C4.2 显示接口技术

4.2显示接口技术4.2LED显示接口技术LED数码管工作原理LED静态显示接口技术LED动态显示接口技术4.2.1LED数码管工作原理LED显示器的结构与原理LED显示器的译码方式LED显示器的显示方法1.LED显示器结构及原理

LED（发光二极管LightEmittingDiode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。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10mA左右。7段LED数码管的实物图米字管的实物图符号管的实物图点阵式LED显示屏每点采用1红1绿两个LED灯，可实现两色显示；109876

12345fe

a

g

dbcdp

gf

abcdp

decomcom

7段LED数码管的结构引脚图Anode正极Cathode负极共阳极CA共阴极CC共阴共阳极DDDDDDDD01234567COMabcdefgdp数字共阴极共阳极段码(十六进制)01234567893F065B4F666D7D077F6FC0F9A4B0999282F88090

f

e

a

g

dbcdpLED数码管段码表数dpgfedcba共阴段码dpgfedcba共阳段码0001111113FH110000000C0H10000011006H111110010F9H2010110115BH101001000A4H3010011114FH101100000B0H40110011066H1001100199H5011010116DH1001001092H6011110117DH1000001082H70000011107H111110000F8H8011111117FH1000000080H9011011116FH1001000090H数码管和单片机的理论连接(1)单片机P2.0P2.7+5v或GND+5v或GNDP0.0P0.7动态连接数码管和单片机的实际连接(1)MCUP2.0P2.7+5v或GND+5v或GNDP0.0P0.7要考虑IO口的驱动能力总线驱动74LS2457段数码管+5v实例：单个7段数码管的显示控制功能：控制8个led灯的亮灭，以及一个7段数码管的数字显示。说明：用P0口传送显示数据，P2.0位控制7端数码管是否显示。Class2

测试板LED数码管和单片机的连接(2)单片机P2.0P2.7P0.0P0.1P0.2P0.3逐位扫描2.译码方式

BCD码或十六进制码-显示代码的转换方式软件译码：利用软件查表法实现。硬件译码：利用硬件译码器（芯片）代替软件实现代码的转换。

BCD码4线—7段译码器/驱动器：74LS47用于共阳极数码管；74LS49用于共阴极数码管；锁存器/译码器/驱动器：MC14513、MC14494等。锁存器/译码器/驱动器，并能同时显示8位：ICM7218。74LS47

4线BCD码转7段数码管，具有译码器和驱动器的功能，适用共阳极数码管。25mABI/RBO

LT：试灯输入，当LT=0时，无论输入A，B，C，D为何种状态，译码器输出均为低电平，若驱动的数码管正常，则显示8；BI：静态灭灯输入，控制多位数码显示的灭灯所设置。BI=0时，不论LT和输入A，B，C，D为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极7段数码管熄灭；RBI：动态灭灯输入，当LT=1，RBI=0时，若A=B=C=D=0时，数码管不显示0，而是使译码器输出全1；RBO：灭零输出端，和RBI共用来消去不需要的零；74LS245三态输出的八组总线收发器，A、B为总线端，G为三态允许端，DIR方向控制端。GDIR工作状态LLB数据至A总线LHA数据至B总线HＸ隔离GND4.2.2LED数码管显示方法LED数码管显示有两种方法：静态显示动态显示a．动态显示动态显示接口电路把所有LED显示器的8段a-h同名端连在一起，而每一个数码管的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。显示方式CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，显示器是否亮由COM端决定，COM端由I/O控制的。动态扫描是指采用分时方法轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。b．静态显示

CPU对每位数码管输出一次显示代码后，数码管能够保持该显示结果，直到下次CPU输出新的显示代码为止。因此每一个数码管需要一个锁存器锁存显示代码。1LED静态显示接口技术a、相关芯片介绍b、软件译码显示接口电路c、硬件译码显示接口电路

74LS377

8D边沿触发器，E端和CLK端是控制端，E端为低电平时只要在CLK端产生一个正跳变，D0～D7将被锁存，并输出到Q0～Q7端。在其它情况下，Q0～Q7端的输出保持不变。74LS3738D锁存器，三态总线驱动输出；LS373的八个锁存器都是D型锁存器，OE为三态运行控制端，当锁存使能端LE为高时，输出端将随输入数据而变。当LE=0时，输出保持不变。OELEO74LS138

3-8译码器4位LED静态显示软件译码电路BCAY0Y174LS138Y2Y3S1S2S3&&&174LS37774LS37774LS37774LS377P0.7~0.0ALE8051WR74LS373P2.7~2.074LS244A0~A2A3~A5A6~A7A8~A92344位LED静态显示硬件译码接口电路74LS244高74LS377低高74LS377低74LS4774LS4774LS4774LS47+5vBCAY0Y174LS138S1S2S3&&&A0~A2A3~A5A6~A7WRA8~A91234练习1：7段LED的静态显示实现用74LS47、74LS373以及74LS245实现4位7段LED数码管的静态显示功能，四个数码管同时显示，相邻数码管显示数字相差1，并不断增加，从0到9，然后归0。要求在显示过程中能够暂停显示，暂停结束后接着停止时的数字显示。Opencode2_staticled2LED动态显示接口技术控制基本原理--视觉暂留原理

CPU定时（小于20ms）对LED显示器每位数码管输出显示代码，每个数码管分时工作（大于1ms）。虽然每次只有一个数码管显示，但由于人视觉的暂留效应，仍感觉到所有的数码管都在显示。4位LED动态显示电路BCAY0Y174LS138Y2Y3E1E2E31P0.0~0.7MCUP2.5~2.774LS245P2.0~2.2234动态显示实现功能同练习1，但采用动态显示完成。4个7段数码管的显示控制，4个数码管同时启动，程序启动时显示“0123”，每个1s，各位同时加1，即显示“1234”、“2345”、…、“9012”，数字超过9则回到0。Class44.2.3点阵LED

显示方法及接口技术点阵LEDMATRIX-8×8列号行号仿真器件：MATRIX-8×8点阵LEDProteus中有四种不同颜色的8×8点阵LED。其中：红色的为上列选下行选，其它颜色的为上行选下列选。所有的点阵都是高电平选中列，低电平选中行。即如果某一个点所处的列信号为高，行信号为低，则该点被点亮。列行列行实例：点阵LED测试1仿真采用蓝色点阵LED，P0口控制行选，P1口控制列选，P2.5口控制行列切换。动作：系统启动，P2.5口为高电平，点阵LED全亮，然后从下至上每行亮，如果P2.5口置低，则切换至从左到右每列亮；例程：Class6_matrixLED实例：点阵LED测试2仿真采用蓝色点阵LED，电路设计与测试1完全相同，学习利用动态扫描进行点阵LED的图形显示。动作：系统启动，显示上箭头；字模软件的使用；例程：Class7_matrixLEDIMG实例：点阵LED测试3仿真采用蓝色点阵LED，电路设计与测试1完全相同，学习点阵LED的图形滚动显示方法。动作：系统启动，由右向左滚动显示XATU；例程：Class8_matrixled动手练习：MATRIX8*8

实现数字、图形显示实现功能

用AT89C51、MATRIX8*8实现以下功能：1、显示数字0、4、6；2、显示左箭头；3、由按钮控制各个显示内容的更替；各数字、图形的显示实现方法4.2.4LCD图形点阵液晶显示器

LCD16022行16个字符5×8点阵

LCD128648行128个字符液晶显示屏是由若干个5×7或5×11点阵块组成，每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都是一个点的宽度；LCD1602低功耗、超薄、体积小，用于袖珍仪表及低功耗系统；可显示1行16个字符或2行16个字符，内置字符发生存储器，含192个不同的点阵字符图形；显示英文字符LCD1602仿真器件：LM016L序号管脚功能1VSS电源地2VDD电源正3VEE液晶显示偏压信号4RS数据/指令控制信号：1为数据，0为指令5RW读写选择端6E使能信号，读操作时高电平有效，写操作时下降沿有效LCD1602仿真器件：LM016L序号管脚功能7-14D0-D7数据总线实物有15、16引脚仿真器件无15BLA背光源正极16BLK背光源负极1602RAM地址映射图写操作>140ns>10ns<25ns>10ns>195ns>450ns>1000nsLCD1602指令说明

功能设置

功能设置用于设置数据接口宽度以及LCD显示屏的显示方式，应放在其他设置之前；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF**DL数据接口宽度标志DL=18位DL=04位DB4-DB7N：字符行数标志F：显示字符点阵字体标志NF显示行数字符点阵字体0015×80115×101*25×8读忙标志BF和ACE高电平下，BF和AC0-AC6被读入数据总线；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D001BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF内部忙标志BF=1模块进行内部操作，不接受任何外部指令及数据BF=0空闲AC0-AC6：地址计数器AC的当前内容地址计数器AC被CGROM、CGRAM、DDRAM公用，因此AC内容所指区域由前一条指令操作区域决定；只有BF=0时，读取的AC内容有效；显示开/关控制

设置1602是否显示；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCBD显示开/关控制标志D=1开显示；D=0关显示注意：关显示后，显示数据仍然保持在DDRAM中；C光标显示控制标志C=1光标显示；C=0光标不显示显示5×8点阵字符时，光标在第8行显示；5×10点阵字符，光标在第11行显示；光标不影响其他显示功能B闪烁显示控制标志

B=0不闪烁；B=1光标在所指位置交替显示全黑点阵和显示字符，频率0.4ms；输入方式设置

设置显示、光标移动方向和方式；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DSI/D=1读写字符后，地址指针加1；I/D=0读写字符后，地址指针减1；S=1数据读写操作后，屏幕平移；S=0数据读写操作后，屏幕不动；光标、屏幕位移设置

设置屏幕、光标移动方式，不影响DDRAM；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L**S/C=1屏幕画面平移一个字符位；S/C=0光标平移一个字符位；R/L=1向右移动；R/L=0向左移动；清屏

清显示指令将空位字符码20H送入全部DDRAM地址中，使DDRAM中的内容全部清除，显示消失；此时，地址计数器AC=0，自动增1模式；显示归位，光标或闪烁回到原点，显示屏左上角；该命令不改变移位设置模式；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D00000000001光标复位光标返回到地址00H；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0000000001*实例：1602静态显示字符1功能：用P0口、或P1口为1602送数据，P2.0-P2.1位作为控制线，单行静态显示字符“A”；学习写指令、写数据时序，送字符、指定显示位置的方法；Class9_LCD1602static实例：1602静态显示字符2功能：用P0口、或P1口为1602送数据，P2.0-P2.1位作为控制线，静态显示字符；第一行显示Proteus第二行显示isausefultool学习显示行控制方法；Class9_LCD1602static2实例：1602动态显示1功能：用P0口、或P1口为1602送数据，P2.0-P2.1位作为控制线，在第一行动态显示箭头，箭头在第一行内来回移动；学习动态显示控制方法；Class9_LCD1602dynamic作业2：1602动态显示2功能：用P0口、或P1口为1602送数据，P2.0-P2.1位作为控制线，在2行的两端同时显示反方向箭头，两个箭头向相反的方向移动，到末端后换向来回移动；演示效果Class9_LCD1602dynamic2作业2：1602动态显示3功能：用P0口、或P1口为1602送数据，P2.0-P2.1位作为控制线，采用1602的整屏移动功能实现文字的移动，按键控制移动方向；单行显示ProteusisausefultoolClass9_LCD1602dynamic3无字库LCD12864仿真器件AMPIRE128×64；显示汉字，可选择字体；带两个液晶驱动器，液晶驱动器为KS0108，每个驱动器控制64×64个点；LCD12864序号管脚功能1CS1左半屏片选端低电平有效2CS2右半屏片选端低电平有效3GND地4VCC电源5V0对比度调节6RS数据/指令控制：1为数据输入0为指令输入序号管脚名称功能7R/W读写控制线1-读出0-写入8E控制允许信号R/W为0时，下降沿锁存DB7~DB09~16DB0~DB7数据总线17RST复位信号低电平有效18Vout驱动电压输出端LCD地址映射图CS1CS2指令描述显示开/关设置

功能：设置屏幕显示开/关。DB0=H，开显示；DB0=L，关显示。不影响显示RAM中的内容。

3EH—3FHR/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHHHHH/L设置页地址功能：执行本指令后，之后的读写操作将在指定页内，直到重新设置。页地址就是DDRAM

的行地址，页地址存储在页地址计数器中，DB2-DB0可表示8页，读写数据对页地址没有影响，除本指令可改变页地址外，复位信号(RST)将页地址计数器内容清零。R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHLHHH页地址（0～7）DDRAM地址映像表如表所示012………616263DB0~PAGE0DB7X=0DB0~PAGE1DB7X=1……………………DB0~PAGE6DB7X=7DB0~PAGE7DB7X=8设置列起始地址功能：DDRAM的列地址存储在列地址计数器中，读写数据对列地址有影响，在对DDRAM进列读写操作后，列地址自动加一。40H-7FHR/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLH列地址（0～63）

设置显示起始行功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHH行地址（0～63）

AMPIRE128×64LCD的屏幕结构12864Page1Page8#B8H#BFH#40H#7FH#40H#7FH状态检测功能：读忙信号标志位(BF)、复位标志位(RST)以及显示状态位(ON/OFF)。DB7=H：内部正在执行操作；DB7=L：空闲状态。DB4=H：处于复位初始化状态；DB4=L：正常状态。DB5=H：表示显示关闭；DB5=L：表示显示开。R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLBFLON/OFFRSTLLLL写显示数据功能：写数据到DDRAM，DDRAM是存储图形显示数据的，写指令执行后列地址计数器自动加1。DB7-DB0位数据为1显示，为0不显示。写数据到DDRAM前，要先执行“设置页地址”及“设置列地址”命令。R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LH写入显示数据读显示数据功能：将当前显示的数据读出。R/WRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HH待读的显示数据屏幕结构12864Page1Page8#B8H#C0H#40H#7FH#40H#7FH欢迎光临安工业大学#BFH#BCH#BAH#BBH西#BDH基本操作时序①读状态输入：RS=L,R/W=H,CS1或CS2=H,E=H，输出：D0～D7=状态字②写指令输入：RS=L,R/W=L,D0～D7=指令码,E=H→L；③读数据输入：RS=H,R/W=H，输出：D0～D7=数据④写数据输入：RS=H,R/W=L,D0～D7=数据,片选CS1或CS2,E=H→L；

变量声明开始

初始化清屏上电置端口状态是否清屏?

页数

列数

行数(滚动显示)取显示数据显示结束?行列页处理结束

置LCD显示方式置显示数据字模提取软件Zimo仿真：LCD1602汉字显示实现功能

用AT89C51、AMPIRE12864LCD显示器实现以下功能：1、在LCD上显示两行汉字，字体为楷体，16×16欢迎光临西安工业大学2、通过按钮开关实现清屏等功能；C51的P0口作为数据传输，P2.0～P2.4作为LCD1602的控制线；myLCD1602Static仿真：LCD1602汉字滚动显示实现功能

在上一仿真结果的基础上，实现欢迎光临四个汉字在LCD液晶屏幕上的滚动显示输出；myLCD1602dym带字库LCD12864无仿真器件；只能显示宋体GB2312；只有1个液晶驱动器，显示为整体显示，不分左右两片，字符型液晶显示可分为串行方式和并行方式两种；带字库12864：SGX-12864-2H具有4位/8位并行，2线或3线串行多种接口方式，内置国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；显示分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字，及128个16×8点ASCII字符集；电压3V-5.5V，低功耗；

2MHz时钟频率；引脚意义1Vss电源地；2Vcc电源正；3V0对比度调整；4RS1，传输数据；0，传输指令；5RW1，读操作；0，写操作；6E使能信号；7-14三态数据线；15PSB1,并口方式；0，串口方式；17RESET复位引脚，低电平有效；18VoutLCD驱动电压输出端；19A背光源正；20K背光源负；17—1423456151617181920LCD12864清除显示

清显示指令将空位字符码20H送入全部DDRAM地址中，使DDRAM中的内容全部清除，显示消失；地址计数器AC=0；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D00000000001指令说明地址归位

设定DDRAM的地址计数器AC为“00H”，且将游标移到开头原点位置；该指令不改变DDRAM中的内容；RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0000000001X显示开/关控制RSRWD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCBD显示开/关控制标志D=1整体显示；D=0关显示；C游标显示控制标志C=1显示游标；C=0