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1、1,7.2.1 LED显示器及其接口 7.2.2 LCD显示器及其接口 7.2.3 键盘/显示器接口实例,7.2 显示器接口技术,2,单片机应用系统常用的显示器件有：,发光二极管显示器，简称LED （Light Emitting Diode） 液晶显示器，简称LCD （Liquid Crystal Display）,3,LED显示器 内部由发光二极管组成段显示。 数码管结构分为共阳极型和共阴极型 LCD液晶显示器 常用的LCD可为字符型和点阵型两类 字符型可用来显示字符和数字 点阵型可用来显示汉字及图形,4,a)共阴极结构 b)共阳极结构 c)外引脚图,7.2.1 LED显示器及其接口,1.L
2、ED结构,5,2.LED的工作原理,共阴极结构中：所有发光二极管的阴极接在一起形成公共端COM，使用时COM端接低电平，当某段发光二极管的阳极接高电平时，则该段二极管发光显示字符。 共阳极结构中：所有发光二极管的阳极接在一起形成公共端COM，使用时COM端接高电平，当某段发光二极管的阴极接低电平时，则该段二极管发光显示字符。,6,为了要显示某个字形，则应使此字形的相应段点亮，也即送一个不同的电平组合代表的数据来控制 LED的显示字形，此数据称为字符的段码。数据字位数与LED段码的关系如表所示： 数据字位数与LED段码的关系,数据位数,LED段码,7,a,b,c,d,e,f,g,Dp,8,a,b
3、,c,d,e,f,g,LED显示“0”示意图,Dp,9,常用字符显示编码表,10,3. LED显示器的接口方式,所谓LED接口方式是指LED七段数码显示器与单片机的连接方式。 按照显示代码获得形式的不同，可分为两种：,硬件译码方式,软件译码方式,11,(1)硬件译码方式(以硬件为主的接口方法 ),采用BCD码译码器/驱动器通过译码把一位BCD码翻译为相应的字形代码，然后由驱动器提供足够的功率去驱动发光二极管。,硬件译码电路,12,(2)软件译码方式(以软件为主的接口方法 ),由软件完成硬件译码器的功能。,软件译码电路,13,比较：,硬件译码器一般都具有直接驱动LED的能力，且占用单片机系统接口
4、资源少（字形口只需4个口线），编程简单。缺点是显示字形有限，通常只能显示09十个字符。 软件译码方式显示字形较多，可由用户自己编码决定。其缺点是占用单片机系统接口资源较多（字形口需8个口线），且一般要配置驱动器（如7406、7407、8718）编程相对复杂。,14,4. LED显示器的显示方式,在单片机应用系统中，一般要同时使用N片七段LED构成N位LED显示器。 LED的公共端COM叫显示器的位选线，ag称为段选线，这样N位LED显示器有N根位选线，N8根段选线(包括小数点位)。位选线控制LED的每一位是否显示，段选线控制每一位的显示字符。,15,根据位选线与段选线的接法，LED有两种显示方
5、式: 静态显示方式 动态显示方式,16,(1) 静态显示方式,所有的位选线COM连接到一起接低电平(共阴极)或接高电平(共阳极)，每一位LED的段选线连接到一个8位显示输出口上，这样N位显示器共需要8N根显示输出线，显示时位与位之间是相互独立的。,17,N位LED静态显示原理图,18,2位共阳极LED与单片机静态显示接口方式,19,静态显示方式特点：,优点: 具有显示亮度高，显示稳定， 控制方便等。 缺点: 显示的位数较多时，占用的 I/O口线较多。,20,(2)动态显示方式,动态显示的硬件接法是将所有LED显示器的段选线并在一起，接到一个8位的I/O口上，形成段选线的多路复用，而位选线则分开
6、接到各自的控制I/O线上，形成各位的分时选通。,21,图1 5位LED动态显示电路,反相位驱动器,22,N位动态LED显示原理图,23,动态显示方式原理：,LED在每一个时间段内只显示一位，在此期间只使一位LED的位选线有效，则在此期间内只有一位LED显示，而其他LED不显示，通过程序或硬件电路控制，各LED在一个显示周期内分别显示一段时间，当一个显示周期足够短时（小于100ms），由于人眼的视觉暂留特性，使人感觉每个LED总在亮。,24,下图为8位LED动态显示2003.10.10的过程。,图(a)是显示过程，某一时刻，只有一位 LED被选通显示，其余位则是熄灭的；,图(b)是实际显示结果，
7、人眼看到的是8位 稳定的同时显示的字符。,25,例:LED的动态显示电路由MCS-51单片机的P1口和P2口分别驱动LED的段和位，试问:如要显示1、2、3、4、5，P1.0P1.7分别对应adp，则段驱动与位驱动及显示状态如何？(设LED采用共阳极显示器)如图1所示,分析：由于每段驱动电流在10mA左右，P1口完全可胜任，而位驱动最大电流在80mA左右，单片机的I/O口无法胜任。 故P2.0P2.4经一反相驱动器驱动位。 LED采用共阳极显示器，为使LED点亮，位驱动应是高电平，段驱动应是低电平。采用从左到右循环方式。,26,段选码、位选码及显示状态表,27,动态显示方式特点：,优点：动态显
8、示与静态显示相比 需要I/O口线少，功耗小。 缺点：控制程序较复杂， 显示亮度低。,28,比较：,4位静态显示,4位动态显示,29,7.2.2 LCD液晶显示器及其接口,1.分类 按光效应：动态散射型和扭曲向列型 按采光方式：投射式和反射式 按字型显示方式：字段式和点阵式 驱动分类：静态驱动、动态驱动、 双频驱动法,30,2.LCD的显示原理,液晶(liquid crystal)是一种处于液态晶体的有机化合物，它既具有液体的流动性和连续性，又具有某些晶体特有的光学特性。在电场的作用下，晶体排列发生改变，从而影响液晶整体的光折射特性，造成某些部分的视觉变化，从而达到显示的目的。,31,液晶显示器
9、结构图,32,扭曲向列型LCD显示器工作原理,当电极上不加电压时，液晶材料的内部分子呈90度扭曲状态，线性偏振光透过时由液晶分子形成的偏振面也会旋转90度，LCD不产生显示。 当电极两端加上3V左右电压时，液晶分子的扭曲结构在电场作用上消失，线性偏振光可直接通过液晶投射在反射面上，使LCD显示器进行显示。,33,简单的说：,扭曲向列型LCD显示器工作原理是利用电场的开关来控制线性偏振光的偏振面是否旋转进行显示的。,34,3.LCD显示器的特点,(1) 低压微功耗：工作电压只有35V，工作电流只有几个A。广泛应用于便携式仪表或低功耗显示设备。 (2) 平板型结构：LCD显示器内由两片平行玻璃组成
10、的夹层盒，面积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备体积。 (3) 易于彩色化。,35,(4) 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。 (5) 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。 (6) 寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命极长。 (7) 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。,36,4.实例,字段式液晶显示器 以北京青云创新科技发展有限公司生产的LCM061A字段式液晶显示器为例介绍其工作原理及与MCS-51单片机的接口。,37,38,LCM
11、061A的外形图,39,LCM061A的引脚说明,40,LCM061A与MCS-51单片机接口电路,LCM061A与MCS-51单片机接口时可用2线方式到5线方式，一是WR、RD、DA三条线与其他芯片不共用并且只写不读时，可将LCM061A的CS端直接接地，RD线可不接，这样可用2线方式。如果还有其他芯片与LCM061A共用WR、RD、DA时，并且要使用IRQ端，则必须使用5线方式。LCM061A与MCS-51单片机接口如图所示。,41,LCM061A与MCS-51单片机接口电路,42,点阵式液晶显示器,HS12864与MCS-51单片机接口电路,MCS-51单片机与HS12864的接口有多种
12、方式可供选择，根据实际的系统可用单片机直接与HS12864相连，也可通过扩展I/O与HS12864相连。,43,HS12864LCD与单片机直接接口,44,HS12864的编程,由于点阵式液晶显示器可显示汉字、各种图形。要由单片机将这些汉字、图形送到LCD中的工作有两个难度，一是汉字取模，另一个就是要编 写写汉字程序或写图片程序。,45,汉字取模,所谓汉字取模，就将汉字按点描述出来。按大小分常用的有1616、2424、4848等，也可采用其他点阵，但最好是8的倍数。按取模方式分有横向取模和纵向取模，横向取模就是在一个汉字点阵中从左到右取一个字节，如1616点阵汉字从左到右可取2个字节，一共有3
13、2个字节。纵向取模是从上到下取一个字节，1616点阵的汉字从上到下可取2个字节，一共有32个字节。,46,“汉”字字模图,47,在纵向取模时，高位在下，取模如下： 10H,60H, 01H, 86H, 60H, 04H, 1CH,0E4H, 04H, 04H, 04H,0E4H, 1CH, 04H, 00H, 00H 04H,04H, 7EH, 01H, 40H, 20H, 20H, 10H, 0BH, 04H, 0BH, 10H, 30H, 60H, 20H, 00H 当横向取模时，高位在左，取模如下： 20H,00H,10H,00H,17H,0FCH,02H,08H,82H,08H,49H
14、,10H,49H,10H,11H,10H,10H, 0A0H,20H,0A0H,0E0H,40H,20H,0A0H,21H,18H,26H,0EH,28H,04H,00H,00H,48,7.2.3 键盘/显示接口实例,在单片机应用系统中，键盘和显示器往往需同时使用，为节省I/O口线，可将键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。下图是用8155并行扩展I/O口构成的典型的键盘、显示接口电路。键盘、显示器共用一个接口电路的设计方法除上述方案外，还可采用专用的键盘、显示器接口的芯片 8279。,49,8155构成的键盘、显示接口电路,50,由于键盘与显示共用一个接口电路，因此，在软件设计中
15、应综合考虑键盘查询与动态显示，通常可将键盘扫描程序中的去抖动延时子程序用显示子程序代替。,51,【例1】,52,假设： 8155端口地址： 命令口:7F00H,A口:7F01H, B口:7F02H; 6位要显示的数据在段码表中的位置存放于内部RAM 78H-7DH 单元中； 初始化控制字为03H ,A口为输出口,B口为输出口 段码表存于DDSEG中。,53,常用字符显示编码表,DDSEG:,54,操作步骤： 初始化8155（往控制口送入控制字03H）； 准备要显示的数据（78H首地址送入R0中）； 给A口送入位选字00100000B（左边先亮,以后右移即可）； 查表获取要显示的第一位数据的段码
16、送入B口，延时10ms； 所有数据显示完吗？否则地址加一，位选字右移，下位显示。,55,KKOU DATA 7F00H ：8155命令口地址 AKOU DATA 7F01H ；8155A口地址 BKOU DATA 7F02H ；8155B口地址 . DISP：MOV R0，78H ；显示数据首地址送R0 MOV A，03H ；A口、B口均为输出口 MOV DPTR，KKOU MOVXDPTR，A ；8155初始化 MOV R3，00100000B ；使显示器最左边位亮 NEXT: MOV DPTR，AKOU ；数据指针指向A口 MOV A，R3 MOVX DPTR，A ；送扫描值 MOV A，R0 ；取第一个显示数据的位置 INC DPTR ；数据指针指向B口,56,PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR,#DDSEG MOVC A，A+DPTR ；取出字形码 POP DPL POP
