人机接口设计之三.ppt

人机接口设计之三,LCD显示器接口,主讲教师：赵晓安,Liquid Crystal Display,. 液晶显示器LCD,8.3.1 LCD显示器结构及原理 8.3.2 LCD显示器与单片机接口,液晶显示器是一种功耗极低的被动式显示器件，广泛使用在便携式仪表或低功耗显示设备中。预言在袖珍仪表中，人们会越来越多地用LCD取代LED。 LCD明显的优点： 工作电流比LED小几个数量级，所以其功耗很低； 尺寸小，厚度约为LED的1/3； 字迹清晰、美观，使人感到舒服； 寿命长（国内可达50000小时），使用方便。 零辐射，真正的安全环保，无损人体健康。,. 液晶显示器LCD,8.3.1 LCD的基本结构及工作原理,图8-14 液晶显示器基本结构及电极配置,液晶显示的驱动原理,LCD利用外部光的反射起显示作用的，其本身并不发光。 液晶显示器件LCD的是由于在显示象素上施加了电场的缘故，而这个电场由显示象素前后两电极的电位信号合成产生，在显示象素上建立直流电场是非常容易的，但直流电场将导致液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶的显示寿命，因此要建立交流驱动电场，并要求这个交流电场的直流分量最好为零，一般小于50mV。在数字电路中，这个交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。 液晶的显示公共极（COM）必须加25100Hz的占空比为1：1的方波电压，当液晶的显示极板（Seg)与公共极（COM）之间存在电位差时，若被显示的段极板上加异相1800的电压，这个段极板则有显示，反之，若为同相波形电压，这个段极板便无显示。,液晶显示的类型和驱动方式,LCD显示器可分为两种主要类型： 1、段型LCD 2、点阵型LCD 此处重点讲单片机与段型LCD的接口。 LCD显示器的驱动方式： 1、静态驱动法适合段型液晶显示器的驱动，可获得最佳显示质量的最基本的方法。 2、动态驱动法适合点阵型液晶显示器。,某一段静态驱动方式的电路和波形,静态驱动法的电路如图815所示。其中： A为某一段（笔画）电极信号输入端 B 端接振荡器经分频器分频后的脉冲输出端，经“非门”输出为B端，为公共端COM。 B端与A端共同加到“异或门”的输入，异或门的输出端C接到段（笔画）电极。 当A 1时，段电极与COM之间的脉冲信号反相，使该段显示发光； 当A=0时，段电极与COM之间的脉冲信号同相，该段不显示。,显示字符“”的控制波形,七段译码器从BCD码数据到 七段段选的译码真值表,例如：如果要显示字符“”， 则应使a、b、c、d、g笔划段电极上的方波与COM电极上方波的相位相反； 而e、f笔划段电极上的方波与COM电极上方波的相位相同。,亮,不亮,亮,8.3.2 LCD显示器与单片机接口,LCD显示器接口要求： 1、COM端加振荡器产生占空比为1:1的方波； 2、译码驱动电路，对输入有锁存功能，驱动字段码。 3、LCD字位选择不能向LED那样共阴（阳）极可作位选端，它要靠选择每个与LCD相连的译码驱动器来选LCD的位。则要求译码驱动器还要有片选端。 举例： 1、专用BCD码七段译码/LCD驱动器CD4056 2、驱动4位LCD显示的专用芯片ICM7211 3、8031与ICM7211驱动4位YXY4501液晶显示器,LCD 6500,1 亮 0 灭,例1、专用BCD码七段译码/LCD驱动器CD4056,MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术P170,字BCD码,字位码,8031与六个LCD静态显示电路,1、 6个专用BCD码七段译码/LCD驱动器CD4056 由 4514构成的38译码器轮流选通。 2、4514是416译码器，高电平输出有效，将D端接地。 P1.4,P1.5,P1.6分别与A,B,C相连，形成38译码。 P1.7与INHIBIT(23脚）输出允许端相连，以控制有效输出。 4514输出的高电平选通信号控制4056、4054进行数据锁存。 3、P1. 0 P1. 3分别与6个5056的4位BCD码输入端A,B,C,D相连，经4056对BCD码译码产生段码（字形码）。 4、4047振荡器，其输出方波接到所有的4056和4054的DF端，同时接到6个LCD的COM(背极BP)端。 5、4054为4位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动，故需两片4054。 6、4054和4056都具有锁存功能，显示电路可以实现静态显示。,典型显示子程序,显示缓冲区设在8031片内RAM的22H27H六个单元依次存放六位非压缩的BCD码。,DISP: MOV R0,#22H MOV R3,#00H; 初位选 MOV R4,#06H DIP1: MOV A,R3 SWAP A MOV R2,A ；拼成P1口输出BCD码及控制位 MOV A,R0 ORL A,R2 ORL A,#80H MOV P1,A ANL P1,#7FH； 屏蔽P1.7 ORL P1,#80H; P1.7高电平有效 INC R3 INC R0 DJNZ R4,DIP1 RET,P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 1 /0 0 0 0 0 0 1 0,P1.7=0 使416译码器输出无效 P1.7=1 使416译码器输出有效,选字位,字BCD码,显示小数点: MOV A,#62H ;高位6选中S6，低位2为0010驱动第三位小数点 ORL A,#80H MOV P1,A ANL A,#7FH ORL P1,#80H C B A S P1.6 P1.5 P1.4 0 0 0 S0 4056 1# 0 0 1 S1 4056 2# 0 1 0 S2 4056 3# 0 1 1 S3 4056 4# 1 0 0 S4 4056 5# 1 0 1 S5 4056 6# 1 1 0 S6 4054 1# 1 1 1 S7 4054 2#,2、专用驱动LCD4位显示的ICM7211,ICM7211用位选端DA1、DA2和片选端、共同选通 LCD的D4D1（千、百、十、个位）的4位。,ICM7211AIPL和ICM7211AMIPL 二进制输入解码值关系表,位选信号与位输出的关系,字位码,字形码,3、8031与ICM7211驱动4 位YXY4501液晶显示器,冒号,8031与LCD 4051的连接,扩展8155与7211及4501键盘/液晶显示器接口电路,P290 图820 改画,字位,字 BCD,四位（千、百、十、个位） 欲显示的BCD数放入32H35H单元； 半位（万位0或1）放入30H单元； 小数点的控制位放入31H单元。,液晶显示板YXY4501实现,位显示程序设计设计,主程序： 0RG 0000H AJMP MAIN MAIN: MOV SP,#6FH ACALL LCDDIR SJMP $,显示子程序清单如下： LCDDIR：MOV DPTR，#8100H ；8155初始化 MOV A ，#07H ；PA、PB、PC为输出口 MOVX DPTR，A MOV R0，#32H ；千位缓冲区 MOV R1，#04H ；4位显示 MOV R3，#00H ；首位位选字#00H送R3 DIR1： MOV DPTR，#8101H ；指向PA口 MOV A，R3 MOVX DPTR，A INC DPTR ；指向PB口 MOV A，R0 ；BCD码送A（低4位） SWAP A ；BCD码到高4位 MOVX DPTR，A ；输出BCD码 ACALL TIME ；延时2ms MOV A，R3 SWAP A ; 修改位选字 INC A SWAP A,MOV R3，A INC R0 DJNZ R1，DIR1 ；4位未显示完转DIR1 MOV R0，#30H ; 万位送R0 CJNE R0,#01H,DIR2 INC DPTR ; 指向PC口 MOV A，#02H MOVX DPTR，A ; 显示万位,PC11送h ACALL TIME MOV R0，#31H ; 小数点控制位送R0 CJNE R0，#01H，DIR2 MOV A，#04H MOVX DPTR，A ; 点亮小数点PC2送1p ACALL TIME DIR2： RET TIME： MOV R7，#04H TM2： MOV R6，#0FFH TM1： DJNZ R6，TM1 DJNZ R7，TM2 RET,字位码控制,个位(35H),十位(34H),百位(33H),千位(32H),MOV R3，#00H MOV A,R3 SWAP A INC A SWAP A MOV R3,A,修改字位码,LCD显示器接口结束,下次见！,