LCD液晶顯示原理

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1、第6章顯示器及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握LED數(shù)碼管顯示器的工作原理、顯示方式及其接口電路。2.理解LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)原理、驅(qū)動(dòng)方式及其接口電路。3.了解圖形顯示畫面的幾種形式與功能作用。本章主要內(nèi)容引言6.1LED數(shù)碼管顯示器6.2LCD液晶顯示器6.3圖形顯示器本章小結(jié)思考題引言在計(jì)算機(jī)控制中，顯示裝置是一個(gè)重要組成部分，主要用來顯示生產(chǎn)過程的工藝狀況與運(yùn)行結(jié)果，以便于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的正確操作。常用的顯示器件有顯示記錄儀、發(fā)光二極管顯示器LED、液晶顯示器LCD、大屏幕顯示器和圖形顯示器終端CRT。顯示記錄儀--是以

2、模擬方式連續(xù)顯示和記錄過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，但其價(jià)格都很貴，在目前的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中已很少采用。LED數(shù)碼管--由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用。LCD--則以其功耗極低的特點(diǎn)，占據(jù)了從電子表到計(jì)算器，從袖珍儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合。CRT終端--CRT終端以其圖文并茂的直觀生動(dòng)畫面，可以顯示生產(chǎn)過程中的各種畫面及報(bào)表，如生產(chǎn)流程圖、顯示報(bào)警圖、趨勢(shì)曲線圖、狀態(tài)和回路查詢圖等,在很多微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，特別在DDC，SCC以及DCS

3、控制系統(tǒng)中，大都采用CRT操作臺(tái)進(jìn)行監(jiān)視和控制。6.1LED數(shù)碼管顯示器引言6.1.1LED顯示器的工作原理6.1.2LED顯示器的顯示方式6.1.3LED顯示器接口電路引言在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示或字符狀態(tài)便可滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求，而顯示數(shù)碼的LED因其成本低廉、配置靈活，與計(jì)算機(jī)接口方便等特點(diǎn)在小型微機(jī)控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應(yīng)用。本節(jié)將討論LED顯示器及其接口電路與相應(yīng)程序，來了解一個(gè)實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是如何顯示被測(cè)參數(shù)值的。6.1.1LED顯示器工作原理LED（發(fā)光二極管LightE

4、mittingDiode的英文縮寫）是利用PN結(jié)把電能轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光器件，根據(jù)制造材料的不同可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可見光來。LED的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降約為2伏左右，工作電流一般在10-20mA之間較為合適。LED顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式，單段的圓形或方形LED常用來顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，8段LED可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為L(zhǎng)ED數(shù)碼管，其外形如圖7-2所示。8段LED在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，其接口電路也具有普遍借鑒性。因此，我們介紹8段LED數(shù)碼管顯示器。8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原

5、理如圖7-3所示。鏈接動(dòng)畫一個(gè)8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖6-1所示。它是由8個(gè)發(fā)光二極管組成，各段依次記為a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為7段LED）。8段LED顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖6-1（b）、（c）所示。共陰極LED的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端COM，而共陽(yáng)極LED的所有發(fā)光管的陽(yáng)極并接成公共端COM。當(dāng)共陰極LED的COM端接地，則某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加上高電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光；當(dāng)共陽(yáng)極LED的COM端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加

6、上低電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。8段LED通過不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合，可以顯示0~9、A~F等十六進(jìn)制數(shù)。顯然，將單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口與LED各段引腳相連，控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使LED顯示不同的字符。通常把控制LED數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或者字符譯碼，如圖7-4所示。鏈接動(dòng)畫6.1.2LED顯示器顯示方式在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常利用n個(gè)LED顯示器構(gòu)成n位顯示。通常把點(diǎn)亮LED某一段的控制稱為段選，而把點(diǎn)亮LED某一位的控制稱為位選或片選。根據(jù)LED顯示器的段選線、位選線與控制端口的連接方式不同，LE

7、D顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式，下面以4個(gè)共陰極LED的組合為例進(jìn)行說明。1、靜態(tài)顯示2、動(dòng)態(tài)顯示1．靜態(tài)顯示方式4個(gè)LED組合的靜態(tài)顯示電路如圖6-3所示圖6-3LED靜態(tài)顯示方式鏈接動(dòng)畫例題6-1：說明4個(gè)共陰極LED靜態(tài)顯示3456數(shù)字的工作過程。例題分析：看圖6-3，當(dāng)所有COM端連接在一起并接地時(shí)，首先由I/O口（1）送出數(shù)字3的段選碼4FH即數(shù)據(jù)01001111到左邊第一個(gè)LED的段選線上，陽(yáng)極接受到高電平“1”的發(fā)光管g、d、c、b、a段因?yàn)橛须娏髁鬟^則被點(diǎn)亮，則結(jié)果為左邊第一個(gè)LED顯示3；接著由I/

8、O口（2）送出數(shù)字4的段選碼66H即數(shù)據(jù)01100110到左邊第二個(gè)LED的段選線上，陽(yáng)極接受到高電平“1”的共陰極發(fā)光管g、f、c、b段則被點(diǎn)亮，則結(jié)果為左邊第二個(gè)LED顯示4；同理，由I/O口（3）送出數(shù)字5的段選碼6DH即01101101到左邊第三個(gè)LED的段選線上，由I/O口（4）送出數(shù)字6的段