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1、第六章 显示器及其接口技术,本章要点:,1.LED数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路。,2.LCD液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。,3.图形显示画面的几种形式与功能作用。,返回总目录,本章主要内容,引言 6.1 LED数码管显示器 6.2 LCD液晶显示器 6.3 图形显示器 思考题,引言,显示装置 主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果 常用的显示器件： 显示记录仪- 是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化，但其价格 都很贵，在目前的计算机控制系统中已很少采用。 LED数码管- 具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠 性高等优点，已被微型计算机控
2、制系统及智能化仪表广泛采用。 LCD- 则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表 到便携式微型计算机等应用场合。 CRT终端- CRT终端以其图文并茂的直观生动画面，可以显示生产过程中的 各种画面及报表，如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、 路查询图等,在很多微型计算机控制系统中，特别在DDC，SCC以 及DCS控制系统中，大都采用CRT操作台进行监视和控制。,6.1 LED数码管显示器,6.1.1 LED 显示器的工作原理 6.1.2 LED显示器的显示方式 6.1.3 LED显示器接口电路,6.1.1 LED 显示器工作原理,LED-（Light Emitting Dio
3、de的英文缩写）,是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。 伏安特性-类似普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流 一般在10 -20 mA。 结构形式-单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态， 8段LED可以显示各种数字和字符。,图 LED显示器,8段LED显示器的结构与工作原理,链接动画,结构形式 共阴极：发光管的阴极并接成公共端COM，加高电平灯亮; 共阳极：发光管的阳极并接成公共端COM，加低电平灯亮.,8段LED段选码原理,链接动画,图 8段LED段选码原理,实现方法 CPU的数据线与LED各段引脚相连，控制
4、输出的数据，点亮8段LED不同段的组合，显示等十六进制数。,6.1.2 LED显示器显示方式,在计算机控制系统中，常利用n个LED显示器构成n位显示。通常把点亮LED某一段的控制称为段选，而把点亮LED某一位的控制称为位选或片选。根据LED显示器的段选线、位选线与控制端口的连接方式不同，LED显示器有静态显示与动态显示两种方式，下面以4个共阴极LED的组合为例进行说明。,1、静态显示方式 2、动态显示方式,1静态显示方式,链接动画,结构特点： 4个COM端连接在一起并接有效电平无位选； 每个LED的段选各自与一个8位并行I/O口相连段选独立。,工作特点： 缺点是电路中占用I/O口资源多； 优点
5、是占用CPU机时少，显示稳定可靠,适用：规模较大的实时控制系统。,2动态显示方式,链接动画,结构特点： 4个LED显示器各自的段选线连在一起，与一个8位的I/O口相连； 各自的COM端则由另一个I/O口进行位选。,工作特点： 优点是占用I/O资源少； 缺点是需用软件程序不断地循环扫描定时刷新，因而占用了CPU的大多数机时。,适用：小型测控系统,6.1.3 LED显示器接口电路,1静态显示接口电路 2动态显示接口电路,整个显示部分正常工作必须有： 显示部分、锁存器、译码、驱动电路。,1静态显示接口电路,锁存、译码、驱动均由硬件实现CD4511B。,实现过程74LS138输出作为LED片选，每两个
6、共用一个片选；每两个段选码共用一个字节；,接口程序为： MOV BX，OFFSET DATA1 MOV AL，BX OUT PORT0，AL ；显示左2位 INC BX MOV AL，BX OUT PORT1，AL ；显示右2位,2动态显示接口电路,锁存、驱动由硬件电路实现； 段选码的译码由软件实现。,实现过程各个LED段选线对应并接到一片8D触发器74LS374（U1）进行段选控制，其间串有8个三极管以正向驱动LED的阳极；各个LED的COM端由另一片 74LS374（U2）进行位选控制，其间接有达林顿阵列驱动器MC1413（内含7对复合三极管）对阴极进行反向驱动；74LS138：控制位选和
7、段选的锁存器74LS374，Y0=0,锁存CPU输出的段选码；,链接动画,LED动态扫描流程图,假设要显示的4位数据已存放在数据缓冲区内，其扫描显示程序如下： START:MOV DI,OFFSET BUFDATA ；指向缓冲区首址 MOV CL,08H ；取点亮LED1的位码 DIS1： MOV AL,DI+0 ；AL中为要显示的数 MOV BX,OFFSET TABLE ；段码表首址送BX XLAT ；（BX）+（AL） AL， 将段码取到AL中 MOV DX,PORT0 OUT DX,AL ；段码送到段选通道 MOV AL,CL MOV DX,PORT7 OUT DX,AL ；位选码送到
8、位选通道,PUSH CX ；保存位选码 MOV CX,300H DELAY： LOOP DELAY ；延迟一定时间 POP CX CMP CL,01 ；显示扫描是否到最右边LED4 JZ QUIT ；是，则已显示一遍，故退出 INC DI ；否，则指向下一位LED SHR CL,1 ；位选码右移指向下一位 JMP DIS1 ；显示下一位LED QUIT： RET,TABLE DB 3FH ；0 的段选码 DB 06H ；1 的段选码 DB 5BH ；2 的段选码 DB 4FH ；3 的段选码 DB 66H ；4 的段选码 DB 6DH ；5 的段选码 DB 7DH ；6 的段选码 DB 07H
9、 ；7 的段选码 DB 7FH ；8 的段选码 DB 6FH ；9 的段选码 DB 77H ；A 的段选码 DB 7CH ；b 的段选码 DB 39H ；C 的段选码 DB 5EH ；d 的段选码 DB 79H ；E 的段选码 DB 71H ；F 的段选码 BUFDATA DB 4 DUP （?） ；4个字节的缓冲区,6.2 LCD液晶显示器,引言 6.2.1 LCD显示器结构原理 6.2.2 LCD显示器驱动方式 6.2.3 段位式LCD接口电路 6.2.4 点阵式LCD接口电路,引 言,液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display )是一种利用液晶的扭曲/向列效应制成的新
10、型显示器，它具有功耗极低、体积小、抗干扰能力强、价格廉等特点，目前已广泛应用在各种显示领域，尤其在袖珍仪表和低功耗应用系统中。LCD可分为段位式、字符式和点阵式三种。如右图所示。,图 数字万用表,6.2.1 LCD显示器结构原理,6.2.2 LCD显示器驱动方式,LCD的驱动方式： 直接驱动显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但 每个字符段都有独立的引脚； 多极驱动：显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列， 这是显示字段较多时常采用的驱动方式。,直接驱动方式工作过程：,段位式7段LCD的电极配置及译码驱动电路,6.2.3 段位式LCD接口电路,1、硬件电路,2显示程序,设单片机内 R
11、AM20H-25H六个单元为显示缓冲区，每个单 元字节的低4位依次存放要显示的4位BCD码，相应的显示驱动子程序如下： DISP： MOV R0，#20H ；显示缓冲单元首址送R0 MOV R3，#00H ；位选码（左边第1位）送R3 MOV R4，#06H ；位数（6位）送R4 LOOP： MOV A，R3 ；位选码送A SWAP A ；位选码转为高4位 MOV R2，A ；保存位选码（在高4位） MOV A，R0 ；取显示BCD码 ORL A，R2 ；位选码与BCD码（低4位）组合 ORL A，#80H ；ACC7置1 MOV P1，A ；输出组合码 ANL P1，#7FH ；清零P1.7
12、位,ORL P1，#80H ；P1.7再置1 INC R3 ；指向下一位显示数 INC R0 ；指向下一位显示缓冲单元 DJNZ R4，LOOP ；6位未显示完返回 RET 如果需要显示小数点，则要给4054送显示小数点的相应数据。例如第三位要显示小数点，还需加入下列程序： MOV A，#64H ；高位0110将选中S6，低位0100将驱动第三位小数点 ORL A，#80H ；ACC7置1 MOV P1，A ；输出组合码 ANL PI，#7FH ；清零P1.7位 ORL PI，#80H ；P1.7再置1,6.2.4 点阵式LCD接口电路,引言 1. 液晶模块接线原理 2. 液晶模块指令说明 3
13、软件初始化 4. 应用举例,引 言,点阵式LCD不但可以显示字符，而且可以显示各种图形及汉字。把点阵式LCD与配套或选定的驱动器、控制器集成在一起，就组成点阵式图形液晶显示模块，控制器的种类很多，比如日本东芝的T6963, 日立的HD61880,精工的SED1330/SED1335等。现以12864点阵式LCD液晶显示模块为例加以说明。 液晶显示模块12864主要由行/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。内部含有国标一级、二级简体中文字库和128个168点的ASCII字符集。可以同时显示84个（1616点阵）汉字和图形显示。它与CPU的接口连线可采用并行或串行两种方式。,1、液晶模块接线
14、原理,图 液晶模块与单片机并行连接原理图,2液晶模块指令说明,3软件初始化,4应用举例,液晶字符显示使用时还应注意以下3点： （1）要在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即 先设定显示地址，再写入中文字符编码。 （2）显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续 字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。 （3）当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。,例如在第3行第1、2列显示“液晶”两个中文字符时，写入RAM的地址应为88H,89H。具体过程如下： 首先，应根据ST7
15、920-BIG5中文字形码(不同的液晶模块采用的字库编码 可能不同，如有的使用ST7920-GB简体中文字型)，查找“液”字的 编码为“B247”, “晶”字的编码为“B4B9”.在进行了软件初始化后， 其软 件编程步 骤如下： 步骤1: 令RS，R/W为低电平； (表示后面送入的内容是指令) 步骤2: 送88H到D7-D0； (设定显示的位置，第三行第一列) 步骤3: 令RS为高电平，R/W为低电平；（表示后面送入的内容是数据） 步骤4: 送B2H到D7-D0;（先送高位字节） 步骤5: 送47H到D7-D0; （后送低位字节，显示“液”字） 步骤6: 令RS，R/W为低电平； (表示后面送入的内容是指令) 步骤7: 送89H到D7-D0； (设定显示的位置，第三行第二列) 步骤8: 令RS为高电平，R/W为低电平；（表示后面送入的内容是数据） 步骤9: 送B4H到D7-D0; （先送高位字节） 步骤10: 送B9H到D7-D0; （后送低位字节，显示“晶”字）,6.3 图形显示器,6.3.1 图形显示器概述 6.3.2 图
