正电压时，该扫描线上的所有TFT都会被打开，使得像素电极与垂直方向的资料线（漏极）相连通。随后，通过对应的资料线送入相应的视频信号，对像素电极进行充电至适当电压。之后施加负电压以关闭TFT，并在此过程中保持电荷在液晶电容上。如此循环，逐行扫描并送入视频信号，直至整个画面被写入。然后重新从第一行开始写入，这个过程通常以60-70Hz的频率重复。
对于液晶光阀而言，其液晶上施加的电压与光的穿透度密切相关。因此，通过控制施加在液晶上的电压，可以精确地设定每个像素的光穿透度。配合均匀的背光源，即可呈现出所需的画面。
02技术细节与应用
◉ 液晶屏类型与参数
接下来，我们将对几款液晶屏的参数进行简要总结。
1、1.44寸液晶屏参数概览
液晶屏类型：1.44” active matrix TFT-LCD
分辨率：128（宽）X 128（高）像素
显示模式：透射式
显示色彩：262K色
驱动IC：ILI9163C
亮度：120cd/m²
对比度：400:1
视角：6点钟方向
接口类型：4线SPI接口
背光：1颗白色LED，18ma，3.15V
2、引脚详细解释：
VCC：电源正极，电压为+3.3V。
GND：电源负极。
CS：片选信号，低电平有效。
RST：复位信号，低电平有效。
AO：寄存器选择信号，低电平时选择命令寄存器，高电平时选择数据寄存器。
SDA：在SPI模式下，此引脚为数据输入。
SCL：在SPI模式下，此引脚为同步时钟输入。
LED：背光LED电源控制。
从上述引脚定义可以看出，在SPI模式下，该液晶屏仅需4条IO口线即可与MCU构成显示系统。不同尺寸屏幕的详细参数展示，引脚定义统一，可用于与通用MCU连接，实现显示功能。
◉ 显示系统构建
构建显示系统的方式如下：
电源+MCU+TFT液晶屏
但请注意，驱动IC并未在图中明确展示，它实际上已被集成在液晶屏内部。我们只需了解其寄存器定义，并通过液晶屏的端口进行读写操作即可。
显示系统由电源、MCU和TFT屏构成。对于电源部分，我们可以使用3.3V的直流电源，小功率需求可使用ASM1117-3，而大功率需求则可选择LM2596S-3.3（最高3A输出）。
MCU：主要需满足三个条件。首先是工作电压，需为3.3V。其次，其存储容量要足够大，以确保能够存储程序和数据。最后，处理速度需足够快，以保证图像流畅显示。
以我目前手头的15L2K08S2单片机为例，它拥有8K的程序存储区和2K的SRAM，最高时钟频率可达33.1776MHz，外部时钟最高输出8MHz。虽然与60S2的60KB FLASH相比，其存储容量较小，但已足够应对普通且不甚复杂的应用需求。
准备好上述三大件后，还需添加一些辅助材料，以确保系统的顺利运行。
1、数据线：需要一根USB转串口数据线，主要用于将MCU与电脑连接，以便进行程序烧写。
2、字符LCD点阵提取软件：推荐使用zimo221.exe软件，用于从字符LCD中提取点阵数据。
3、图片点阵数据提取软件：建议使用Image2Lcd.exe软件，用于将图片转换为点阵数据，以适应液晶屏的显示。
4、编程软件：选用KEIL编程软件，用于编写和调试MCU的程序。
5、单片机烧写软件：根据所使用的单片机芯片型号，选择相应的烧写软件，用于将编写好的程序烧写入MCU。
准备好以上材料后，您就可以开始着手进行系统的开发了。
