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1、LCD 液晶显示和接口液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来液晶显示技术发展很快，LCD 显示器已经成为仅次于显象管的第二大显示产业。1LCD 显示器简介LCD 显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。1）LCD 显示器的结构液晶显示器的结构图如图 7.24 所示。不同类型的液晶显示器件其组成可能会有不同，但是所有液晶显示器件都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基板，夹持一个液晶层，封接成一个偏平盒，有时在外表面
2、还可能贴装上偏振片等构成。图 7.24 液晶显示器结构图现将构成液晶显示器件的三大基本部件和特点介绍如下：（1）玻璃基板这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。表面蒸镀有一层 In2O3 或 SnO2 透明导电层，即 ITO膜层。经光刻加工制成透明导电图形。这些图形由像素图形和外引线图形组成。因此，外引线不能进行传统的锡焊，只能通过导电橡胶条或导电胶带等进行连接。如果划伤、割断或腐蚀，则会造成器件报废。（2）液晶液晶材料是液晶显示器件的主体。不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由几种乃至十几种单体液晶材料混合而成。每种液晶材料都有自己固定的清亮点 TL 和结晶点 TS。因此也要求每种液晶显
3、示器件必须使用和保存在 TsTL 之间的一定温度范围内，如果使用或保存温度过低，结晶会破坏液晶显示器件的定向层；而温度过高，液晶会失去液晶态，也就失去了液晶显示器件的功能。（3）偏振片偏振片又称偏光片，由塑料膜材料制成。涂有一层光学压敏胶，可以贴在液晶盒的表面。前偏振片表面还有一保护膜，使用时应揭去，偏振片怕高温、高湿，在高温高湿条件下会使其退偏振或起泡。2）LCD 显示器的特点液晶显示器有以下显著特点。（1）低压微功耗：工作电压只有 35V ，工作电流只有几个 。因此它成为便携式和手持仪2cm/A器仪表的显示屏幕。（2）平板型结构：LCD 显示器内由两片平行玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，且
4、适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备体积。（3）被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。（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。（7）寿命长：LCD 器件本身无老化问题，寿命极长。2LCD 显示器分类 通常可将 LCD 为笔段型、字符型和点阵图形型。（1）笔段型。笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。该类型主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、
5、十四段和十六段等，在形状上总是围绕数字“8”的结构变化，其中以七段显示最常用，广泛用于电子表、数字仪表、笔记本计算机中。（2）字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个 5 8 或 511 点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻呼机、大哥大电话、电子笔记本等类电子设备中。（3）点阵图形型。点阵图形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛用于图形显示如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中。LCD 还有一些其他的分类方法。按采光方式可分为自然采光，背光
6、源采光 LCD。按 LCD 的显示驱动方式可分为静态驱动，动态驱动，双频驱动 LCD。按控制器的安装方式可分为含有控制器和不含控制器两类。含有控制器的 LCD 又称为内置式 LCD。内置式 LCD 把控制器和驱动器用厚膜电路做在液晶显示模块印制底板上，只需通过控制器接口外接数字信号或模拟信号即可驱动 LCD 显示。因内置式 LCD 使用方便，简洁，在字符型 LCD 和点阵图形型 LCD 中得到广泛应用。不含控制器的 LCD 还需另外选配相应的控制器和驱动器才能工作。38051 与笔段型 LCD 的接口用单片机的并行接口与笔段型 LCD 直接相连，再通过软件编程驱动笔段型 LCD 显示，是实现静
7、态液晶显示器件驱动的常用方法之一，尤其适合于位数较少的笔段型 LCD。图 7.25图 7.25 笔段型接口电路给出了 8751 与 位笔段型 LCD 的接口电路，图中通过 8751 的并行接口 P1、P2、P3 来实现静态液213晶显示。软件编写启动程序的基本要求是：（1）显示位的状态与背电极 BP 不在同一状态上，即当 BP 为 1 状态时，显示位数据为 0 状态；当BP 为 0 状态时，显示位数据为 1 状态。（2）不显示位的状态与 BP 状态相同。（3）定时间隔地将驱动信号取反，以实现交流驱动波形的变化。在编程时首先要建立显示缓冲区和显示驱动区。比如把 DIS1， DIS2， DIS3
8、单元设置为显示缓冲区，同时建立驱动区 DRIl，DRI2 ，DRI3 单元用来实现驱动波形的变化和输出。 P1，P2，P3 为驱动的输出瑞。各区与驱动输出的对应关系如表 7.5 所示。表 7.5 各区与驱动输出的对应关系显示单元 驱动单元 驱动输出位-段对应关系D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DIS1 DRI1 P1DIS2 DRI2 P2DIS3 DRI3 P34bc 1f 1g 1e 1d 1c 1b 1a4g 2f 2g 2e 2d 2c 2b 2aBP 3f 3g 3e 3d 3c 3b 3a在编程时首先还要建立显示字形数据库。现设定显示状态为“l” ，不显示状态为“0”
9、,可得 09 的字型数据为：5FH ，06H，3BH ，2FH，66H ，6DH，7DH， 07H，7FH ，6FH。编程的基本思路是：（1）使用定时器产生交流驱动波形。在显示驱动区内将数据求反，然后送人驱动输出。（2）在显示缓冲区内修改显示数据，然后将 BP 位置 “0”用以表示有新数据输入。（3）在显示驱动程序中先判断驱动区 BP 位是否为“ 1”。若是“1” ，再判断显示区 BP 位是否为“0”，若为“0” ，表示显示区的数据为新修改的数据，则将显示缓冲区内的显示数据写入显示驱动区内，再输出给驱动输出端。否则驱动区单元内容求反输出。（4）如此循环下去，实现了在液晶显示器件上的交流驱动，进
10、而达到显示的效果。驱动程序如下。驱动基础程序：采用定时器 0 为驱动时钟，中断程序为驱动子程序。DIS1 EQU 30HDIS2 EQU 31HDIS3 EQU 32HDRIl EQU 33HDRI2 EQU 34HDRI3 EQU 35HORG 000BH ；定时器 0 中断入口LCD： MOV TL0，OEFH ；设置时间常数MOV TH0，OD8H ；扫描频率= 50HZPUSH ACC ；A 入“栈”MOV A，DRI3 ；取驱动单元 DRI3JNB ACC7，LCD1 ；判 BP= 1 否，否则转 MOV A，DIS3 ；取小时单元 DIS3JB ACC7，LCD1 ；判 BP= 0
11、 否，否则转MOV DIR3，A ；显示区驱动区SETB ACC7 ；置 BP= 1 表示数据已旧MOV DIS3，A ；写入显示单元MOV DRI2，DIS2MOV DRI1，DIS1LJMP LCD2 ；转驱动输出LCD1： MOV A，DRI3CPL A ；驱动单元数据取反MOV DRI3，AMOV A，DRI2CPL AMOV DRI2，AMOV A，DRI1CPL AMOV DRI1，ALCD2： MOV P1，DRI1 ；驱动输出MOV P2，DRI2MOV P3，DRI3POP ACC ；A 出“栈”SETB TR0RETI驱动程序使用了定时器 0 中断方式，定时器每 20ms
12、中断一次，在程序中要判断显示驱动区 BP 位的状态。当 BP= 1 时，可以修改显示驱动区内容，这时判断一下显示区 BP 位的状态。当 BP= 0 时表示显示区的数据已被更新。此时需要将显示区的数据传输给驱动区，再输出给驱动输出瑞。由于原 BP 为“l” ，所以此时修改驱动区数据正好也是交流驱动的实现。若驱动区 BP=0，或显示区 BP=1（表示数据未被修改） ，那么仅将驱动区数据取反，再输出给驱动输出瑞驱动液晶显示器件。在主程序中，要实现中断方式驱动液晶显示器件，需要一些初始化设置，同样也对显示缓冲区，显示驱动区和驱动输出初始化。因受篇幅限制，主程序及四位数字修改子程序不再叙述。 48051
13、 与字符型 LCD 的接口字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母，数字，符号等的点阵型液晶显示模块，字符型液晶显示模块是由若干个 5 8 或 5 11 点阵块组成的字符块集。每一个字符块是一个字符位，每一位都可以显示一个字符，字符位之间空有一个点距的间隔起着字符间距和行距的作用；这类模块使用的是专用于字符显示控制与驱动的 IC 芯片。因此，这类模块的应用范围仅局限于字符而显示不了图形，所以称其为字符型液晶显示模块。字符型液晶显示驱动控制器广泛应用于字符型液晶显示模块上。目前最常用的字符型液晶显示驱动控制器是 HD44780U，最常用的液晶显示驱动器为 HD44100 及其替代品。字符型液晶显示
14、模块在世界上是比较通用的，而且接口格式也是比较统一的，其主要原因是各制造商所采用的模块控制器都是 HD44780U 及其兼容品，不管它的显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的。所以会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶显示模块。HD44780U 由控制部，驱动部和接口部三部分组成。控制部是 HD44780U 的核心，它产生 HD44789U 内部的工作时钟，控制着各功能电路的工作。控制部控制全部功能逻辑电路的工作状态，管理字符发生器 CGROM 和 CGRAM、显示存储器DDRAM。HD44780U 的控制部由时序发生器电路，地址指针计数器 AC，光
15、标闪烁控制电路，字符发生器，显示存储器和复位电路组成。HD44780U 的驱动部具有液晶显示驱动能力和扩展驱动能力，由并/ 串数据转换电路、16 路行驱动器和 16 位移位寄存器、40 路列驱动器和 40 位锁存器、40 位移位寄存器和液晶显示驱动信号输出和液晶显示驱动偏压等组成。HD44780U 的接口部是 HD44780U 与计算机的接口，由 I/O 缓冲器，指令寄存器和译码器，数据寄存器， “忙”标志 BF 触发器等组成。HD44780U 的指令系统共有 8 条指令，限于篇幅这里不再列出。5字符型液晶显示模块接口电路HD44780 可与单片机接口，由单片机输出直接控制 HD44780 及其时序。HD44780 与液晶显示器连接方框图如图 7.26 所示。图 7.26 HD44780 与液晶连接框图单片机与字符型 LCD 显示模块的连接方法分为直接访问和间接访问两种，数据传输的形式可分为 8位和 4 位两种。1） 直接访问方式直接访问方式是把字符型液晶显示模块作为存储器或 IO 接口设备直接连到单片机总线上，采用 8位数据传输形式时，数据端 DB0DB7 直接与单片机的数据线相连，寄存器选择端 RS 信号和读写选择端 信号利用单片机的地址线控制。使能端 E 信号则由单片机的 和 信号共同控制，以实现W/R RDWH
