LED显示接口技术精品

1、显示接口技术LED显示器LCD显示器LED显示器 LED显示器的结构与工作原理 LED显示的接口电路 实践与思考LED显示器的结构与工作原理 LED显示器又称数码管，它由8只发光二极管组成。7只发光二极管排成“8”字形，另一只构成小数点，各字形段标记如图(a)所示。通过不同的组合，可用来显示数字09、字母AF及小数点等。将各段发光二极管的阴极连在一起的称为共阴极显示器，如图3.1(b)所示，用高电平驱动；将阳极连在一起的称为共阳极显示器，如图3.1(c)所示，用低电平驱动。 字形码 用于输出点亮相应字段的数码（电平）称为字形码，字形码各位的定义如表所示。 D7D6D5D4D3D2D1D0dpg

2、fedcba右表所示为显示字形与共阳、共阴两种接法的字形码的对应关系。 显 示 字 形共阳极字形码共阴极字形码0C0H3FH1F9H06H2A4H5BH3B0H4FH499H66H592H6DH682H7DH7F8H07H880H7FH990H6FHA88H77HB83H7CHCC6H39HDA1H5EHE86H79HF8EH71H.7FH80H灭FFH00H字形码 LED显示的接口电路 静态显示 动态显示 实践与思考静态显示 静态显示，是指显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定地导通，显示器的公共端接固定的有效电平，即共阴极的公共端接低电平，共阳极的公共端接高电平。静态显示有并行输出和串

3、行输出两种方式。并行输出的静态显示电路2. 串行输出的静态显示电路并行输出的静态显示电路如图所示为并行输出的3位共阳LED静态显示接口电路。 3片74LS373的地址分别为1FFFH、3FFFH、5FFFH 对于静态显示方式，LED显示器由接口芯片直接驱动，采用较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度。但是，并行输出显示的十进制位数多时，需要并行I/O接口芯片的数量较多。 并行输出的静态显示电路应用程序 功能：将3位压缩BCD码数据送3位LED显示器显示，设BCD码存放地址为20H、21H，存储格式为低位在低位地址。 应用程序清单程序分析与思考。认真分析与阅读程序，修改接口电路，使得LED显示器

4、接口地址是连续的，并优化并行显示子程序。 串行输出的静态显示电路 采用串行输出可以大大节省单片机的内部资源。图为串行输出3位共阳LED显示器接口电路。 串并转换器采用74LSl64，无须添加其他驱动电路，可直接驱动LED。TXD为移位时钟输出，RXD为移位数据输出，Pl.0作为显示器允许控制输出线。每次串行输出24位（3个字节）的段码数据。 应用程序功能：将3位压缩BCD码数据送3位LED显示器显示，设BCD码存放地址为20H、21H，存储格式为低位在低位地址。程序清单 动态显示 当显示器位数较多时，可以采用动态显示。所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器。对于每一位显示器而言，每隔一

5、段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作，但由于人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉，看到的却是多个字符“同时”显示。 6位动态LED显示接口 图3.4为6位动态LED与单片机的接口逻辑图。单片机的POD作为扫描口（字位口），经反相驱动器7406接显示器公共极。单片机的P1口作为段数据口（字形口），经同相驱动器7407接显示器的各个极。 单片机内部RAM中设置了6个显示缓冲单元79H7EH，存放6位欲显示的字符数据。P0口扫描输出中只有一位为高电平，以选中相应的字位。P1口输出相应位的显示字符段数据，使该位显示出相应字符，其他位为禁止。依次改变P0口输出为高电平的位及P1口输出

6、对应的段数据，6位LED显示器就可以显示出缓冲器中字符数据所确定的字符。 6位动态LED显示接口应用程序功能：将6位压缩BCD码送6位动态LED显示电路显示，数据存放首址为20H，数据存储格式为低位数据在低位地址。 程序清单 程序分析与思考 修改程序实现双“8”左移循环显示。 修改程序，6位LED显示字符“APPLE_”。实践与思考设计一个8位抢答器。1功能要求（1）有抢答控制按钮。（2）有抢答成功提示音与抢答显示。（3）有抢答不成功提示音。（4）有违例抢答报警声及显示。2实践要求（1）工程设计并撰写报告。（2）设计PCB图，制作PCB板。（3）选购元器件，焊接与调试。LCD显示器 LCD概述

7、 段式显示LCD 字符型LCD 图形LCDLCD概述 1LCD显示器的特性（1）低压微功耗。工作电压只有35V，工作电流只有几个微安。（2）平板型结构。LCD显示器是由两片平行玻璃组成的夹层盒，面积大小可定，适合大批量生产，安装时占用位置小。（3）被动显示。LCD本身不发光，而是靠调制外界光进行显示的。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼疲劳。（4）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。（5）易于彩色化。（6）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。LCD概述2LCD结构原理与种类平板型LCD是将液晶材料封装在上、下导电玻璃之间

8、，液晶分子平行排列，上、下扭90。当外部入射光线通过上偏振片向后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料后被旋转90，再通过与上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回来，呈透明状态；当上、下电极加上一定的电压，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，光无法通过下偏振片返回，因而呈黑色。LCD显示器可分为段式、字符型与图形LCD三种，如图所示。 (a) 段式 (b) 字符型 (c) 图形 段式显示LCD 段式LCD显示原理 与单片机的接口电路与接口程序 应用举例 实践与思考段式LCD显示原理 段式LCD显示原理与段式（笔画式）LED的显示原理是一致的，只是数据

9、位与控制的笔画有所不同而已，如图所示。显示字符与字形码的对应关系如表所示。当需要在某位置显示某数字时，只需将该数字对应的字形码串行送到对应的位置即可。 段式显示器的显示原理 显示字符字形数据显示字符字形数据显示字符字形数据显示字符字形数据081H42DH801HC93H1EDH519H909HD61H243H611HA05HE13H349H7CDHB31HF17H段式LCD显示原理段式显示器的外形与引脚 下图所示为太阳人公司出品的串行输入显示器SMS0501的外形图，它的特点是内有显示控制芯片，接口简单，编程容易。SMS0501内的显示控制器实际上就是一个对应LCD 8位段（小数点一位）显示的

10、5个串联的8位移位寄存器。D1为串行输入数据端，CLK为串行时钟输入端。通过D1与CLK输入端可串行输入58位数据，对应5位显示位。与单片机的接口电路与接口程序 SMS0501与单片机的接口电路。接口程序入口标号地址为DSLCD，显示缓冲区的起始符号地址为LCDBUF，程序的功能就是将显示缓冲区的数据，通过查表取得其对应的字形数据，通过P1.5、P1.6串行输入到LCD控制器中。引脚与缓冲区地址定义CLKPIN BIT P1.6 ；用户自定义CLK对应引脚D1PIN BIT P1.5 ；用户自定义D1对应引脚LCDBUF EQU 10H ；用户自定义LCD缓冲区首址LCDBUFEND EQU

11、LCDBUF+(N-1) ；用户自定义LCD缓冲区末地址（N表示几位显示缓冲器区，在SMS0501中，N是5） 接口程序清单 应用举例 任务：利用51单片机的定时/计数器功能设计一个频率计，单位为Hz（脉冲数/秒），计数值送LCD显示（设fosc=12MHz）。1. 设计思路1）用T0定时/计数器做秒定时器，工作在中断方式，每次定时中断时间为0.05s，累计20次构成1s。（2）用T1定时/计数器作计数器，计数脉冲由T1（P3.5）端输入。（3）每1s读一次T1计数器的状态值，也即为输入脉冲的频率值，经转换为十进制后，送5位段式LCD显示器显示。将脉冲频率值转换为十进制，再送LCD显示。应用举

12、例2程序设计（1）程序流程图 （2）程序说明16位二进制转十进制子程序。入口地址：EZS入口参数：30H、31H，高字节地址在前，低字节地址在后出口参数：32H、33H、34H，高字节地址在前，低字节地址在后BCD码拆送子程序。入口地址：PTDS入口参数：A，R0出口参数：R0（间接寻址），指示下一个数据的存放首地址。LCD显示子程序。入口地址：DSLCDXS入口参数：R0（间接寻址），LCD显示缓冲区首址赋值给R0。（3）程序清单 实践与思考1按应用举例，连接或制作硬件电路，编辑与运行程序，测试电路，写出测试报告。2登录长沙太阳人公司网站，选择一款合适的段式LCD，设计一个电脑时钟电路。（1

13、）功能要求： 有时、分、秒显示。有时、分、秒设置功能。有整点报时功能 字符型LCD 字符型LCD概述 字符型 LCD接口设计 应用程序 实践与思考字符型LCD概述 以HD44780 控制的字符型LCD为例，介绍字符型LCD的特性与应用。1. LCD的显示类型一般来说，HD44780 能提供有以下几种显示类型：16字1行、20字1行、20字2行、24字2行、40字2行。2LCD的特性3引脚说明 4LCD内部的内存5LCD内部寄存器6控制方式7控制命令LCD的特性（1）+5 V供电，亮度可调整。（2）内藏振荡电路，系统内含重置电路。（3）提供各种控制命令，如清除显示器、字符闪烁、光标闪烁、显示移位

14、等多种功能。（4）显示用数据RAM共有80个字节。（5）字符产生器ROM（CGROM）有160个57点阵字形。（6）字符产生器RAM（CGRAM）可由用户自行定义8个57的点阵字形。引脚说明（1）D0D7：双向的数据总线，LCD数据读写方式可以分为8位及4位两种，以8位数据进行读写则D0D7皆有效，若以4位方式进行读写，则只用到D7D4。（2）RS：寄存器选择控制线，当RS=0时，并且做写入的动作时，可以写入指令寄存器；若RS=0，且做读取的动作时，可以读取忙碌标志及地址计数器的内容。如果RS=1则用于读写数据寄存器。（3）R/W：LCD读写控制线，R/W=0时，LCD执行写入的动作，R/W=

15、1时则做读取的动作。（4）EN：使能信号，高电平动作。（5）Vo：亮度调整电压输入控制引脚，当输入0V时字符显示最亮。LCD内部的内存 LCD内部存储器共分为3种：固定字形ROM，称为CG（Character Generator）ROM、数据显示RAM，称为DD（Data Display）RAM、用户自定义字形RAM，称为CG RAM。 （1）CGROM。CGROM内存储着192个57点阵的字形，这些字形均已固定，例如将“A”写入LCD中，就是将“A”的ASCII码41H写入DDRAM中，控制芯片就会自动至CGROM中将“A”的字形点阵数据找出来而显示在LCD上。（2）DDRAM。DDRAM内

16、用来存储写入LCD内部的字符，DDRAM的地址分布从00H67H，分别代表LCD的各列位置，例如我们要将“A”写入第2行的第l个位置，就先设置DDRAM地址为40H，而后写入41H至LCD即可。（3）CGRAM。此区域只有64字节，可将用户将自行设计的字形写入LCD中，一个字的大小为57点阵，共可以存储8个字形，其显示码为00H07H。 LCD内部寄存器 （1）指令寄存器（Instructiong Register，IR）与数据寄存器（Data Register，DR）：指令寄存器和数据寄存器都是8位的寄存器，IR寄存器用来储存指令代码或地址；DR寄存器则是作为写入存储器或从存储器中读取数据的

17、数据缓冲区。从外部要对LCD模块控制时，是由RS引脚来选择数据引脚D7D0的信号，用来对IR寄存器或DR寄存器做写入或读取。（2）忙碌标志（Busy Flag，BF）。当LCD模块内部处于忙碌状态，不能接收或处理外部信号时，这个标志就会被设定为1，当BF=0时，才可以对LCD模块进行控制。（3）地址计数器（Address Count，AC）。LCD模块显示的每一个字符位置都会有一个地址，地址计数器记录了这个地址，在数据写入或读取的动作完成后，AC的值会递减或递增1，可以在LCD初始化时设定。控制方式 通过CPU来控制LCD模块，LCD模块其内部可以看成有两组寄存器，一个为指令寄存器，一个为数据

18、寄存器，由RS引脚来控制。所有对指令寄存器或数据寄存器的存取均需检查LCD内部的忙碌标志（Busy Flag），此标志用来告知LCD内部正在工作，不允许接收任何的控制命令。而此位的检查可以令RS=0时，读取D7来加以判断，当此位为0时，才可以写入指令寄存器或数据寄存器。控制命令 （1）清屏（Clear Display）。代码：0lH，该指令完成下列功能：将空码（20H）写入DDRAM的全部80个单元内。将地址指针计数器AC清零，光标或闪烁归home位。设置输入方式参数I/D=l，即地址指针AC为自动加l输入方式。00000001（2）归home位（Return Home） 代码：02H，该指令

19、将地址指针计数器AC清零。执行该指令的效果有：将光标或闪烁位返回到显示屏的左上第一字符上，即DDRAM地址00H单元位置 。00000010控制命令3）输入方式设置（Enter Mode Set） 代码：04H07H，该指令的功能在于设置了显示字符的输入方式 ：I/D=0，AC为减1计数器，光标左移一个字符位。I/D=1，AC为增1计数器，光标右移一个字符位。 S=0，禁止滚动。S=1，允许滚动。S=1且I/D=0，显示画面向右滚动一个字符位。S=1且I/D=1，显示画面向左滚动一个字符位。注意画面滚动方式在单片机读DDRAM数据或读/写CGRAM时无效，在单片机读DDRAM数据或在读/写CG

20、RAM数据时，建议将S置0。 000001I/DS控制命令（4）显示状态设置（Display on/off Control） 代码：08H0FH，该指令有3个状态位D、C、B控制着画面、光标及闪烁的开与关。D 画面显示状态位。当D=1时为开显示，D=0时为关显示。注意关显示仅是画面不出现，而DDRAM内容不变。这与清屏指令截然不同。C 光标显示状态位。当C=1时为光标显示，C=0时为光标消失。光标的位置由地址指针计数器AC确定，并随其变动而移动。当AC值超出了画面的显示范围，光标将会随之消失。B 闪烁显示状态位。当B=l时为闪烁启用，B=0时为闪烁禁止。闪烁频率在控制器工作频率为250kHz时

21、为2.4Hz。闪烁位置同光标一样受地址指针计数器AC的控制。00001DCB控制命令（5）光标或画面滚动（Cursor or Display Shift） 执行该指令将产生画面或光标向左或向右滚动一个字符位。该指令有两个参数位：S/C滚动对象的选择。S/C=1，画面滚动。S/C=0，光标滚动。R/L滚动方向的选择。R/L=1，向右滚动。R/L=0，向左滚动。0001S/CR/L00控制命令（6）工作方式设置（Function Set） 该指令设置控制器的工作方式DL设置控制器与单片机的接口形式。接口形式体现在数据总线长度上。DL=l时设置数据总线为8位长度，即D7D0有效。DL=0时设置数据总

22、线为4位长度，即D7D4有效。在该方式下8位指令代码和数据将按先高4位后低4位顺序分两次传输。N设置显示的字符行数。N=0为一行字符行。N=1为两行字符行。F设置显示字符的字体。F=0为57点阵字符体。F=1为510点阵字符体。该指令可以说是字符形液晶显示控制器的初始化设置指令，也是唯一的软件复位指令。 001DLNF00控制命令（7）CGRAM地址设置（Set CGRAM Address） 该指令将6位的CGRAM地址写入地址指针计数器AC内，随后单片机对CGRAM进行读/写操作。 （8）DDRAM地址设置（Set DDRAM Address） 该指令将7位的DDRAM地址写入地址指针计数器

23、AC内，随后单片机对DDRAM进行读/写操作。01A5A4A3A2A1A01A6A5A4A3A2A1A0控制命令（9）读“忙”标志和地址指针（Read Busy Flag and Address） 单片机对指令寄存器通道读操作（RS=0，R/W=l）时，将读出此格式的“忙”标志BF值和7位地址指针计数器AC的当前值。BF值反映HD44780U的接口状态。单片机读出的地址指针计数器AC当前值可能是DDRAM地址或CGRAM的地址，这取决于最近一次单片机向AC写入的地址类型。（10）写数据（Write Data to CG or DD RAM） 向数据寄存器通道写入数据，HD44780U根据当前地

24、址指针计数器AC值的属性及数值，将该数据送入相应的存储器内的AC所指的单元中。如果AC值为DDRAM地址指针，则认为写入的数据是字符代码并送入DDRAM内AC所指的单元中；如果AC值为CGRAM的地址指针，则认为写入的数据是自定义字符的字模数据并送入CGRAM内AC所指的单元中。 单片机在写数据操作之前要做两项工作：其一是设置或确认地址计数器AC值的属性及数值，以保证所写数据能够正确到位；其二是设置或确认输入方式，以保证写入数据时AC值的修改方式符合要求。 注意控制命令（11）读数据（Read Data from CG or DD RAM） HD44780U把当前AC所指单元的内容送到接口部分

25、数据输出寄存器内，供单片机读取。如果AC值为DDRAM地址指针，则认为接口部分数据输出寄存器的数据为DDRAM内AC所指单元的字符代码；如果AC值为CGRAM地址指针，则认为接口部分数据输出寄存器的数据为CDRAM内AC所指单元的字模数据。 单片机在写数据操作之前要做两项工作：其一是设置或确认地址计数器AC值的属性及数值，以保证所写数据能够正确到位；其二是设置或确认输入方式，以保证写入数据时AC值的修改方式符合要求。 注意（12）操作流程图（Diagram） 根据HD44780U的接口特性，单片机对其操作有两种形式：一种为8位数据总线形式，另一种为4位数据总线形式。操作流程图字符型 LCD接口

26、设计 LCD接口设计可以分为8位及4位控制方式，传统的控制方式是用8位D0D7数据线来传送控制命令及数据，而使用4位控制方式是使用D4D7数据线来传送控制命令及数据，减少了单片机的I/O控制线，省下来的控制线可以做其他硬件的设计。使用4位数据线做控制时需分两次来传送，先送出高4位数据，再送出低4位数据。字符型 LCD接口设计图为4位控制电路，以8051 P0口的6条输出控制线来实现控制，P0口输出端还接有上拉电阻以增加其驱动能力，控制信号说明如上。1. R/W LCD读/写控制线2. RS 寄存器选择控制线3. EN 启用控制线4. VO亮度调整控制引脚 5. D0D7双向的数据总线应用程序

27、8051 LCD TEST.1I/O 4 BIT.2 1. 程序功能程序执行后LCD显示屏出现如右文字： 2. 程序说明与变量定义（1）子程序入口地址。SET_LCD：LCD初始化并做显示测试INIT_LCD1：LCD指令设置初始化WDATA：数据写入子程序WCOM：指令写入子程序LCD_PRINT：LCD显示子程序LED_BL：LED闪动子程序LCDP1：第一行特定位置显示字符子程序LCDP2：第二行特定位置显示字符子程序（3）程序清单（2）变量定义。RS：LCD RS引脚EN：LCD EN引脚WLED：工作指示灯引脚实践与思考1按3.2.4.2要求连接电路，按3.2.4.3编辑程序，下载与

28、运行程序，对电路、程序进行调试。接着再调试“程序分析与思考”中要求的功能程序。2用字符形LCD作显示，设计一个电脑时钟。（1）功能要求。有时、分、秒显示。有时、分、秒设置功能。有秒表功能。4组闹铃功能。（2）实践要求。撰写工程设计报告。制作计算机时钟。图形LCD ZY12864D 液晶显示器的技术参数与性能 ZY12864D模块的内部结构与外部接口引脚 ZY12864D模块控制指令 ZY12864D液晶应用举例 字模生成程序简介 实践与思考以ZY12864D图形点阵液晶显示器为例介绍图形显示器的基本结构与使用方法。 ZY12864D 液晶显示器的技术参数与性能 ZY12864D显示器是一种图形

29、点阵型液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可显示84个（1616点阵）汉字，EL背光源。主要技术参数与性能如下：（1）电源：VDD为+5V，模块内自带10V负电压，用于LCD的驱动电压。（2）显示点阵：128（列）64（行）。（3）控制指令：7种指令。（4）接口：8位并行输入/输出数据总线，8条控制线。（5）占空比：1/64。（6）工作温度：10+50。ZY12864D模块的内部结构与外部接口引脚 1. 内部结构ZY12864D模块组成框图 ZY12864D模块电源部分接口图 IC1为行驱动器，IC2、IC3为列驱动器。外部CPU通过13根

30、线对模块进行控制。其中D0D7为8位并行数据总线，E、R/W、D/I、CSA、CSB为控制总线。 模块及其LED背光源均由外部+5V电源提供。调节外接的电位器VR的阻值，可以控制LCD模块显示图形的清晰度。S为背光源的控制开关。 ZY12864D模块的内部结构与外部接口引脚2. 模块的外部接口 外部接口引脚及其功能如下表所示：编号管脚名称工作电平功 能1VSS0V电源地2VDD+5V电源正极3VO液晶显示器驱动电压（ZY12864D中为空脚）4D/IH/LD/I=“L”，表示D0D7为指令数据5R/WH/LR/W=“H”，E=“H”时，可将DDRAM数据读出6EH/L同R/W管脚解释714D0

31、D7H/L8位并行数据总线1516CSACSBH/LCSA、CSB为选屏信号，CSA=“H”、CSB=“L”时选择IC3控制显示器的右半屏（后64列）；CSA=“L”、CSB=“H”时选择IC2控制显示器的左半屏（前64列）17H/L复位控制端，低电平有效18VEEH/LLED驱动负电压19BL+ACEL背光板电源20BLACEL背光板电源ZY12864D模块控制指令 1. 显示开关控制D=1：开显示，即指可以对显示器进行各种显示操作；D=0：关显示，即指不能对显示器进行各种显示操作。2. 设置显示起始行本指令用于指定显示器起始行数据的DDRAM地址，执行该指令时，A5A0值自动送Z地址计数器

32、，起始行的地址可以是063行的任意一行。 例如：设A5A0值为62，则显示行与DDRAM行的对应关系如下：屏幕显示行：1 2 3 4 62 63DDRAM 行：62 63 0 1 60 61控制位D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0指令码10D7D6D5D4D3D2D1D0控制位D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0指令码0011A5A4A3A2A1A0ZY12864D模块控制指令3. 设置页地址 页地址就是DDRAM的行地址区域，8行为一页，模块共64行即8页，由指令中A2A0来设定。页地址由本指令或RST信号改变，复位后页地址为0。页地址与DDRAM行的关系如表所示。 控制位D/IR/WD7D6D5D4D3D2D1D0指令码0010111A2A1A0ZY12864D模块控制指令4. 设置Y地址 本指令的作用是将A5A0送入Y地址计数器，作为外部CPU读/写DDRAM的Y地址指针。在对DDRAM进行读/写操作后，Y地址指针自动加1，指向下一个DDRAM单元。5读状态当R/W=1、D/I=0时，在E信号为“1”的作用下，控制IC的状态分别输出到