第七章-7.2显示器接口技术.ppt

1,7.2.1LED显示器及其接口7.2.2LCD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（LightEmittingDiode）液晶显示器，简称LCD（LiquidCrystalDisplay）,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,7.2.1LED显示器及其接口,1.LED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,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，而位选线则分开接到各自的控制I/O线上，形成各位的分时选通。,21,图15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，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,29,7.2.2LCD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(liquidcrystal)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,LCM061A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32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,00H04H,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,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RAM78H-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,KKOUDATA7F00H：8155命令口地址AKOUDATA7F01H；8155A口地址BKOUDATA7F02H；8155B口地址.DISP：MOVR0，78H；显示数据首地址送R0MOVA，03H；A口、B口均为输出口MOVDPTR，KKOUMOVXDPTR，A；8155初始化MOVR3，00100000B；使显示器最左边位亮NEXT:MOVDPTR，AKOU；数据指针指向A口MOVA，R3MOVXDPTR，A；送扫描值MOVA，R0；取第一个显示数据的位置INCDPTR；数据指针指向B口,56,PUSHDPHPUSHDPLMOVDPTR,#DDSEGMOVCA，A+DPTR；取出字形码POPDPLPOPDPHMOVXDPTR，A；送出显示ACALLDELAY；调用延时子程序INCR0；指向下一个显示缓冲区地址MOVA，R3；取出位选字JBACC0，JIESHU；扫描到第六个显示器否？RRA；未到，扫描码右移1位MOVR3，A；保存位选字AJMPNEXT,JIESHU:RET,57,【例2】,58,RAM地址：7E00H7EFFH。I/O口地址：7F00H7F05H。,PA口为输出口，控制键盘列线的扫描，同时又是6位共阴极显示器的位扫描口。,PB口作为显示器段码输出口。PC口作为键盘的行线状态的输入口。,75452：反相驱动器7407：同相驱动器,59,1动态显示程序设计,8031内部RAM6个显示缓冲单元:79H7EH，存放要显示的6位数据。,8155H的PB口输出相应位的段码，依次改变PA口输出为高的位使某一位显示某一字符，其它位为暗。动态地显示出由缓冲区中显示数据所确定的字符。动态显示程序流程如下图：,60,动态显示子程序流程,61,显示子程序：,DIR：MOVR0,79H；置缓冲器指针初值,MOVR3,01H；位选码的初值送R3,MOVA,R3,LD0：MOVDPTR,7F01H；位选码PA口（PA.0位）,；最左边LED亮,MOVXDPTR,A,INCDPTR；数据指针指向PB口,MOVA,R0；显示数据A,ADDA,0DH；加偏移量（下条指令到表首间；所有指令占的单元数）,MOVCA,APC；根据显示数据来查表取段码,62,DIR1：MOVXDPTR,A；段码8155HPB口,ACALLDL1ms；该位显示1ms,INCR0；指针指向下一个数据单元,MOVA,R3；位选码送入A中,JBAcc.5,LD1；判断是否扫描到最右边的；LED，如到最右边则返回,RLA；位选码向左移一位，准备让;右边的下一位LED亮,MOVR3,A；位选码送R3中保存,AJMPLD0；,LD1：RET；,63,DB31H,6EH,1CH,23H,40H,03H,DB18H,00H,DL1ms：MOVR7,02H；延时1ms子程序,DL：MOVR6,0FFH,DL6：DJNZR6,DL6,DJNZR7,DL,RET,DSEG：DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH；共阴极段码表DB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71H,73H,3EH,64,2键输入程序设计,（1）判别键盘上有无键闭合,（2）去除键的机械抖动,（3）判别闭合键的键号,（4）使CPU对键的一次闭合仅作一次处理,键输入子程序的流程如下图：,键输入程序的功能有以下四方面：,65,键输入子程序流程,66,键输入子程序如下：,KEYI：ACALLKS1；调用判有无键闭合子程序,JNZLK1；有键闭合，跳LK1,NI：ACALLDIR；无键闭合，调用显示子程序,延,；迟6ms后，跳KEYI,AJMPKEYI,LK1：ACALLDIR；可能有键闭合，软件延迟12ms去抖,ACALLDIR,ACALLKS1；调用判有无键闭合子程序,JNZLK2；经去抖，判键确实闭合，跳LK2,ACALLDIR；调用显示子程序延迟6ms,AJMPKEYI；抖动引起，跳KEYI,LK2：MOVR2,0FEH；列选码R2,MOVR4,00H；R4为列号计数器,67,LK4：MOVDPTR,7F01H；列选码8155H的PA口,MOVA,R2;,MOVXDPTR,A;,INCDPTR；数据指针增2，指向PC口,INCDPTR;,MOVXA,DPTR；读8155HPC口,JBAcc.0,LONE；0行线为高，无键闭合，跳LONE，转判1行,MOVA,00H；0行有键闭合,首键号0A