6医学仪器的显示器

1、第四章 医学仪器的显示器4.1 概述医学仪器显示系统是微机式医学仪器重要的交互界面，是医生进行诊断与治疗的主要信息来源。现代医学仪器，一般都具有字符显示和图形显示两种功能。医学仪器显示系统由显示器件和相应的控制与接口电路构成，其发展是和显示器件技术的发展休戚相关的。在20世纪50年代以前，显示系统主要由LED发光二极管提供一些简单的字符显示和由类似于示波器提供的波形显示，远不能满足医学仪器显示界面复杂性的需要。20世纪50年代，第一台图形显示器在麻省理工学院林肯实验室旋风号微机上开发成功，它对于图形显示是一个重要的突破，对于医学显示系统的发展是一个重要的里程碑。20世纪60年代中期开发的随机扫

2、描显示器具有较高的分辨率和对比度，但由于需高速处理器进行刷新，其价格十分昂贵。直到20世纪60年代末期，在一些高档医学仪器中才见其应用。20世纪70年代中期，由于固态RAM的出现，基于电视技术的光栅图形显示器开始应用，随着其技术的不断完善而成为当今大型医用仪器显示器的主流。20世纪80年代可以说是显示设备发展的全盛时期，LED一直是便携式医学仪器的主要显示设备。自20世纪70年代中期开始到1991年诺贝尔奖授予法国物理学家 P . G . Gennes 以来，液晶应用技术不断趋向成熟，从而解决了长期困扰人们的低功耗，便携式医学仪器的显示问题。4.2 阴极射线型（CRT）显示系统 CRT的基本常

3、识.1 组成CRT显示器主要由阴极射线管(CRT)组成，阴极射线管又称显像管(Picture Tube)，其内部构造又细分为电子枪、荫罩板、玻璃荧光幕(内侧覆盖着荧光材料)等显示器的心脏。目前市面上所能见到的都是彩色显像管显示器黑白显像管已经很少看到。1. 电子枪电子枪所发射的电子束为阴性电子，阴性电子束在射出之后会受到荧光屏的阳极牵引而投射在指定位置，这就是电子枪的基本运作原理。电子枪聚焦之能力大幅影响影像画面的锐利度，一般而言，玻璃荧光幕愈平坦，在四个角落聚焦的难度就愈高。电子枪2. 荫罩板（Shadow Mask）荫罩板是一片金属，上面布有许多小孔，以让电子枪发射的电子束通过，经过它的过

4、滤、聚集，就能正确地引导电子束撞击玻璃荧光屏背面的磷光点而产生影像。.2 基本原理1. 影像的产生电子枪发射出电子束，通道荫罩板的遮挡或导引，将电子束打在玻璃荧光幕上，让它表面上的荧光点发光，产生我们所看到的影像画面。计算机则在显示之前，先由显卡读取显存中的数据，将数字影像数据转换为显示器所能接收的信号，再通过信号接头把信号传至显示器，显示器内部的控制电路会根据信号调整电子枪，将电子束正确地打在玻璃荧光幕表面的荧光点上。所有影像画面都是通过电子枪从左至右、由上而下，将电子束精确打在每个荧光点上而成像，由于扫描速度非常快，所以人眼不会感觉到这个逐点感光的过程。2. 单色显像管（CRT）由电子枪、

5、荫罩板、玻璃荧光幕组成，通过单色显卡(MPG)读取显存中的数据，再经过9针的D形头将信号传给显示器内部。3. 彩色显像管（CPT- Color Picture Tube）同样由电子枪、荫罩板、玻璃荧光幕(红、绿、蓝 RGB三原色)组成。不同的是，它由彩色显卡(VGA Card- Video Graphics Array 视频图像阵列)读取显存中的数据，通过15pin的D形头，将信号传给显示器的电路，控制电路再根据信号调整电子枪，将获取的三原色信号以不同的强度加以混合，重现彩色画面。.3 基本常识1. 垂直刷新率（Vertical Frequency）即显示器从上至下扫描以线画满显示器的速度，又

6、称“刷新率”或“垂直率”，它表示显示器每秒钟能显示几张画面。该数值一般在50-160HZ之间。如果扫描速度不够快，画面就会出现闪烁。因此，垂直刷新率越高，画面就不容易产生跳动，对眼睛造成的负担越小。2. 水平频率（Horizontal Frequency）显示器从左至右扫描以点画出水平线条的速度，即每秒所能扫描的线条数。显示频率是关系到显示画面稳定与否的重要参数，因此其数值越大越好，一般为30-95kHz之间。 阴极射线型（CRT）显示系统CRT显示器图文并茂,显示功能非常强，是一种较为完善的显示器，但这种显示器体积大、造价较高，目前主要用于必须显示图形和表格的大中型智能仪器中。例如：数字示波

7、器、逻辑分析仪、频谱仪等。CRT显示器的显示原理可分为光栅扫描式和随机扫描式两种类型。光栅扫描式：光栅扫描式与电源的扫描方式相同，所以又称电视式。光栅扫描还可以进一步分为字符工作模式和图形工作模式。光栅扫描显示器控制灵活，并且可以生成多种色彩高逼真度的图形，随着半导体存储器价格降低，光栅扫描显示器的应用范围正越来越广。随机扫描式与示波器的扫描方式相同，所以又称示波器式。随机扫描显示器划线速度快，分辨率高，但较难生成多种辉度和色彩。本节分别介绍光栅扫描字符显示系统、光栅扫描图形系统和随机扫描图形系统。.1光栅扫描CRT字符显示系统现代医学仪器常用光栅扫描电磁偏转显示器来显示波形与字符，采用通用微

8、机的监视器。专用的医学仪器如心电床边监护仪，为了降低成本，一般采用最便宜的单色低密监视器。1、光栅扫描CRT字符显示原理光栅扫描包括行（水平）扫描和帧（垂直）扫描。由视频信号控制的电子束，在行扫描偏转信号和帧扫描偏转（行频、场频）信号的共同作用下，从左上角开始作横过荧光屏的水平扫描。当电子束到达荧光屏的右端时被消隐，并返回左上角的起始端，然后进行下一行扫描。行扫描过程在垂直偏转信号的作用下，从上到下扫过整个荧光屏，当电子束扫到右下角时又被消隐，并返回左上角的起始端，开始下一帧的扫描过程。字符是以点阵的形式显示在屏幕上的，在上述电子束扫描过程中，含有字符信息的点阵码（视频信号）控制着电子束的强弱

9、，使屏幕中各象素点或以亮点或以黑点的方式出现，使屏幕出现待显得字符信息。 逐行扫描方式示意图上图所示的是在逐行扫描方式下的光栅扫描，标准场频为50Hz、场周期为20ms，行频为15.625kHz，行周期为64s 。在逐行扫描情况下，帧频即为场频，每场最多有扫312条扫描线的时间。因为加扫和消除要用去24条扫描线的时间，所以显示288条扫描线。在数字电路控制下，若用二进制控制信号，则显示256条扫描较方便，其他扫描时间都令其亮度消隐。光栅扫描CRT字符显示系统主要由显示器RAM、字符发生器、并/串移位器、混合电路以及逻辑定时电路等几部分组成。其原理图可用4-1来说明。 图4-1 光栅扫描CRT字

10、符显示系统框图为了保持显示信息的稳定并且没有闪烁，应以一定速率（一般为50/60Hz）循环地调用待显字符点阵信息反复地对CRT进行扫描。因而需要一个显示缓冲存储器RAM（简称显示RAM），提供一帧所需要的全部字符需要的全部字符信息。为了减少显示RAM的容量，显示RAM不保存字符的点阵信息，而保存字符的ASCII码。因此为了在屏幕上形成字符点阵，还要求有一个存储字符点阵信息的字符发生器（通常称字符ROM）。各种字符的ASCII代码从显示RAM中读出。送到字符ROM中作为选择对应这个字符点阵码的字符ROM的地址。从字符ROM中取出的点阵码是并行比特，而反馈给CRT的数据应该是串行比特，为此还有一个

11、位移寄存器把并行的代码比特转换成串行代码比特输出。除此之外，串行代码的输出还应与光栅扫描同步，以保证每个字符都在荧屏的确定位置上出现，因此还要使串行代码与水平、垂直同步信号经混合电路混合，最后才能形成视频输出。上述CRT点阵字符显示与LED点阵字符基本原理是相近的。若CRT点阵字符采用57点阵，为了使字列之间留有一定的间隔，每一个字符实际占用710点阵，其中下方多空一点行，以备画点划线之用。CRT点阵字符显示与LED点阵字符显示的过程也存在着很大区别。LED字符显示是逐字显示的，而CRT字符显示采用的是电视式逐行扫描方式，因而，其显示顺序是自左而右显示出每一排文字各个字符的同一点行。若字符采用

12、710点阵，则在扫描完10行之后，每一排文字才同时被完整显示，其扫描过程如图4-2所示。图4-2 CRT字符的扫描显示过程示意图2、双行缓冲器工作方式为了便于说明，设屏幕含有25个字符行（2510250点行），每一字符行含80个字符（807560点），则每帧含25802000字符（25025014万显示点）。即显示RAM应有2KB的容量。若帧频取50Hz，显示RAM向字符发生器每秒传输5080251000000个字符，传输数据的速率是很高的，因此需要用DMA方式传输。同时，为了保证系统能连续工作，显示RAM的读出普遍采用双行缓冲工作方式。图4-3是显示RAM的双行缓冲方式的工作的示意图。 图4

13、-3 显示RAM的双行缓冲工作方式在显示RAM把显示信息传输到CRT显示器时，设置一对能容纳80个字符的行缓冲器，其中行缓冲器1寄存数字行字符，行缓冲器2存偶数字行字符。假定第一个字行已存于行缓冲器1，但行缓冲器一旦接通向字符发生器逐个传输字符数据时，DMA就迅速地重新装满行缓冲器2。当第一行字符传输完毕之后，两个行缓冲器对换其工作，开始传输第二行字符，同时由DMA将第三行字符输入到缓冲器1。如此反复，直至全部字符行都被传输出去并显示为止。由于DMA装满一个缓冲器所需的时间比另一个行缓冲器空出来的要少，从而就保证了系统的连续工作。3、系统的定时CRT中各个字符显示的位置应与显示RAM中的字符A

14、SCII码的地址严格一一对应。这需要系统的定时电路给予保证。定时电路由字时钟、字符计数器、字行计数器等组成，图4-4是字符生成定时系统示意图。图4-4 字符生成定时系统示意图在字符行缓冲器中暂存有两行待显字符的ASCII码，每行字符在字时钟的驱动下，逐个输给字符发生器。由于CRT显示方式是以点行为单位逐行显示（每字行含10点行），所以，行缓冲器中的80个字符要输出10次，因此在字符计数器之后设立十进制点行计数器。寄存在行缓冲器中的这些ASCII码字符在字时钟的驱动下逐个被逐个输送出作为字符发生器的高位地址，同时，字时钟经字符计数器产生行同步脉冲。点行计数器输出作为字符发生器的低位地址，并使点行

15、计数器的溢出信号作为一行字符传输完毕信号，这样就保证每行字符向字符发生器循环发送10次。由于有点行计数器的存在，使得字符发生器在第一个循环里，传输的内容是该行80个字符的第一点阵行的点阵码，在第二个循环里，传输的内容是该行80个字符的第二点阵行的阵码，其余类推。点行计数器的输出还接有字行计数器，以便生成帧同步信号。字符发生器输出的字符点阵码（七位），在字时钟的作用下，还同时并行装入移位寄存器，在点时钟的作用下，移位寄存器又将该点行码串行输出，此时点行计数器保持不变，重复上述过程，直至完成这一点行相应点行码变换为串行输出为止。此时点行计数器加一输出，又重复上述操作，完成这一行字符下一点行码的变换

16、与串行输出，待点行计数器加一输出计满复位后，便完成这一行字符每一点行码的变换与串行输出。接着字行缓冲器输出其中另一字符缓冲单元中字符的ASCII码，供同样的变换为相应的串行点阵码输出。同时，DMA迅速由显示RAM快速读入下一行待显示字符的ASCII码，并将它写入字行缓冲器已空出的字行缓冲单元内，供显示再下行字符用。这样，字行缓冲器边输出某一字行，边输入缓存下一字行，重复地交换上述操作过程，就完成所有字符行的串行点阵码的交换与输出。4、CRT显示电路的组成由上述分析可以看出，CRT显示电路的控制电路是复杂的。为方便设计，许多厂家已制作了许多专供控制CRT显示器用的大规模集成CRT控制器（CRTC

17、）。在使用现成的CRTC时，一般还需要陪用适当的支持电路，如字符发生器等。典型的CRT控制器有Intel8275CRTC和Motoroia6845CRTC。图4-5右边部分与CRT显示器相连。其中字符计数器，点行计数器，字行计数器，行缓冲器的功能与前述基本一致，但具有可编程功能。8275允许编程范围是每行显示180个字符，每帧164行字符，每行的点行数为116等。除此之外还提供各种视频控制信号，例如：HRTC（水平回扫定时）、VRTC（垂直回扫定时）、RVV（视频倒相）等。由8275CRTC组成的光栅扫描显示系统如图4-6所示，CPU可用程序访存操作方式随时将待显字母的ACSII码写入显示RA

18、M中，更新显示内容。同时系统用DMA方式定时地依次读出显示RAM中的内容至8275的行缓冲器中。DMA传输的过程是将来自CRTC的DMA请求信号（DRQ）传输给CPU，并将来自CPU的响应信号（DACK）传输给CRTC。然后，利用微处理器让出的总线，从显示RAM中特定的存储单元开始，快速地将一定数量的字符块传到8275的行行缓冲器中。图4-5 8275CRTC内部结构框图图4-6 8275组成的光栅扫描字符显示系统当开始把最后一行字符传输到8275的行缓冲器中时，8275将向CPU发出中断请求，CPU确定中断源是8275时，便调用中断服务程序，在系统回程这段时间内，使8275DMA控制器重新预

19、置起始地址及终点计数器参数，以便执行下一个显示刷新周期。.3 光栅扫描CRT图形显示系统在字符光栅显示系统中，显示RAM中存放的是字符的ASCII码，所以必须经字符发生器变成相应的点阵码才能传输至显示器，显示器显示内容与显示RAM存放内容关系如图4-7（a）所示。而在图形显示系统中，显示RAM存放的是由软件形成的图形点阵，显示RAM中每个存储单元中的每个位数都与显示屏上的某一象素点一一对应，其关系如图4-7（b）所示。所以图形光栅显示系统中不再需要字符发生器。图4-7 显示RAM的内容与显示器显示内容的关系从显示RAM读出一位的时间应与该电子束扫过一个象素点的时间相同，大约100ns，这对普通

20、存储器是困难的。但对存储器的访问一般都是以字节为单位进行的，我们可以每次读出一个字节作为8个连续的像素点，再由高速的并行一串行转换电路将这8位串行输出。这样存储器的速度就可以降低8倍。光栅扫描CRT图形显示系统原理框图如图4-8所示。设该屏每行512个像素点（占64字节），共有256点行，则全屏约含有13万个像素点，显示RAM容量应为16KB。在刷新过程中，微处理器系统可通过地址缓冲器依次寻址，使显示RAM诸存储单元通过数据缓冲器，顺序地写入已由软件生成的待显图形的点阵数据，更新其中的信息。显示过程中，在字时钟的作用下，通过字时钟计数器和行计数器形成的地址，依次寻址显示RAM各存储单元，按直接

21、访存方式顺序按字节读出其中的数据信息供给给移位寄存器。这些数据信息由字时钟并行装入移位寄存器，并由点时钟将它串行移出。这样依次逐行按顺序装入，再经并行-串行转移，便可反复地刷新显示屏上的图形。 图4-8 光栅扫描CRT图形显示系统原理框图.4 随机扫描CRT图形显示系统随机扫描图形显示是采用示波器的X-Y现实原理，即分别向CRT水平和垂直输入端加以连续变化的电压信号，通过控制电子束的偏转便可形成连续的各种形状的光迹。如果在栅极上加入适当的消隐脉冲，则可构成不连续的线条，形成各种字符和图形。满足医学仪器所需的曲线和字符的显示。1. 字符显示原理我们用点阵法来产生字符，如把字符阵列定义为57点阵，

22、阵列中每一个点对应一个坐标，其中心位置为原点，确定点字符的位置。其他点的坐标，相对于原点坐标而言，如下图所示。因为微机控制字符点的位置是由数据线给出的，通过D/A转换得到相对于原点的模拟偏转电压来控制的。对于57点阵的阵列，用3位数据线通过 D / A 转换即可达到要求，其 D/A 转换码如表所示。现把8位数据线作图5.3所示的分配，D7,D6,D5送给Y轴D/A转换器，转换得到的电压控制 Y 偏转板，D4,D3,D2,经D/A转换送给X轴偏转板，D1控制明暗。这样就可得到每一个点矩阵的特征码。根据57的点矩阵，我们可以设计字形，例如，数字0的矩阵如右图。例如，字符“0”的特征码序列由F6,F

23、2,EE,CA,AA,8A,6A,4A,2E,32,36,5A,7A,9A,BA,DA ,90构成。其中90的特征码是字原点坐标。因为 D 1=0，所以电子束虽然打在字符的中心，但是不亮。字符特征码被固化在EPROM中，当需要某个字符时，则顺序把字符特征码读出。2.曲线显示原理一般曲线水平方向显示时间变化，在显示器的X偏转板上常加一个锯齿波电压，硬件上由计数器产生。例如，若把一个10位计数器接到10位的 D/ A 转换器上，转换电压加在 X 偏转板上，扫描点在荧光屏上从左到右移动。当显示器清零时，扫描点转到荧光屏左侧，然后等时间间隔地读取曲线 RAM 的数，每取一个数，令计数器加1，到计数器计

24、满即读了1 k 个数，这时扫描点处在荧光屏的最右侧。扫描点沿X轴向与时间呈线性关系移动。 要显示的信号经A/D转换，存在曲线RAM中，显示时每取一个RAM数据，经D/A转换，加在Y偏转板上，就能在荧光屏上显示该信号的曲线。图4-9是适用于单值函数信号波形的CRT显示系统。待显示的连续时间函数波形信号A（t），须先经A/D转换器按一定的速率转换为离散的数字信号A(n)，然后通过对地址缓冲器依次寻址显示RAM内的存储单元，将A(n)通过数据缓冲器顺序写入。图4-9 单值函数信号波形的CRT显示系统在显示时，定时与控制器电路产生显示时钟计数码，这组计数码一方面用于依次寻址显示RAM内各存储单元，并读

25、出其中存储的波形数据供给与其级联的D/A转换器，以产生垂直偏转信号Y（t）；另一方面这组计数器码同时供给与CRT水平偏转相级联的D/A转换器，形成水平偏转信号X（t）。实际Y（t）表现为被测波形的轨迹，而X（t）表现为可用于XY显示的扫描锯齿波。由于X（t）和Y（t）都于显示时钟同步，所以，它们共同决定电子束在荧光屏上移动所形成的波形（即被存储的波形）。为了使显示的图形稳定不闪烁，显示时钟的频率应该足够高。在上述系统中，欲同时显示两个波形数据A（n）和B（t）也是不难实现的。可将显示RAM的容量加倍，依次写入待显示的波形数据A（n）和B（t），即当A9置为0时存入A（n）, A9置为1时存入B

26、（n）。这样在读出时，便可实现在同一荧光屏上交替地显示两个不同的信号波形。上述显示方式会使两个波形交叠在一起，如果让波形A（t）占用荧光屏的上半部分，波形B（t）占用荧光屏的下半部分，可以事先将两组波形数据A（n）和B（t）中的每一个数据都右移一位（即除以2），接着将A（n）内的每一个数据的最高位置为1，将B（n）内每一位数最高位保持为0。这样处理后的信号A（t）和B（t）便能分别显示于荧光屏的上半部分和下半部。4.3 液晶显示器 液晶显示器概述20世纪60年代初，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。经过反复测试，1968年美国无线电公司（RCA）的海麦尔（Heil

27、meier）发现光电效应后，人们对液晶结构，特性和应用的认识得到了飞跃发展。在自然界中，大部分材料随温度变化只呈现固态、液态和气态三种状态。液晶（Liquid Crystal）是不同于通常的固态、液态和气态的一种新的物质状态，它是能在某个温度范围内兼有液体和晶体两者特性的物质状态，故又称为物质的第四态。1. 基本原理液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）于1888年发现的。他在测定有机物的熔点时，发现某些有机物（胆甾醇的苯甲酸酯和醋酸酯）熔化后会经历一个透明的呈白色混浊液体状态，并发出多彩的珍珠光泽，只有继续加热到一定温度后才会变成透明清亮的液体。次年，德国物理学家莱曼（O

28、.Lehamann）发现这些混浊的液体在显微镜下显示出晶体特性，因此莱曼将其命名为“液态晶体”。液晶是一种介于固体和液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶为向列项（nematic）液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1-10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90排列，产生透光度的差别，如此在电源接通与断开（ON/OFF）时产生明暗区别，依此原理控制每个象素，便可构成所需图像。图4-10 液晶显示的分子结构液晶显示原理如图4-11所示。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时

29、，光线透过偏光板跟着液晶作90扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色（图4-2a）。当玻璃基板上加电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下放偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色（图4-2b）。液晶显示器便是根据此电压值使面板达到显示效果的。 液晶显示器件（LCD）的面板结构如图4-12所示。LCD面板厚度不到1cm，由20多种材料及元件构成。不同类型LCD所需材料也不尽相同，基本上LCD结构如同三明治，一个液晶盒（包括玻璃基板，彩色滤光片，偏光板，配向膜，印刷电路板等材料），当灌入液晶材料后，就形成了液晶显示器件。2. 液晶显示器件的优点信息显示技术随着信

30、息社会的发展而变得越来越重要，在信息显示技术中，液晶显示器件与其他类型的显示器相比较有如下优点；1)平面型显示，体积小，重量轻，便于携带；2)驱动电压低，功耗小；3)工作寿命长，可在5万h以上4)不合有害射线，对长期在其周围工作的人体健康无危害；5)被动显示，不易被强光冲刷，外界光越强则显示越清晰，可以在明亮环境下显示6)易于驱动，能用大规模集成电路直接驱动，电路接口简单：7)结构简单，没有复杂的机械部分等。 液晶显示模块液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件，英文名称叫LCD Module，简称LCM。液晶显示器件是一种高新技术的基础

31、元器件，虽然其应用已很广泛，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难、特别是点阵液晶显示器件，使用者更是会感到无从下手。特殊的连接方式和所需的专用设备也并非人人了解，故此液晶显示器件的用户希望有人代劳，将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统。从广义上说，凡是由液晶显示器件和集成电路装配在一起的部件都属于“模块”，但实际上我们常说的“模块”主要是指应用点阵液晶显示器件装配的点阵液晶显示模块，几乎所有通用型点阵液晶显示器件都是加工成模块后才供给用户的。 液晶显示器的工作原理液晶显示器件LCD的显示原理是：具有偶极矩的液晶棒化分子在外加

32、电场的作用下，其排列状态发生变化，使得通过液晶显示器的光被调制，从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。采用表面排列技术，把玻璃电极进行表面处理，使液晶分子在液晶盒内的排列方向呈现90扭曲。当线性偏振光进入液晶盒时，偏振面旋转90；当电极间加上电场后，由于正介电各向异性液晶分子的取向具有电场方向一致的性质，这时扭曲结构消失，它的旋光作用也消失，使得线性偏振光可以通过液晶盒。去掉电场后，液晶分子排列恢复扭曲结构，又使线性偏振光的偏振面旋转90，该效应称扭曲效应。这种效应由分子的介电力矩造成，因而所需电压极低，通常只有3V，电流极微，一般小于1或几个微安。这使得TN型液晶器件功耗极低，是目前最有发

33、展前途和用得最广的液晶显示器件。液晶显示器主要参数有响应时间、余辉、阈值电压、对比度等。具体说明如下。响应时间-从加上脉冲电压起,到光透过率到达饱和值的90%时所需时间。余辉-从去掉脉冲电压到光透过率减少到透过值的10%时所需的时间。阈值电压-使液晶分子按电场作用排列状态发生变化的最小电压。对比度 在0V时光通过率与工作电压下光通过率的比值。4.4 液晶显示器的控制与接口电路液晶显示器又分为笔段型、字符型和图形液晶显示器三种，不同的液晶显示器有不同的控制于接口电路。 笔段型液晶显示器的控制与接口电路笔段型显示器主要用来显示数字,也可以显示西文字母及某些字符,个别的笔段型显示器还可以显示简单的汉

34、字,其控制模块按显示的驱动方式分类如图：静态1位控制显示模块常见的有CD405X系列,是1位BCD ,七段译码 LCD 驱动电路,采用 CMOS 工艺和静态驱动方法,内含电平转换,译码、驱动电路,在进行液晶显示控制时,需外加振荡电路。CC14543在CD4055基础上增加了数据锁存功能,与 CD 4054功能类似,引脚如右图所示,真值表如表所示。 字符型液晶显示器的应用字符型液晶显示器是一种专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示器，也是本章学习的重点。点阵字符型液晶显示模块包括控制器、字符发生器、译码驱动器等部分，可以直接与微处理器接口，或者外挂在计算机总线上，接口电路较为简单。点阵字

35、符型液晶显模块的种类繁多，在此以20字x 2行点阵字符液晶显示模块为例，介绍点阵字符型液晶显示模块的电路特性、软件特性、接口技术及应用实例。.1 点阵字符型液晶显示模块的电路特性1. 点阵字符型液晶显示模块的特点20字x 2行点阵字符型液晶显示模块可以与8位或4位微处理器直接接口，其内置式字符发生器ROM可提供160种符合工业标准的字符，包括全部英文大小写字母、阿拉伯数字，以及32个特殊字符或符号，其内置的RAM可以根据用户需要，由用户自行设计字符或符号，其指令系统为用户提供了方便的操作指令，点阵字符型液晶显示模块采用了+5v单电源供电，功耗低。2. 点阵字符型液晶显示模块的引脚排列20字x

36、2行点阵字符型液晶显示模块的引脚排列如图所示，这种类型的液晶显示模块的各引脚名称、功能及用法如表所示。4.4-1 点阵字符型液晶显示模块的引脚排列需要指出的是：1)对液晶显示模块进行读/写操作不是利用微处理器读/写信号来完成的，而是利用使能信号(E)来完成的。2)由于液晶显示模块的数据总线不是三态总线，所以在调试阶段 (系统未运行状态下)，R/W引脚为零电平，以保证液晶显示模块处于写状态；如果R/W引脚为高电平，则液晶显示模块处于读状态，将会造成数据总线混乱，形成死机现象。表4.4-1 20字X2行点阵字符型液晶显示模块的引脚名称、功能及用法No.引脚名称功能，用法1VSS-参考地端 接地2V

37、DD-电源电压提供工作电源，在使用时接+5V单电源电压3VO-对比度调整电压输入端利用该对比度调整端，可以使用电位器来调整液晶显示屏的对比度，使用中接可调电压，如电位器的滑动端4RS-寄存器选择端接MCU的一个控制端口来实现寄存器的选择。该端输入高电平时，选择数据寄存器；输入低电平时，选择指令寄存器5R/W-读/写选择信号输入端接MCU的读/写控制端。该端输入高电平时，选择从LCD到MCU的读数据操作；输入低电平时，从MCU到LCD的写数据操作6E-使能信号外接MCU的中断或使能控制端。输入高电平时，LCD可进行读写操作；输入地点平时，LCD不工作7DB0DB7-8根双向数据连接端外接MCU的

38、双向数据总线，实现LCD与MCU之间的数据传送3点阵字符型液晶显示模块的工作原理 20字x 2行点阵字符型液晶显示模块采用了5x7点阵图形(特殊情况下也可以是5x10点阵图形)来显示字符，被显示的每个字符都有一个对应的十六进制代码，在显示时，液晶显示模块从MCU得到此代码，并把它存储到显示数据RAM中，液晶显示模块的字符发生器根据此代码可产生相应的5x7点阵图形。代表字符在液晶显示屏上位置的地址是通过数据总线，由MCU送到LCD的指令寄存器中的，每个字符代码送入液晶显示模块以后，液晶显示模块将显示位置地址自动加1或减l。通过LCD的指令，可以使液晶显示模块实现清除显示、光标恢复初始位置、开/关

39、显示及光标、闪烁字符、移动光标等功能。液晶显示模块可以采用上电复位，也可以采用软件编程的方法来复位。4点阵字符型液晶显示模块的主要功能(1)忙信号标志(BF)：BF1时，液晶显示模块正在进行内部操作，不会接受任何命令。BF的状态由数据线DB7输出，相当于表4.4-1中RS0、R/Wl的操作。当BF0时，LCD才会执行下一条命令。(2)地址计数器(AC)：地址计数器的内容是显示数据RAM（DDRAM）或字符发生器RAM（CGRAM）单元的地址，当确定地址指令写入指令寄存器(IR)后，DDRAM或CGRAM单元的地址就送入地址计数器(AC)，同时存储器是DDRAM还是CGRAM也被确定下来。当对DDRAM或CGRAM进行读/写数据时，地址计数器(AC)自动加1或自动减1。地址计数器(AC)的内容从DB6-DB0(共7位)输出，相当于表4.4-1中RS0、R/W1所示的操作。表4.4-2 寄存器的选择（3）显示数据RAM（DDRAM）：DDRAM是80X8位