计算机控制技术6.ppt

1、第六章显示器及其接口技术，学习目标，1。掌握发光二极管数码管显示器的工作原理、显示方式和接口电路。2.了解液晶显示器的结构原理、驱动方式和接口电路。3.了解图形显示的几种形式和功能。引言6.1发光二极管数码管显示6.2液晶显示6.3图形显示本章总结了思考问题。简介：在计算机控制中，显示装置是一个重要的组成部分，主要用来显示生产过程的过程状态和运行结果，以方便现场工作人员的正确操作。常用的显示设备包括显示记录仪、发光二极管显示器、液晶显示器、大屏幕显示器和图形显示终端阴极射线管。显示记录仪以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化，但其价格非常昂贵，在目前的计算机控制系统中很少使用。发光二极管数

2、码管由于其结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高，已广泛应用于微机控制系统和智能仪器中。液晶显示器以其极低的功耗占据了从电子表到计算器，从袖珍仪器到便携式微型计算机的应用。阴极射线管终端-阴极射线管终端可以显示生产过程中的各种画面和报表，如生产流程图、报警图、趋势图、状态和回路查询图等。在许多微机控制系统中，特别是在集散控制系统中，阴极射线管控制台主要用于监视和控制。简介6.1.1发光二极管显示器的工作原理6.1.2发光二极管显示器的显示模式6.1.3发光二极管显示器的接口电路简介在小型控制设备和数字仪器中，只有少数简单的数字显示或字符状态可以满足现场的需要，而发光二极管数字显

3、示由于其成本低、配置灵活、与计算机接口方便而被用于小型微机控制系统中。本节将讨论发光二极管显示器及其接口电路和相应的程序，以便了解一个实际的计算机控制系统如何显示测量的参数值。发光二极管显示器的工作原理发光二极管(发光二极管的缩写)是一种利用PN结将电能转化为光能的固态发光器件，可以根据不同的制造材料发出红、黄、绿、白等不同颜色的可见光。发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，正向压降约为2伏，合适的工作电流为10 -20毫安。发光二极管显示器的结构形式有很多种，单段圆形或方形发光二极管常用来显示设备的运行状态，八段发光二极管可以显示各种数字和字符，所以也称之为发光二极管数码管，其形状如图7-2

4、所示。八段发光二极管广泛应用于控制系统中，其接口电路具有普遍的参考价值。因此，我们引入了8段发光二极管数码管显示。8段发光二极管显示器的结构和工作原理如图7-3所示。链接动画，8段发光二极管显示器的结构和工作原理如图6-1所示。它由八个发光二极管组成，每个发光二极管依次标有a、b、c、d、e、f、g和dp，其中dp代表小数点(没有小数点的称为7段发光二极管)。8段式发光二极管显示器有两种结构，即公共阴极和公共阳极，分别如图6-1(b)和(c)所示。共阴极发光二极管的所有发光管的阴极并联形成公共端子组件，而共阳极发光二极管的所有发光管的阳极并联形成公共端子组件。当共阴极发光二极管的通讯端接地时，

5、当一个高电平加到一个发光二极管的阳极时，管中有电流流过，从而发光；当公共阳极发光二极管的COM端子连接到高电平时，当某个发光管的阴极施加低电平时，该发光管有电流流过，从而点亮并发光。当不同的灯段点亮时，和8个灯段可以通过组合显示十六进制数字，如09和自动对焦。显然，通过将单片机的数据输出端口与发光二极管的引脚相连，发光二极管可以通过控制输出数据来显示不同的字符。通常，控制发光二极管数码管发光显示字符的8位字节数据被称为段选择码或字符，链接动画，6.1.2发光二极管显示模式，在计算机控制系统中，N个发光二极管显示器通常用于形成N位显示。一般来说，控制点亮某一段发光二极管被称为段选择，而控制点亮某

6、一位发光二极管被称为位选择或芯片选择。根据发光二极管显示器的线段选择、位线选择和控制端口的不同连接方式，发光二极管显示器有静态显示和动态显示两种模式。下面以四个普通阴极发光二极管的组合为例进行说明。1.静态显示2。动态显示。1静态显示模式。四个发光二极管组合的静态显示电路如图6-3所示。图6-3发光二极管静态显示模式。链接动画。例6-1:解释四个普通阴极发光二极管静态显示3456数字的工作过程。实例分析：参照图6-3，当所有通讯终端连接在一起并接地时，输入输出端口(1)首先将数字3的段选择码4FH，即数据01001111，发送到左边第一个发光二极管的段选择线，阳极接收高电平“1”的发光管的段g

7、、d、c、b和a由于电流流过而被点亮，结果是左边的段，然后， 输入输出端口(2)将数字4的段选择码66H，即数据01100110发送到左边第二个发光二极管的段选择线，阳极接收高电平“1”的公共阴极发光管的段G、F、C、B点亮，使左边第二个发光二极管显示4； 同样，输入/输出端口(3)将数字5的段选择码6DH (01101101)发送到左边第三个发光二极管的段选择线，输入/输出端口(4)将数字6的段选择码7DH (0111101)发送到左边第四个发光二极管的段选择线，使第三和第四个发光二极管分别显示5和6。2动态显示模式，发光二极管动态显示电路如图6-4所示，图6-4发光二极管动态显示模式，链接

8、动画，例6-2:说明3456数字的4位普通阴极发光二极管动态显示的工作过程，例分析：见图6-4，首先，输入输出端口(1)发送数字3的段选择码4FH，即数据01001111至，然后，输入输出端口(2)发送位选择码0111至位选择线， 其中高4位数据无效，并且只有发送到左边第一个发光二极管的通讯端D3处于低电平“0”，因此只有发光二极管的发光管被点亮，因为阳极接收高电平“1”，并且G、D、C、B和A部分有电流流过它们，也就是说，数字3被显示，而其他3被显示。在显示一段时间后， 输入/输出端口(1)向段选择线发送编号为4的段选择码66H，即01100110，然后输入/输出端口(2)向位选择线发送用于

9、点亮左边第二个发光二极管的位选择码1011。 此时，由于阳极接收到高电平“1”的G、F、C、B段中流动的电流，所以只有该发光二极管的发光管被点亮。这样，第三个发光二极管和第四个发光二极管的段选择和位选择的扫描码依次发出，这样每个发光二极管可以被逐个点亮，四个发光二极管可以从左到右依次显示3、4、5和6。6.1.3控制系统中的发光二极管显示接口电路、发光二极管显示电路，除了将字符转换成相应的段选择码的解码功能外，还具有数据锁存和驱动功能。其中，解码功能可以通过硬件解码器或软件编程来完成。然而，数据锁存和驱动只能通过硬件电路来实现。结合上述两种显示模式：1静态显示接口电路，2动态显示接口电路，1静

10、态显示电路，静态显示模式的关键是多个发光二极管需要连接多个输入输出并行端口。常见的并行输入输出端口，如8255A或锁存器，不仅具有锁存功能，还具有硬件驱动电路和软件解码程序。目前，集成锁存、解码和驱动功能的集成电路芯片被广泛用于形成静态显示硬件解码接口电路。例如，美国RCA公司的CD4511B是4位BCD码的7段十进制锁存解码器驱动程序，美国摩托罗拉公司的MC14495是4位BCD码的7段十六进制锁存解码器驱动程序。下面以CD4511B为例说明其接口电路。如图6-5所示。CD4511B的引脚分配如图6-5所示，其真值表如表6-2所示。(消隐)是一个空白(完全熄灭)信号，低电平有效；(灯测试)是

11、全开测试信号，低电平有效；这两个别针是开着的锁存使能信号在低电平有效。作为允许BCD码输入的芯片选择信号，芯片选择端子通常与接口地址解码信号连接。一旦芯片选择有效，即0，由数据输入端A、B、C、D接收的4位BCD码将被内部逻辑电路自动转换为输出端ag的段选择信号，从而驱动7段LED点亮并显示相应的字符。图6-5是由四个发光二极管组成的静态显示硬件解码接口电路。在图6-3的发光二极管静态显示模式的基础上，增加了四个CD4511B(U1U4)和一个集成BCD码锁存、解码和驱动的解码器74LS138，可以直接显示四个十进制数。图中，四个CD4511B对应连接四个7段共阴极发光二极管显示器，74LS1

12、38解码器解码芯片选择信号PORT0和PORT1，分别作为U1和U2、U3和U4的锁存使能信号。中央处理器通过输出指令，通过数据总线D7 D0将待显示字符的BCD码数据输出到U1U4的数据输入端D、C、B和A，其中每两个芯片(U1和U2、U3和U4)共享一个字节和一个芯片选择信号。如果你想显示带小数点的十进制数，你只需要在发光二极管显示器的差压端增加驱动控制(读者可以自己考虑)。图6-5是由四个发光二极管组成的静态显示硬件解码接口电路。基于图6-3中的发光二极管的静态显示模式，增加了四个集成了BCD码锁存、解码和驱动的CD4511B芯片。接口程序有：MOV BX，偏移数据1 MOV铝，BX输出

13、端口1，铝；根据左2位数字INC BX MOV铝，BX输出端口0，铝；显示正确的2位、2位动态显示电路和动态显示接口电路的关键是通过两个输入输出并行端口锁存段选择码和位选择码。除了需要配置驱动电路外，解码和扫描功能完全由软件编程完成。图6-6显示了由四个发光二极管组成的动态显示软件的解码接口电路。四个普通阴极发光二极管显示器的段选择对应并联，段选择由一个8D触发器74LS374(U1)控制，其中八个三极管串联驱动发光二极管的阳极正向，称为段选择通道。四个发光二极管的COM端子由另一个74LS374(U2)位选择，其间接具有达林顿阵列驱动器MC1413(包括七对复合晶体管)以反向驱动发光二极管的

14、阴极，这构成位选择的通道。段代码锁存器U1和位代码锁存器U2都连接到数据总线D7-D0。中央处理器通过数据总线发送的数据是到U1还是U2取决于地址被74LS138解码后的输出信号和。当为0时，选择U1的端口地址PORT0，U1门控并锁存中央处理器输出的段选择码；0时，选择U2的端口地址PORT7，U2锁存中央处理器输出的位选择码。让接口电路从左到右(即从LED1到LED4)动态扫描，显示过程如下：首先，中央处理器将LED1要显示的字符段码发送给段码锁存器U1，然后将点亮LED1的位选择码发送给位码锁存器U2，即只有LED1的通讯端处于低电平。当段选择代码同时通过驱动电路发送到每个发光二极管时，

15、此时只有发光二极管1的相应段被打开并点亮，而其他发光二极管不显示。然后，中央处理器将待由LED2显示的字符段代码发送到段代码锁存器U1，然后将用于点亮LED2的位选择代码发送到位代码锁存器U2。通过这种方式，扫描代码被依次发送出去，并且发光二极管被一个接一个地点亮。只要刷新时间不太长，就会给人一种稳定的同时显示的视觉效果。发光二极管动态扫描流程图如图6-7所示。假设要显示的4位数据已经存储在数据缓冲器中，扫描显示程序如下：开始：movdi，偏移bufdata指向缓冲区mofcl的第一个地址，08h获取LED1的位代码dis 1: moval，di 0；在人工智能中，要显示的数字是可移动的，可偏

16、移的；将段码表的第一个地址发送给bxxlat(BX)(A1)A1，将段代码转换为A1移动、波特率、A1；段代码被发送到段选择通道moval、clmovdx和port7位选择码被发送到位选择通道，outdx，alpushcx保存位选择码movcx，300小时延迟：环路延迟；延迟一定时间。显示扫描是否到达最右边的发光二极管4JZQuit是的，它已经显示过一次，所以退出INCDI否则，指向下一个发光二极管SHR cl，1；位选择代码向右移动，指向下一位JMPDIS1根据下一个led退出：ret，表db 3fh0段选择代码db06h1段选择代码db5bh2段选择代码db4fh3段选择代码db 66h；

17、段选择代码db6dh，共4个；段选择代码db7dh为5；段选择代码db07h，共6段。段选择代码db7fh，7；段选择代码db6fh，共8个；段选择代码db 77h，共9段。a的段选择代码db7chb的段选择代码db39h。c的段选择代码db5eh。段选择代码db 79h d；e段选择代码db71h。节选择代码BUFFDATADB 4 DUP的f(？)；简介：液晶显示器是一种利用液晶的扭曲/向列效应制成的新型显示器。它具有功耗极低、体积小、抗干扰能力强、价格低廉的特点，已广泛应用于各种显示领域，尤其是袖珍仪器和低功耗应用系统。液晶显示器可分为三种类型：分段式、字符式和点阵式。如右图所示。数字万用表、6.2液晶显示器、6.2.1液晶显示器结构原理、液晶显示器(液晶显示器的缩写)是一种通过外部光照射液晶材料实现显示的无源显示器件。液晶是介于液体和固体之间的热力学中间稳定相，在一定温度范围内既具有液体的流动性和连续性，又具有晶体的各向异性。液晶显示装置的结构如图13所示。液晶材料被密封在上和下导电玻璃电极板之间。液晶分子水平排列在上玻璃电极和下玻璃电极上，但是排列方向彼此正交，并且电极之间的分子连续扭曲，使得光的