显示接口技术ppt课件

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1、第3章显示接口技术 LED显示器LCD显示器 1 LED显示器 LED显示器的结构与工作原理LED显示的接口电路实践与思考 2 LED显示器的结构与工作原理 LED显示器又称数码管 它由8只发光二极管组成 7只发光二极管排成 8 字形 另一只构成小数点 各字形段标记如图 a 所示 通过不同的组合 可用来显示数字0 9 字母A F及小数点等 将各段发光二极管的阴极连在一起的称为共阴极显示器 如图3 1 b 所示 用高电平驱动 将阳极连在一起的称为共阳极显示器 如图3 1 c 所示 用低电平驱动 3 字形码 用于输出点亮相应字段的数码 电平 称为字形码 字形码各位的定义如表所示 4 右表所示为显示

2、字形与共阳 共阴两种接法的字形码的对应关系 字形码 5 LED显示的接口电路 静态显示动态显示实践与思考 6 静态显示 静态显示 是指显示器显示某一字符时 相应的发光二极管恒定地导通 显示器的公共端接固定的有效电平 即共阴极的公共端接低电平 共阳极的公共端接高电平 静态显示有并行输出和串行输出两种方式 并行输出的静态显示电路2 串行输出的静态显示电路 7 并行输出的静态显示电路 如图所示为并行输出的3位共阳LED静态显示接口电路 3片74LS373的地址分别为1FFFH 3FFFH 5FFFH 对于静态显示方式 LED显示器由接口芯片直接驱动 采用较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度 但是

3、并行输出显示的十进制位数多时 需要并行I O接口芯片的数量较多 8 并行输出的静态显示电路 应用程序功能 将3位压缩BCD码数据送3位LED显示器显示 设BCD码存放地址为20H 21H 存储格式为低位在低位地址 应用程序清单 程序分析与思考 认真分析与阅读程序 修改接口电路 使得LED显示器接口地址是连续的 并优化并行显示子程序 9 串行输出的静态显示电路 采用串行输出可以大大节省单片机的内部资源 图为串行输出3位共阳LED显示器接口电路 串并转换器采用74LSl64 无须添加其他驱动电路 可直接驱动LED TXD为移位时钟输出 RXD为移位数据输出 Pl 0作为显示器允许控制输出线 每次串

4、行输出24位 3个字节 的段码数据 应用程序功能 将3位压缩BCD码数据送3位LED显示器显示 设BCD码存放地址为20H 21H 存储格式为低位在低位地址 程序清单 10 动态显示 当显示器位数较多时 可以采用动态显示 所谓动态显示 就是一位一位地轮流点亮各位显示器 对于每一位显示器而言 每隔一段时间点亮一次 虽然在同一时刻只有一位显示器在工作 但由于人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉 看到的却是多个字符 同时 显示 11 6位动态LED显示接口 图3 4为6位动态LED与单片机的接口逻辑图 单片机的POD作为扫描口 字位口 经反相驱动器7406接显示器公共极 单片机的P1口作为段数

5、据口 字形口 经同相驱动器7407接显示器的各个极 单片机内部RAM中设置了6个显示缓冲单元79H 7EH 存放6位欲显示的字符数据 P0口扫描输出中只有一位为高电平 以选中相应的字位 P1口输出相应位的显示字符段数据 使该位显示出相应字符 其他位为禁止 依次改变P0口输出为高电平的位及P1口输出对应的段数据 6位LED显示器就可以显示出缓冲器中字符数据所确定的字符 12 6位动态LED显示接口 应用程序功能 将6位压缩BCD码送6位动态LED显示电路显示 数据存放首址为20H 数据存储格式为低位数据在低位地址 程序清单 程序分析与思考修改程序实现双 8 左移循环显示 修改程序 6位LED显示

6、字符 APPLE 13 实践与思考 设计一个8位抢答器 1 功能要求 1 有抢答控制按钮 2 有抢答成功提示音与抢答显示 3 有抢答不成功提示音 4 有违例抢答报警声及显示 2 实践要求 1 工程设计并撰写报告 2 设计PCB图 制作PCB板 3 选购元器件 焊接与调试 14 LCD显示器 LCD概述段式显示LCD字符型LCD图形LCD 15 LCD概述 1 LCD显示器的特性 1 低压微功耗 工作电压只有3 5V 工作电流只有几个微安 2 平板型结构 LCD显示器是由两片平行玻璃组成的夹层盒 面积大小可定 适合大批量生产 安装时占用位置小 3 被动显示 LCD本身不发光 而是靠调制外界光进行

7、显示的 因此适合人的视觉习惯 不会使人眼疲劳 4 显示信息量大 LCD显示器 其像素可以做得很小 相同面积上可容纳更多信息 5 易于彩色化 6 没有电磁辐射 在其显示期间不会产生电磁辐射 对环境无污染 有利于人体健康 16 LCD概述 2 LCD结构原理与种类平板型LCD是将液晶材料封装在上 下导电玻璃之间 液晶分子平行排列 上 下扭90 当外部入射光线通过上偏振片向后形成偏振光 该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90 再通过与上偏振片垂直的下偏振片 被反射板反射回来 呈透明状态 当上 下电极加上一定的电压 电极部分的液晶分子转成垂直排列 失去旋光性 从上偏振片入射的偏振光不被旋转 光无法

8、通过下偏振片返回 因而呈黑色 LCD显示器可分为段式 字符型与图形LCD三种 如图所示 a 段式 b 字符型 c 图形 17 段式显示LCD 段式LCD显示原理与单片机的接口电路与接口程序应用举例实践与思考 18 段式LCD显示原理 段式LCD显示原理与段式 笔画式 LED的显示原理是一致的 只是数据位与控制的笔画有所不同而已 如图所示 显示字符与字形码的对应关系如表所示 当需要在某位置显示某数字时 只需将该数字对应的字形码串行送到对应的位置即可 段式显示器的显示原理 19 段式LCD显示原理 段式显示器的外形与引脚 下图所示为太阳人公司出品的串行输入显示器SMS0501的外形图 它的特点是内

9、有显示控制芯片 接口简单 编程容易 SMS0501内的显示控制器实际上就是一个对应LCD8位段 小数点一位 显示的5个串联的8位移位寄存器 D1为串行输入数据端 CLK为串行时钟输入端 通过D1与CLK输入端可串行输入5 8位数据 对应5位显示位 20 与单片机的接口电路与接口程序 SMS0501与单片机的接口电路 接口程序入口标号地址为DSLCD 显示缓冲区的起始符号地址为LCDBUF 程序的功能就是将显示缓冲区的数据 通过查表取得其对应的字形数据 通过P1 5 P1 6串行输入到LCD控制器中 引脚与缓冲区地址定义CLKPINBITP1 6 用户自定义CLK对应引脚D1PINBITP1 5

10、 用户自定义D1对应引脚LCDBUFEQU10H 用户自定义LCD缓冲区首址LCDBUFENDEQULCDBUF N 1 用户自定义LCD缓冲区末地址 N表示几位显示缓冲器区 在SMS0501中 N是5 接口程序清单 21 应用举例 任务 利用51单片机的定时 计数器功能设计一个频率计 单位为Hz 脉冲数 秒 计数值送LCD显示 设fosc 12MHz 1 设计思路1 用T0定时 计数器做秒定时器 工作在中断方式 每次定时中断时间为0 05s 累计20次构成1s 2 用T1定时 计数器作计数器 计数脉冲由T1 P3 5 端输入 3 每1s读一次T1计数器的状态值 也即为输入脉冲的频率值 经转换

11、为十进制后 送5位段式LCD显示器显示 将脉冲频率值转换为十进制 再送LCD显示 22 应用举例 2 程序设计 1 程序流程图 2 程序说明16位二进制转十进制子程序 入口地址 EZS入口参数 30H 31H 高字节地址在前 低字节地址在后出口参数 32H 33H 34H 高字节地址在前 低字节地址在后BCD码拆送子程序 入口地址 PTDS入口参数 A R0出口参数 R0 间接寻址 指示下一个数据的存放首地址 LCD显示子程序 入口地址 DSLCDXS入口参数 R0 间接寻址 LCD显示缓冲区首址赋值给R0 3 程序清单 23 实践与思考 1 按应用举例 连接或制作硬件电路 编辑与运行程序 测

12、试电路 写出测试报告 2 登录长沙太阳人公司网站 选择一款合适的段式LCD 设计一个电脑时钟电路 1 功能要求 有时 分 秒显示 有时 分 秒设置功能 有整点报时功能 24 字符型LCD 字符型LCD概述字符型LCD接口设计应用程序实践与思考 25 字符型LCD概述 以HD44780控制的字符型LCD为例 介绍字符型LCD的特性与应用 1 LCD的显示类型一般来说 HD44780能提供有以下几种显示类型 16字 1行 20字 1行 20字 2行 24字 2行 40字 2行 2 LCD的特性3 引脚说明4 LCD内部的内存5 LCD内部寄存器6 控制方式7 控制命令 26 LCD的特性 1 5V

13、供电 亮度可调整 2 内藏振荡电路 系统内含重置电路 3 提供各种控制命令 如清除显示器 字符闪烁 光标闪烁 显示移位等多种功能 4 显示用数据RAM共有80个字节 5 字符产生器ROM CGROM 有160个5 7点阵字形 6 字符产生器RAM CGRAM 可由用户自行定义8个5 7的点阵字形 27 引脚说明 1 D0 D7 双向的数据总线 LCD数据读写方式可以分为8位及4位两种 以8位数据进行读写则D0 D7皆有效 若以4位方式进行读写 则只用到D7 D4 2 RS 寄存器选择控制线 当RS 0时 并且做写入的动作时 可以写入指令寄存器 若RS 0 且做读取的动作时 可以读取忙碌标志及地

14、址计数器的内容 如果RS 1则用于读写数据寄存器 3 R W LCD读写控制线 R W 0时 LCD执行写入的动作 R W 1时则做读取的动作 4 EN 使能信号 高电平动作 5 Vo 亮度调整电压输入控制引脚 当输入0V时字符显示最亮 28 LCD内部的内存 LCD内部存储器共分为3种 固定字形ROM 称为CG CharacterGenerator ROM 数据显示RAM 称为DD DataDisplay RAM 用户自定义字形RAM 称为CGRAM 1 CGROM CGROM内存储着192个5 7点阵的字形 这些字形均已固定 例如将 A 写入LCD中 就是将 A 的ASCII码41H写入D

15、DRAM中 控制芯片就会自动至CGROM中将 A 的字形点阵数据找出来而显示在LCD上 2 DDRAM DDRAM内用来存储写入LCD内部的字符 DDRAM的地址分布从00H 67H 分别代表LCD的各列位置 例如我们要将 A 写入第2行的第l个位置 就先设置DDRAM地址为40H 而后写入41H至LCD即可 3 CGRAM 此区域只有64字节 可将用户将自行设计的字形写入LCD中 一个字的大小为5 7点阵 共可以存储8个字形 其显示码为00H 07H 29 LCD内部寄存器 1 指令寄存器 InstructiongRegister IR 与数据寄存器 DataRegister DR 指令寄存

16、器和数据寄存器都是8位的寄存器 IR寄存器用来储存指令代码或地址 DR寄存器则是作为写入存储器或从存储器中读取数据的数据缓冲区 从外部要对LCD模块控制时 是由RS引脚来选择数据引脚D7 D0的信号 用来对IR寄存器或DR寄存器做写入或读取 2 忙碌标志 BusyFlag BF 当LCD模块内部处于忙碌状态 不能接收或处理外部信号时 这个标志就会被设定为1 当BF 0时 才可以对LCD模块进行控制 3 地址计数器 AddressCount AC LCD模块显示的每一个字符位置都会有一个地址 地址计数器记录了这个地址 在数据写入或读取的动作完成后 AC的值会递减或递增1 可以在LCD初始化时设定 30 控制方式 通过CPU来控制LCD模块 LCD模块其内部可以看成有两组寄存器 一个为指令寄存器 一个为数据寄存器 由RS引脚来控制 所有对指令寄存器或数据寄存器的存取均需检查LCD内部的忙碌标志 BusyFlag 此标志用来告知LCD内部正在工作 不允许接收任何的控制命令 而此位的检查可以令RS 0时 读取D7来加以判断 当此位为0时 才可以写入指令寄存器或数据寄存器 31 控制命令 1 清