段式液晶驱动

1021 2 1021 2 用用 SH79F32SH79F32 驱动静态段式液晶显示器驱动静态段式液晶显示器 1 1 引言引言 如今 液晶显示器在各种产品中得到了极其广泛的应用 其身影已遍及各行各业以及社会生活的各个角落 其中 段式液晶更是工控产品和部分小 家电或消费类产品开发中经常用到的器件 随着技术的进步 各种驱动芯片的出现和发展也使液晶的使用变得轻松 快捷 而且越来越多的 IC 厂商顺 应市场的需求和趋势 将驱动集成到各种单片机中 更加简化了开发人员的设计工作 本文将试着探讨如何应用 SH79F32 集成的 LCD 驱动器 驱动各种 段式液晶显示器 使其适应尽可能多的应用场合 并以静态驱动型的段式液晶 EDS815 为例 演示如何使用其液晶驱动功能 作此拙文 不当之处 还 望各位批评指正 2 SH79F322 SH79F32 的液晶驱动特性的液晶驱动特性 SH79F32 的 LCD 驱动器包含一个控制器 一个电压发生器 一个占空比发生器 及 4 5 6 个 COM 驱动管脚和 32 31 30 个 SEG 驱动管脚 驱动器 可编程为三种驱动模式 1 4 占空比和 1 3 偏置电压 4 32 1 5 占空比和 1 3 偏置电压 5 31 1 6 占空比和 1 3 偏置电压 6 30 另外 它还提供两种工作模式 电容型和 SLP 型 即低功耗模式 SH79F32 内建一个稳压源可以给 LCD 供电 如果单片机的电源超过 3 2V 内部稳压源会产生稳定电压 2 9V 给驱动器提供电源 如果电源电压低 于 3 2V 内部稳压源输出低于 2 9V 一般的 3V 液晶将不能显示在最佳状态 一些低压型的液晶除外 根据技术规格书的描述 当电源 VDD 3 6V 5 5V 时 应该在代码选项中打开 LCD 稳压源 同时 VP3 引脚要接一个电容 47 F 到电源地 当 3 0V VDD3 6V 时为开 此时 LCD 驱动电压是 2 9V VDD 3 6V 时为关 此时 LCD 驱动电 压是 VDD 似乎是说当如此设置时 LCD 电源会根据实际电压自动进行切换 如果是这样 那么这个选项配置还分出那四种情况就没有意义了 因为能 自动切换了还需要烧写配置吗 但如果不是这样 那么明明最后一列注着应用场合 VDD 3 6V 了 这里第二列这么写是什么意思呢 这其中的含义 我始终没想通 另外 8 1 3 的上面那副示意图的右侧注释似乎有误 个人以为应该是 VDD 3 6V 5 0V application 在应用中 一般地 电源系统要么是 5V 左右 要么就是 3 3V 左右 而且上下变动范围均在 1V 以内 变化范围跨越 3 0V 5 5V 的不多见 即使有 比如串联电池 也往往会对单片机的电源进行固定值稳压以降低功耗及提高准确度 稳定性 5V 的情况可以选择打开稳压源 3 3V 即 3 2V 3 6V 之间 似乎有些难以选择 如果打开 当电压小于 3 2V 时 显示效果可能不理想 如果不打开 当电压大于 3 2V 时又可能对液晶物理本身 不利 具体问题还得具体分析 假设最高电压可能达到甚至超过 3 6V 比如充满电的锂电池 且不对单片机电源进行稳压 另外 液晶厂家认为这个电 压对液晶性能及寿命有影响 有时候虽不会损坏 但可能会出现鬼影 那么为了保护 LCD 就必须降压 也就需要打开稳压源 如果液晶完全可以承受 3 6V 且不出现鬼影 根据个人以往使用经验 普通 3V 字段液晶基本会出现重影 那么可以关闭稳压源 这样基本就能保证液晶在整个工作范围内正 常显示 如果单片机电源电压被稳在 3 3V 左右 也就是说最高 3 3V 左右 那么要是打开稳压后 LCD 在整个工作电压范围内显示效果不佳 可以考虑关 闭稳压源而直接用 VDD 作为 LCD 的电压源 目标板其实就是这么使用的 或者不关闭并尝试向液晶制造厂商定制工作点低一些的液晶片 顺便提一下 Keil 的下载程序选项中选择 JET51 的电压与 LCD 稳压器的打开选择没有必然的关系 它只是 LCD 稳压器配置的一个应用实例 莫将 3 3V 5V 作为用户自 己的应用系统打开 LCD 稳压源与否的判定条件 LCDDriver 提供了两种工作模式 除了普通电容型工作模式 还有一种低功耗工作模式 SLP 实际上 所谓 SLP 模式 也是电容型的 只是它比 电容型普通工作模式省电 但这样的描述多少让人乍一看以为是有别于电容型的另一种模式 只支持电容型 也是一个美中不足 由于是电容型 使用 LCD 功能时 VP1 引脚和 VP2 引脚必须连接 0 1 F 的电容 CUP1 引脚和 CUP2 引脚也必须用 0 1 F 相连 此外 不论是否打开 LCD 的电压泵 这两 只电容是否都必须接 或者这两只电容的具体作用 技术规格书中未作阐述 稳妥起见 对于低压工作的系统 还是打开为宜 其他参数及用法可参阅技术规格书以及其他应用文档的描述 详见参考资料 3 EDS8153 EDS815 数码液晶显示器数码液晶显示器 EDS815 是四位 8 数码段式液晶显示器 静态驱动 驱动电压 3 0V 5 0V 视角 6 00 其外形图及真值表如下 该液晶只有一个 COM 端 引脚 1 和 40 实际是短接在一起的 其他所有的字段都单独连出引脚 在仪表中 这是一款比较常用的液晶屏 它的驱动 可以用单片机的 I O 口辅以若干门电路形成的脉冲信号来实现 比如 CD4055 具体方法非本文重点 此处略 4 SH79F324 SH79F32 驱动驱动 EDS815EDS815 的可行性的可行性 一般地 段型液晶的驱动有两种方式 动态驱动和静态驱动 所谓动态驱动显示 就是像素电极排布呈矩阵或变形矩阵方式 需用时间分割扫描方 式驱动 所谓静态驱动显示 就是每个像素均有单独的引出电极 驱动期间要持续施加电压 我们都知道 不论哪种驱动方式 都必须遵守的原则是 施加给液晶的应该是交流电场 并要求在这个交流电场中的直流分量越小越好 因为直流电场将导致液晶材料的化学反应和电极老化 从而迅速降低液 晶材料的寿命 SH79F32 支持 4 32 5 31 6 30 三种形式液晶驱动 且为 1 3 偏压 这三种其实就是动态驱动方式 如果我们定制的液晶是 4 5 或 6 个 COM 端 而 且 SEG 数目在 32 31 30 以内 可以方便地直接用 SH79F32 进行驱动 如果能支持 1 2 偏压 产品适用范围会更广 但如果 COM 端只有 3 个 或 者 2 个 抑或像上面提到的 EDS815 那样只有一个呢 不烦从 EDS815 入手看看能否解决 前面已经说明 原则上 只要施加在像素上的电场是交流的且直流分量尽可能小 就能正常点亮液晶 从每个单独的背电极 即某个 COM 端 来说 动态扫描时 与各个段脚形成的驱动信号也必须严格服从这个原则 那么 如果不考虑与其他背电极的分时扫描 该背电极也可以看作是间歇的脉冲静 态驱动 因此 该 COM 端的平均电压也应该接近零 所以也应当能用于驱动静态液晶 可能需要适当调整扫描的频率 本帖最后由 banian 于 2009 12 17 14 27 编辑 收藏 分享 banianbanian 2 发表于 2009 12 17 14 20 只看该作者 续续 我们可以用驱动波形图来论证此设想 由于中颖的资料中没有正常模式下的 LCD 驱动输出波形示意图 只好从合泰的资料中截 取一副插图来说明 从示波器获取图形比较麻烦 实际波形与图示基本吻合 而且图示比实际波形好看 注册会员 UID 579 帖子 12 技术 27 金钱 42 阅读权限 20 如上图示 以红线所示的一个周期区间为例 假设 VSS 为电压 0 VC 为电压 1 VB 为电压 2 VA 为电压 3 计算段脚与公共端之 间的平均电压 显然 最终平均电压为 0 所以 符合交流驱动的要求 那么 只要根据实际显示情况 调整驱动脉冲频率 LCD 时 钟参数 就能得到满意的效果 对于 SLP 模式 照此推理 也应当可行 同时还能调整 PLCON 参数来实现对比度调节 5 5 在在 SH79F32SH79F32 目标板上实验目标板上实验 EDS815EDS815 的软 硬件设计的软 硬件设计 为了验证上面的设想 利用 JET51 SH79F32 目标板 EDS815 液晶片来搭建试验平台 液晶引脚与单片机之间的具体接线如下图 其他部分直接利用目标板 电路图中略去 系统时钟使用 32 768kHz 晶振 JET51 电源选项为 5V 为调试方便 随便取了 P2 4 驱动 一只绿光 LED 作为状态指示 看门狗及 OVL 暂不考虑 程序很简单 目的就是将 LCD 全屏点亮 流程图略去 首先初始化 I O 口 将相应引脚配置成 SEG COM 功能 接着初始化 LCD 相关寄存器 最后打开点亮 LCD 延时一定时间后再熄灭 LCD 显示空白 而非关闭 LCD 再延时一定时间后再让 LCD 全屏显示 依此循环往复 因为 JTAG 口占用了 SEG3 SEG6 所以用 JET51 调试时 有 3 个笔段和 1 个小数点没有显示出来 低功耗模式 对比 度调节 LCD 时钟频率调节等对显示的影响非本文重点 此处就不做实验比较了 另外 用下载程序的方式运行程序 可以参考我的 第一篇体会的说明 1021 1 JET51 及 SH79F32 目标板用后感 的效果跟用调试模式运行程序的效果有差异 前者显示有些模糊 不知道是否跟电源有关系 因手边没有合适的外接电源 此现象还有待查证 但个人认为应该没问题 实物照片 调试模式运行程序 如下 程序分两个版本 我首先用汇编的 因为汇编不容易错 之后又写了个 C 语言的 均编译 调试及下载运行通过 因为程序量 小 未考虑程序的优化 只为实现目的而已 仅供需要的朋友参考 C 版本程序如下 include include void delay unsigned int void Init LCD void void Init IO void void InitialCpu void void LCD Offon unsigned char i unsigned char xdata SEG 32 at 0 x1E0 void main void delay 817 RSTSTAT 0 x00 Bin 00000000 CLKCON 0 x80 delay 100 InitialCpu delay 1640 while 1 RSTSTAT 0 x00 Bin 00000000 P2 4 1 LCD Offon 0 delay 1640 P2 4 0 LCD Offon 1 delay 2640 void delay unsigned int n 功能说明 延时子程序 其他说明 delay 20 n Tsys 输入 n 0 65535 输出 无 void delay unsigned int n unsignedint temp for temp n temp 0 temp RSTSTAT 0 x00 nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop nop void Init IO void 功能说明 初始化 IO 子程序 其他说明 输入 无 输出 无 void Init IO void P0 P1 P2 P3 P4 bit7 SEG32 SEG24 UN UN COM4 bit6 SEG31 SEG23 UN UN COM3 bit5 SEG30 SEG22 UN UN COM2 bit4 SEG29 SEG21 LED UN COM1 bit3 SEG28 SEG20 UN UN CUP1 bit2 SEG27 SEG19 UN UN CUP2 bit1 SEG26 SEG18 UN UN VP1 bit0 SEG25 SEG17 UN UN VP2 P0SS 0 xff Bin 11111111 P0 shared as seg 25 29 P1SS 0 xff Bin 11111111 P1 shared as seg 17 24 P0CR 0 xff Bin 11111111 输出 用于 LCD SEG P0PCR 0 x00 Bin 00000000 上拉电阻关闭 P0 0 x00 Bin 00000000 P1CR 0 xff Bin 11111111 输出 用于 LCD SEG P1PCR 0 x00 Bin 00000000 上拉电阻关闭 P1 0 x00 Bin 00000000 P2CR 0 xff Bin 11111111 P2 4 输出 辅助状态灯 P2PCR 0 x00 Bin 00000000 P2 0 x00 Bin 00000000 P3CR 0 xff Bin 11111111 无用 P3PCR 0 x00 Bin 00000000 P3 0 x00 Bin 00000000 P4CR 0 xff Bin 11111111 输出 P4PCR 0 x00 Bin 00000000 P4 0 x00 Bin 00000000 void Init LCD void 功能说明 初始化 LCD 子程序 其他说明 输入 无 输出 无 void Init LCD void unsignedchar i 使能 LCD 模块 LCDCON 0 x20 Bin 00100000 P4 共享为 VP2 1 CUP2 1 和 COM1 4 占空比为 1 4 PUMP LCDCLK 4 PLCON 0 x00 Bin 00000000 LCDCLK 0 x00 Bin 00000000 PLCON 0 x0f Bin 00001111 设置 PLD LCDCON 0 x10 Bin 00010000 开启 LCD PUMP delay 1000 延时 LCDCON 0 x80 Bin 10000000 使能 LCD 模块 显示内容初始化 for i 0 i 32 i LCD 全部显示 SEG 0 x0f Bin 00001111 void LCD Offon unsigned char i 功能说明 点亮或熄灭 LCD 子程序 其他说明 输入 1 点亮 0 熄灭 输出 无 void LCD Offon unsignedchar i unsignedchar t t i if t 0 for i 0 i 32 i LCD 全部不显示 SEG 0 x00 Bin 00000000 if t 1 for i 0 i 32 i LCD 全部显示 SEG 0 x01 Bin 00001111 void InitialCpu void 功能说明 系统初始化程序 其他说明 输入 无 输出 无 void InitialCpu void EA 0 关闭全中断 PSW 0 clearPSW Init IO Init LCD EA 1 开启全中断 汇编程序如下 小程序还是建议初学的朋友用汇编 有益无害 ORG 000H AJMP MAIN ORG 0003H RETI ORG 0090H MAIN MOV 0B2H 80H MOV 0E3H 10H MOV 0F8H 00H spsta MOV 95H 00H adch mov 0adh 0ffh p1ss mov 0aeh 0ffh p0ss mov 0e1h 0ffh p0cr mov 0e2h 0ffh p1cr mov 0e3h 0ffh p2cr mov 0e9h 00h p0pcr mov 0eah 00h p1pcr mov 0ebh 00h p2pcr mov 0f7h 01h xpage mov r0 0dfh 0 x1e0 mov r6 20h D32 inlop inc r0 mov a 0fh movx r0 a djnz r6 inlop mov 0f7h 0h mov 0abh 20h lcdcon mov 0ach 00h lcdclk mov 0afh 0fh plcon orl 0abh 10h pumpon MOV R2 03H 130D LP1 MOV R4 64H 255D LP2 DJNZ R4 LP2 DJNZ R2 LP1 orl 0abh 80h MAINLOP MOV R2 43H 130D LEDLP1 MOV R4 64H 255D LEDLP2 DJNZ R4 LEDLP2 DJNZ R2 LEDLP1 CLR P2 4 acall lcdon MOV R2 43H LEDLP3 MOV R4 64H LEDLP4 DJNZ R4 LEDLP4 DJNZ R2 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