LCD液晶显示模块

第25章LCD液晶显示模块前面介绍的LED数码管只可以显示数字和某些字符，限制了其应用范围。在很多场合中需要显示多行字符、汉字或者图形，液晶显示器便应运而生。液晶显示器（LCD）是一种功耗很低的显示器，其以优越的性能，越来越受到各方面的重视。液晶显示的应用领域越来越多，在电子表、计算器、数码相机、计算机的显示器和液晶电视上都可以看到它的身影。液晶显示模块是一种集成度比较高的显示组件，其英文名称为“LCDModule”，可以简称为LCM。液晶显示模块将液晶显示器件、控制器、PCB电路板、背光源和外部连接端口等组装在一起，可以方便地用于需要液晶显示的场合。在现代的电子设计中，液晶显示模块的应用也越来越多。25.1LCD液晶显示概述LCD液晶显示是依靠液晶显示器来进行数据或者图形显示的。LCD液晶显示弥补了LED显示效果不够美观、不能显示图形和汉字等缺点，因此液晶显示技术得到了越来越广泛的应用。下面介绍液晶显示方面的应用技术。25.1.1液晶的来源液晶，顾名思义，就是固液态之间的一种中间类状态。一般情况下，最常见的物质有三种形态：固态、液态和气态。液晶是另外一种特殊的物质形态，由澳大利亚植物学者莱尼茨尔（Reinitzer）在1888年发现。此后，经过广泛的研究，液晶于二十世纪五十年代开始大规模使用。液晶的成分是一种有机化合物，在一定的温度范围内，它既具有液体的流动性、粘度、形变等性质，又具有晶体的热（热效应）、光（光学各向异性）、电（电光效应）、磁（磁光效应）等物理性质。光线穿透液晶的路径由其分子排列所决定。人们通过研究发现，给液晶充电会改变它的分子排列，进而造成光线的扭曲或折射。液晶显示便是根据此原理来制成的。25.1.2LCD液晶显示器结构及原理LCD液晶显示器本身不发光，其通过调节光的亮度来达到显示效果，这是一种被动显示器。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效应制成，这是一种电场效应。这里首先介绍LCD液晶显示器的结构和原理，以及它的技术和工艺特点。这样才能在选购时有的放矢，更加科学合理地使用和维护。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。LCD大致有如下两个结构和功能上的特点。25.1.3液晶显示模块的种类液晶显示模块是以LCD液晶屏为核心，配合一定的控制电路，以达到方便使用显示组件的目的。根据LCD液晶屏可显示内容的不同，液晶显示模块可以分为如下3种：1．数显液晶模块2．点阵字符液晶模块3．点阵图形液晶模块25.1.4液晶显示模块的优点液晶显示最主要的优势是可以显示多行的汉字以及图形。除了这一点外，使用液晶显示模块作为显示设备还具有其他很多优势，主要表现在如下几个方面：体积小、重量轻。液晶显示模块通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器件要轻得多。功率消耗小。液晶显示模块的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动芯片上。因而，对于相同的显示面积，液晶显示模块的耗电量比其他显示器件要小得多。显示质量高。由于液晶显示模块每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，不像有些显示设备需要不断刷新亮点。因此，液晶显示模块话质高而不会闪烁，把眼睛疲劳降到了最低。无电磁辐射。液晶显示模块的先天特点决定了其没有电磁辐射，这个优点使得液晶电视和计算机的显示器都得到广泛推广。简单方便的数字式接口。液晶显示模块都是数字式的，和单片机的接口十分简单，操纵也十分方便。应用范围广。液晶显示模块特别是点阵图形液晶模块，可以显示数字、字符、汉字和图形等，可适用于各种场合。25.2液晶显示模块控制接口液晶显示模块（LCM）一般都内置LCD驱动器，其采用控制指令集来进行显示控制。这类LCM和单片机的接口比较简单，控制比较容易，因此得到了广泛的应用。一般来说，掌握一种液晶显示模块，便可以熟悉采用同类型驱动器的其他液晶显示模块的使用。这里重点介绍点阵图形液晶模块的使用，其可以显示数字、字符、汉字和图形等，功能比较全面。25.2.1LCD控制驱动器ST7920概述LCD控制驱动器主要用于控制液晶的显示，市场上常见的有ST7920、KS0066U、HD44780等。这里介绍广泛使用的ST7920液晶控制驱动器。ST7920是台湾矽创电子公司生产的中文图形控制芯片，它是一种功能极强的液晶控制模块，主要包括如下几方面的功能：芯片内置128×64－12汉字图形点阵的液晶显示控制模块，用于显示汉字及图形。芯片内置8192个中文汉字（16×16点阵）。128个字符的ASCII字符库（8×16点阵）。64×256点阵显示RAM（GDRAM）。芯片内部设计有2MB的中文字型CGROM和64×256点阵的GDRAM绘图区域，便于简单、有效地显示汉字和图形。芯片提供有4组可编程控制的16×16点阵造字空间。ST7920由32个普通驱动器（common）及６４个段驱动器segment组成。芯片提供了4位并行、８位并行、２线串行以及３线串行等多种接口方式，可以适应多种微处理器和单片机接口的需要。25.2.2ST7920功能说明ST7920包含有两个型号，ST7920-BIG5内建BIG-5码繁体中文字型库，ST7920-GB内建GB简体中文字型库。这里以内建简体中文字型库的ST7920-GB为例，介绍其功能以及如何实现显示字符、汉字和图形等操作。1．基本操作功能2．忙标志（BF）3．地址计数器（AC）4．中文字型ROM（CGROM）及半宽字型ROM（HCGROM）5．自定义字型RAM（CGRAM）6．图标RAM（IRAM）7．显示数据RAM（DDRAM）8．绘图显示RAM（GDRAM）9．LCD驱动电路10．游标/闪烁控制电路25.2.3ST7920基本指令集ST7920提供了11条基本指令，当RE=0时为基本指令集模式，分别介绍如下。1．清除显示指令2．地址复位指令3．进入设定点指令4．显示状态开关指令5．游标或显示移位控制指令6．功能设定指令7．设定CGRAM地址指令8．设定DDRAM地址指令9．读取忙标志（BF）和地址指令10．写数据到RAM指令11．读取RAM的值指令25.2.4ST7920扩充指令集ST7920扩充指令集提供了更高级的液晶显示控制。当RE=1时，为扩充指令集模式，ST7920提供了7种扩充指令，分别介绍如下所述。1．待命模式指令2．卷动地址或RAM地址选择指令3．反白选择指令4．睡眠模式指令5．扩充功能设定指令6．设定IRAM地址或卷动地址指令7．设定绘图RAM地址指令25.2.5ST7920的操作方式液晶控制驱动器ST7920提供了并行和串行两类指令操作方式。其中，并行操作方式又可以分为8位并行操作方式和4位并行操作方式两种。下面分别进行介绍。1．并行操作方式2．串行操作方式25.2.6图形点阵式液晶显示模块市场上，图形点阵式液晶显示模块有很多种。这里采用的液晶显示模块为北京宁和电子有限公司生产的NH12864M型LCM，如图所示。25.2.7图形点阵式液晶读写子函数前面介绍了图形点阵式液晶控制器的指令集、操作方式以及典型的液晶显示模块的引脚接口。这里按照8位并行接口操作方式来给出图形点阵式液晶显示模块的操作子函数，以方便读者调用。这里假定E为液晶显示模块的读写使能信号，R_W为液晶显示模块的读写选择信号，RS为液晶显示模块的数据/指令信号，D_I为液晶显示模块的数据指令选择信号。P1端口作为数据指令输入端口。这些符号分别对应液晶显示模块的控制引脚，其将在下面的子函数中使用。1．写指令子函数2．写数据子函数3．初始化子函数4．基本指令集清屏子函数5．写汉字子函数6．扩充指令集画图子函数7．扩充指令集清屏子函数25.3汉字及图形显示实例液晶显示模块在现代的电子设计中的应用越来越广泛，特别是图形点阵式液晶显示模块，其不仅可以显示数字和字符，也可以用来显示中文和图形。这里采用NH12864M来介绍，如何使用液晶显示模块LCM来显示汉字、图形以及在任意位置显示图形。程序中使用了前面介绍的图形点阵式液晶读写子函数。25.3.1电路设计这里采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器，同样也可以采用其他兼容的51系列单片机，例如AT89S51、8051、AT89C51等。整个电路的电路图，如图所示。25.3.2建立项目这里采用KeilC51语言编写程序。具体操作步骤如下：25.3.3汉字显示实例这里首先介绍如何使用液晶显示模块来显示多行汉字以及字符。主程序的流程图，如图所示。25.3.4图形显示实例这里首先介绍如何使用液晶显示模块来显示图形。主程序的流程图，如图所示。25.3.5任意位置图形显示实例这里首先介绍如何使用液晶显示模块来在液晶屏的指定位置显示图形。主程序的流程图，如图所示。使用液晶在任意指定位置显示图形的程序代码示例如下：25.4小结本章详细介绍了液晶和液晶显示模块的结构及原理，并对常用的LCD驱动控制器的指令和功能进行了介绍，其中给出了用于图形点阵式液晶读写的详细子函数。最后利用一款采用这个驱动器的液晶显示模块，来介绍如何控制其显示汉字和图形等。近年来，液晶显示模块应用越来越广泛。熟练掌握本章内容对以后的设计很有帮助。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响进排气阀及流道阻力的影响吸气预热的影响二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理指示功率pi

：按示功