第10章显示接口技术分析解析.ppt

第10章显示接口技术,本章主要内容,10.1LED数码管显示器10.1.1LED数码管的工作原理与结构10.1.2LED数码管的显示方式10.1.3LED显示器静态显示及应用实例10.1.4LED显示器动态显示及应用实例10.1.5LED的驱动能力10.2液晶显示器LCD10.2.1扭曲/向列型（TN）LCD的显示原理10.2.2液晶显示器的分类及主要性能10.2.3液晶显示器的特点10.2.4LCD的驱动方式10.2.5LCD显示器应用举例,10.1LED数码管显示器,10.1.1LED数码管的工作原理与结构LED显示器是由发光二极管显示字段组成。当某一发光二极管导通时，相应地点亮某一点或某一笔画，通过发光二极管不同的亮暗组合形成不同的数字、字母以及符号。通常七段LED数码管显示器有8个发光二极管，其中七个发光二极管构成一个“日”字，一个发光二极管用于显示小数点，这8个笔段分别用ah表示。LED数码管显示器分为共阴极和共阳极两种形式。,七段LED显示器的结构与引脚图,共阴极LED结构,共阳极LED结构,7段LED引脚,7段LED字型代码表,10.1.2LED数码管的显示方式,用单片机驱动LED数码管有很多方法，按显示方式分：有静态显示和动态显示两种方式。静态显示就是当LED数码管要显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。单片机只需将所要显示的数据送出后就不再控制LED数码管，直到下一次显示时再传送一次新的显示数据。静态显示的数据稳定、亮度高，占用的CPU时间少。动态显示就是一位一位地轮流点亮各位数码管。对于每一位LED数码管而言，每隔一段时间点亮一次，即CPU时刻对LED数码管进行数据刷新，显示数据具有闪烁感，,10.1.3LED显示器静态显示及应用实例,如图所示，一个一位共阳极静态LED显示器电路，只要在该位的段选选上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。这种显示方式接口，编程容易，管理也容易，付出的代价是占用I/O口线资源较多。,一位共阳极静态显示汇编源程序如下：,ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVSP,#40HMOVR0,#00HMOVP2,#0C0HLCALLDELAYMOVDPTR,#TABS1:INCR0CJNER0,#10,S2MOVR0,#00HS2:MOVA,R0MOVCA,A+DPTRMOVP2,ALCALLDELAYSJMPS1,;延时子程序DELAY:MOVR7,#20DA1:MOVR6,#100DA2:MOVR5,#200DJNZR5,$DJNZR6,DA2DJNZR7,DA1RETTAB:DB0C0H,0F9H,0A4HDB0B0H,99H,92H,82HDB0F8H,80H,90HDB0FFH;09的段码END,10.1.4LED显示器动态显示及应用实例,在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的，约为1ms左右，但由于人眼具有视觉暂停现象以及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，造成多位同时点亮的假象，达到显示的目的。,八位动态扫描LED显示器电路原理图,显示数字09的汇编源程序如下：,ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVSP,#40HS1:MOVP2,#01H;第0位显示“0”MOVP0,#0C0HLCALLDELAYMOVP2,#02H;第1位显示“1”MOVP0,#0F9HLCALLDELAYMOVP2,#80H;第7位显示“9”MOVP0,#90HLCALLDELAYSJMPS1DELAY:MOVR7,#20;延时子程序DA1:MOVR6,#100DA2:DJNZR6,DA2DJNZR7,DA1RETEND,10.1.5LED的驱动能力,每个发光二极管均有其额定工作电流（510mA），实际使用中在每个发光二极管回路中加限流电阻，使其工作在额定电流范围内。下面简要介绍选择LED驱动器时应注意的问题。显示器的亮度由段的驱动能力决定，段的驱动能力越强，通过发光二极管的电流就越大，其亮度也越高。对于静态显示器，当某位点亮时，此位中点亮的段通过恒定的电流；而对于动态显示器，此电流是以一定的脉冲形式出现的，其峰值电流不能真实反映二极管的发光亮度，而必须与脉冲占空比有关的平均值电流来考虑。段的驱动能力确定之后，位的驱动能力也随之确定，位的驱动电流为各段驱动电流之和。同样的驱动器，当其驱动静态显示器时，其亮度为驱动动态显示器的n倍，n近似为显示位数。所以要使动态显示器达到静态显示器的亮度，必须将驱动器的驱动能力提高n倍。,10.2液晶显示器LCD,10.2.1扭曲/向列型（TN）LCD的显示原理液晶是介于固态和液态间的有机化合物。将其加热会变成透明液态，冷却后会变成结晶的混浊固态。其物理特性是：通电时液晶分子排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。TN型液晶的分子长轴平行于玻璃电极而排列，且两块基片之间连续扭曲90。由于液晶的扭曲距离远远大于可见光的波长，所以垂直射入到基片上的偏振光在通过液晶盒的过程中，其偏振方向将随着液晶分子的扭转方向刚好旋转90。由此可知这种TN液晶盒放在两块平行的偏振片之间，光线就不能通过，即负性显示（Negativedisplay），若放在两块垂直偏振片之间，光线就可通过，即正性显示（Positivedisplay），下图所示的是正性显示的TN液晶盒。,TN型液晶显示器的电光效应原理,（a）无外加电压（V=0）,（b）有外加电压（VVth）,10.2.2液晶显示器的分类及主要性能,常见的液晶显示器从显示原理上主要分为扭曲向列型（TN）和有源矩阵型（AM）两大类；TN型的LCD又分为三种类型：TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD，它们的基本显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。AM型的LCD应用最为广泛的是TFT-LCD，其工作原理与TN系列LCD截然不同。液晶显示器按照显示方式又可分为字段式、字符点阵式、图形全点阵式等。除了黑白显示，还有多灰度和彩色显示。,10.2.3液晶显示器的特点,液晶显示器件都是利用在电压、电流或热的作用下，液晶分子的排列发生变化，从而引起其光学性能的改变而实现显示。不同类型的显示器件的工作原理各不相同。但液晶显示器的共同之处是：液晶显示器件本身不发光，只能对光起调节作用，因而只是一种被动显示器件。正因为它是一种被动显示器，所以工作时需要一定的背景光。液晶显示器件和其他显示器件相比有如下特点：（1）液晶显示器工作电压低，仅36V；且功耗极小(每平方厘米仅1080微瓦)，（2）液晶显示器可在明亮环境下正常使用（3）液晶显示器体积小、外型薄，为平板式显示器，使用极为方便（4）液晶显示器显示面积和字形大小以及字符的多少在一定范围内不受限制。（5）液晶显示器响应时间和余辉时间较长，为ms级，因而响应速度较慢。（6）液晶显示器本身不发光，在黑暗环境下不能显示，需要辅助光源。（7）液晶显示器的工作温度范围较窄，通常为10+60。,10.2.4LCD的驱动方式,一、字段式LCD的驱动方式字段式LCD常采用静态驱动方式。静态驱动是逐个驱动所有段电极，所有字段电极和公用电极之间仅在显示时才施加电压。二、字符点阵式LCD的驱动方式字符点阵式LCD常采用动态扫描交流驱动方式。动态扫描交流驱动方式也即时分割驱动方式，液晶字段分割成行列阵列，全段电极分为数组，将它们分时驱动，即采用逐行扫描的方式显示所需要的内容。三、全点阵图形式LCD的驱动方式在一些高端应用或有图形显示要求的系统中，以上所介绍的字段式LCD或字符点阵式LCD不再适用。因为这两种LCD只能显示数字或一些西文字母，对于中文字或图形信息无能无力。对于这样的要求，通常的解决方法是使用全点阵图形式LCD。,10.2.5LCD显示器应用举例,1602LCD与MCS-51单片机接口电路原理图,1602LCD,1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。,1602LCD管脚功能,1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令第714脚：D0D7为8位双向数据端。8位数据端传输数据和指令。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。,1602LCD指令集,1602模块的设定、读写、及光标控制都是通过指令来完成，共有11条指令。,LCD显示程序如下：RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.2DOUTEQUP0ORG0030HLOOP:MOVSP,#5FHACALLLCD_INIT;LCD初始化程序MOVDOUT,#80HACALLREADYMOVDPTR,#TAB1ACALLWRITEMOVDOUT,#0C0HACALLREADYMOVDPTR,#TAB2ACALLWRITEAJMP$,WRITE:MOVA,#00HMOVCA,A+DPTRCJNEA,#0FFH,S1AJMPEXITS1:MOVDOUT,AACALLWRITE1INCDPTRAJMPWRITEEXIT:RETWRITE1:SETBRS;发送数据CLRRWCLREACALLDELAYSETBERET,;LCD初始化LCD_INIT:MOVDOUT,#38HACALLREADYMOVDOUT,#01HACALLREADYMOVDOUT,#06HACALLREADYMOVDOUT,#0CHACALLREADYRET,；写LCD命令READY:CLRRSCLRRWCLREACALLDELAYSETBERET；等待操作完成DELAY:MOVDOU