一种液晶电视教学技术实现

摘要：本文介绍了一种液晶电视机的教学实例，该液晶电视机主要由接收解调、视/音频信号处理、液晶屏驱动显示、电源及MCU等电路组成。具体分析了各部分的结构，提出了相关的教学思路。在教学改革中，初步取得较好效果。

关键词：液晶电视机 结构 教学实例

中图分类号：TN949.192 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0056-02

1、引言

CRT（阴极射线管）彩色电视机是电子信息类学生学习信息接收、信息处理及信息系统综合应用的重要载体，由于彩电产业结构的调整，液晶电视机产业规模不断扩大，CRT彩电产业逐步萎缩甚至停产，因此，研究液晶电视机的教学具有一定的实用价值，采用哪种液晶电视机的教学实例也成了研究的课题，不同品牌和不同型号的液晶电视机所采用的设计实例和单元电路有很多不同之处，但归纳起来主要由接收解调、视频信号处理、音频信号处理、液晶屏驱动显示、电源及逆变器组成。以实际液晶电视原理为蓝本，寻找内部资源开放的芯片，设计制作视频信号处理的实训平台，在教学中，训练学生应用专用芯片实现视频信号的接收、处理及输出的能力。主要解决以下2个问题：(1)液晶电视解码板的高度集成化与分步教学之间的矛盾；(2)LCD-TV生产商MCU程序的保密性与教学需MCU程序开放性之间的矛盾，本文给出了一种解决实例。

2、接收解调电路和彩色全电视信号

该教学实例的接收解调电路主要采用一体化高频调谐器构成，高频信号经高频调谐接收、中频放大和视频检波之后，输出视频及音频信号，调谐参数存储于E2PROM存储器中，由MCU通过I2C总线对高频调谐器芯片内部寄存器进行配置[1]。教学过程中，采用一种实际的一体化高频调谐器，即无锡科尔华电子有限公司生产的DTJ19DM01HE型一体化高频调谐器，针对该一体化高频调谐器，需讲清楚三个方面的内容：(1)该高频头的典型电路；(2)I2C总线的通信协议[2]；(3)MCU对该高频头内部特殊功能寄存器的配置；通过对该高频头的实践，学生能基本掌握接收解调这一部分的内容。

在彩色电视系统中把视频信号，复合同步信号和复合消隐信号合在一起，形成全电视信号。教学中，可以运用MATLAB软件中SIMULINK工具仿真实现PAL制彩色全电视信号，让学生通过反复实验，观察各个波形之间的关系，精确的计算出每个模块的具体参数值，包括各个模块中的信号源、滤波器和延时等的具体参数，实现彩色全电视信号的产生。本实例的实际输入信号，可以采用一体化高频调谐器、VCD、摄像头等输出的彩色全电视信号。

3、视频和音频信号处理

视频信号处理电路由晶振、复位电路，解码单元电路，视频输入和MCU控制部分组成。MCU采用I2C总线对解码芯片内部寄存器进行配置，从而实现解码功能。

具体的解码单元电路可以采用TI公司的TVP5150解码芯片[3]，教学过程中让学生理解并掌握：(1)该解码芯片32个引脚的功能；(2)该芯片的典型应用电路；(3)MCU对该芯片内部特殊功能寄存器的配置；通过对该解码芯片电路的实践，学生就能基本掌握视频信号处理这一部分的内容。

TVP5150是超低功耗、支持NTSC／PAL／SECAM等格式的高性能视频解码器，在正常工作时，它的功耗仅115mW，并且具有超小封装(32脚的TQFP)，因此非常适用于便携、批量大、高质量和高性能的视频产品。它可以接收2路复合视频信号(CVBS)或1路S-Video信号。通过单片机I2C总线设置内部寄存器，可以输出8位4：2：2的ITU-R BT.656信号(同步信号内嵌)，以及8位4：2:2的ITU-R BT.601信号(同步信号分离，单独引脚输出)。TVP5150的基本应用电路包括信号输入电路，晶振电路，复位电路，A/D采样标准电路，I2C地址选择电路，I2C控制电路，数据输出电路部分，学生需对这几部分电路进行设计。

液晶电视机音频处理能力较强，可实现多制式伴音信号的解调；讲清楚音频功放电路采用D类功放，输出的晶体管工作在开关状态，理论上讲其消耗功率接近于0，效率在90%以上，而A类、B类、AB类功率放大器，输出晶体管均工作在线性状态，效率约50%.左右。

4、液晶屏驱动显示

液晶屏采用群创PT035TN01-V6型3.5寸LCD[4]，PT035TN01―V6液晶屏显示系统由数字视频信号输入接口电路、交直流电路控制电路、SPI控制电路、液晶屏构成，交直流电路为液晶屏VCOM引脚提供电压，SPI电路连接MCU 进行初始化设置。

MCU通过SPI总线对液晶屏模块内部寄存器进行配置，使液晶屏正常工作。教学过程中，需要让学生们弄清楚：(1)该液晶模块60个引脚的功能；(2)ITU R-BT656数据格式；(3)该液晶屏如何与解码芯片TVP5150连接；(4)MCU通过SPI总线对该液晶屏内部特殊功能寄存器的配置。

学生还要进行液晶屏交直流电路的设计，交直流电路主要控制屏的VCOM引脚电压，调节电位器，可使液晶的正反翻转电压对称，消除屏的闪烁现象。如果液晶屏正常工作，屏的POL引脚会产生一个周期为128us的矩形方波信号，经电容耦合后，由放大器放大产生一交流电压再与直流电压相加后输入到屏的VCOM引脚。

5、电源和MCU

交流220V/50Hz经过进线滤波器抑制、消除传导耦合干扰，由整流器将交流电变成直流电，经过功率因数校正器提高电源的功率校正因数，经DC-DC变换器转成12V直流电[5](图3)。

12V直流电再经过AT1743芯片产生PWM波，去控制升压、降压电路，这2个电路通过采样反过来控制PWM波的脉宽，形成负反馈，最终由升压、降压电路分别输出+19.8V、+15V、+5V、+3.3V、+1.8V、-10V等电压，供给液晶电视机电路的各个模块。

本实例采用的液晶屏PT035TN01-V6型属于小尺寸液晶屏，低电压就能驱动，如需用大尺寸液晶屏，电源系统还需增加逆变器电路，逆变器是把直流电压转化为交变的直流电压即交流电，为液晶背光灯提供所需的交流启动电压1500-1800V，交流稳定工作电压600-800V而服务。学生通过亲自动手制作电源电路，进一步加深对液晶电视机电源的理解。

MCU可以采用宏晶公司STC12C5A32S2型号芯片，让学生编写对应液晶屏模块和解码芯片模块的程序，分别通过SPI总线和I2C总线模式往这两模块内部特殊功能寄存器写入数据，写成功后，这两模块就能正常工作。

TVP5150解码芯片和PT035TN01-V6液晶显示软件控制流程，程序执行开始，等待判断开关是否按下，如果开关按下，(1)程序对TVP5150进行芯片复位，然向TVP5150内部寄存器输入数据，然后程序执行完毕；(2)程序对屏进行软件复位，然后向屏的寄存器输入初始化数据，然后程序执行完毕。

作为该教学实例的补充，我们可以另外配置一些TCL液晶电视机训练学生分析液晶电视机电源高压逆变器电路和操作如何进入液晶电视机的工厂模式。

6、维修和结语

在教学过程中，针对高频头电路、电源电路、解码电路、液晶屏电路、MCU程序的烧写和工厂模式的操作等，人为的设置了一系列的故障点，通过讲解检修流程图，让学生进行实际故障分析与检修，进一步加深学生对应知、应会知识点的理解，加强学生动手能力。

本实例实现的一种液晶电视机用于教学，突出优点有：(1)结构清楚；(2)采用通用单片机控制，便于学生用前修课程所学的知识编写相应程序；(3)实例的划分与现有实际液晶电视基本一致；学生通过该设计能够掌握液晶电视实训装置的方案论证、设计制作过程和系统的调试，在教学改革中，初步取得较好效果。

参考文献

[1]李学礼.一种TFT-LCD液晶电视机教学实验系统的设计与实现[J].有线电视技术,2008(05).

[2]老友.I2C总线彩电使用的“国际标准”高频调谐器(上)[J].家电维修技术,2008(01).

[3]王凯.基于TVP5150的视频LCD显示设计[J].电子设计工程,2011(01).

[4]王文.简介液晶彩电液晶屏驱动电路家电维修技术[J].家电维修技术,2010(08).

[5]赵新.液晶彩电电源电路原理分析与维修(一)[J].家电维修技术,2011(03).

作者简介

杨焕峥(1980-)，男，江苏无锡人，硕士、讲师，研究方向为嵌入式系统与通信技术。