单片机与液晶显示 没有用

1、单片机与液晶显示器1 液晶显示器件（LCD）什么是液晶？液晶的发现液晶的发现可追溯到19世纪末，1888年奥地利的植物学家FReinitzer在作加热胆甾醇的苯甲酸脂实验时发现，当加热使温度升高到一定程度后，结晶的固体开始深解。但溶化后不是透明的液体，而是一种呈混浊态的粘稠液体，并发出多彩而美丽的珍珠光泽。当再进一步升温后，才变成透明的液体。这种混浊态粘稠的液体是什么呢？他把这种粘稠而混浊的液体放到偏光显微镜下观察，发现这种液体具有双折射性。于是德国物理学家DLeimann将其命名为“液晶”，简称为“LC”。在这以后用它制成的液晶显示器件被称为LCD。液晶态是物质的一种形态液晶实际上是物质的一

2、种形态，也有人称其为物质的第四态。液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。前者要溶解在水或有机溶剂中才显示出液晶态，后者则要在一定的温度范围内才呈现出液晶状态。作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。1.1、液晶基本知识1. 互变相变（可逆相变）2. 单变相变液晶分类（按热致液晶分子排列状态）向列相液晶（Nematic）又称丝状液晶 向列液晶在偏光显微镜下的图向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成，保持与轴向平行的排列状态。因为分子的重心杂乱无序，并容易顺着长轴方向自由移动，所以像液体一样富于流动性。正由于向列型液晶分子的这种一致排列，使得它的光学特性很像单轴晶体，呈正的双折射性。对外界的电、磁、温度、

3、应力都比较敏感，是显示器件上广泛使用的材料。近晶相液晶（Smectic）又称层状液晶 隧道显微镜下的近晶相层状液晶近晶相液晶按层状排列，由棒状或条状分子呈二维有序排列组成。层内分子长轴相互平行，其方向可以垂直于层面或与层面成倾斜排列。层与层之间的作用较弱，容易滑动，因此具有二维的流动特性。近晶相液晶的粘度与表面张力都较大，用手摸有似肥皂的滑涩感，对外界的电、磁、温度变化都不敏感。这种液晶光学上显示正的双折射性。 胆甾相液晶（Cholestevic），也称螺旋状液晶 胆甾型液晶和近晶型一样具有层状结构，但层内分子排列则与向列型液晶类似，分子长轴在层内是相互平行的，而在垂直这个平面上，每层分子都会

4、旋转一个角度。液晶整体呈螺旋结构。螺距的长度是可见光波长的数量级。由于胆甾型液晶的分子排列旋转方向可以是左旋，也可以是右旋，当螺距与某一波长接近时，会引起这个波长光的布拉格散射，呈某一种色彩。胆甾型液晶具有负的双折射性质。一定强度的电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。胆甾相液晶易受外力的影响，特别对温度敏感，由于温度主要引起螺距的改变，因此胆甾相液晶随温度改变颜色。 3.2、液晶的光电特性（1）液晶的各向异性P型液晶 （0）正介电各向异性液晶N型液晶（0，即向列液晶一般都呈现正单轴晶体的光学性质。胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，这是因为：液晶器件所基于的三种光学特性 由于液晶具有单

5、轴晶体的光学各向异性，所以具有以下光学特性：1）能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转；2）使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化；3）使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或反射。 液晶器件基本就是根据这三种光学特设计制造的。（3）液晶的电光效应液晶材料在施加电场（电流）时，其光学性质会发生变化，这种效应称为液晶的电光效应。液晶的电光效应在液晶显示器的设计中被广泛采用。目前发现的电光效应种类很多，产生电光效应的机理也较为复杂，但就其本质来讲都是液晶分子在电场作用下改变其分子排列或造成分子变形的结果。液晶的电光效应分类1.3、动态散射（DS-LCD）型液晶显示器件（1968年1972年）在不通电的

6、情况下，液晶盒呈透明状态。当通过低频交流电时，当电压超过阈值电压Uth时，在液晶层内形成一种因离子运动而产生的“威廉畴（Williams）”，继续增加电压，最终会使液晶层内形成紊流和扰动，并对光产生强烈的散射。DS液晶显示器件是无偏振片结构，电流较大，一般在背面衬以黑色衬底。. 1.4、扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）（1971年1984年）属第二代液晶显示器件。它是最常见的一种液晶显示器件。将两块涂有导电透明电极氧化锢锡In2O3-SnO2（简称ITO）薄膜的玻璃板中间夹有介电各向异性为正的向列相液晶，厚度约为数微米。玻璃基板表面做平行取向处理，即涂敷一层聚酰亚胺聚合物薄膜，用摩擦的方法

7、在表面开成方向一致的微细沟糟。在保证两块基板上沟糟方向正交的前提下，形成一个间隙为几个微米的液晶盒。由于内表面涂有定向层膜，在盒内液晶分子沿玻璃表面平行排列。但由于两片玻璃内表面定向层定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90扭曲，这就是扭曲向列液晶器件名称的由来。 当入射光通过偏振片后成为线偏振光，在外电场作用时，由线偏光经过扭曲向列液晶的旋光特性决定，在出射处，检偏片与起偏片相互垂直，旋转了90的偏振光可以通过。因此呈透光态。在有电场作用时，当电场大于阈值场强后，液晶盒内液晶分子长轴都将沿电场方向排列，即与表面呈垂直排列，此时入射的线偏振光不能得到旋转，因而在出射处不能通过检偏片

8、，呈暗态。这种黑色的显示称正显示。同样如果将偏振片平行放置，则可得到负显示。扭曲效应的阈值电压为 式中， 为弯曲弹性常数； 为扭曲弹性常数； 为展面弹性常为； 为上下玻璃基板平行处理后的扭曲角。由式可知 越大， 越小，有几种 很大的液晶，可使 下降到1.0V左右。TN-LCD工作原理用TN-LCD制作的常用液晶显示器件4.4.4.2 LCD液晶显示和接口 液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示

9、产业。 1LCD显示器简介 LCD显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。2、LCD显示器的特点 液晶显示器有以下显著特点： (1) 低压微功耗：工作电压只有35 V，工作电流只有几个uA。因此它成为便携式和手持仪器仪表的显示屏幕。 (2) 平板型结构：LCD显示器内由两片平行玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备体积。 (3) 被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。 (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。 (

10、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。 (7) 寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命极长。 LCD显示器分类 通常可将LCD分为笔段型、字符型和点阵图形型。 (1) 笔段型。笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。该类型主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六段等，在形状上总是围绕数字“8”的结构变化，其中以七段显示最常用。它广泛用于电子表、数字仪表、笔记本计算机中。 (2) 字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。在电极图形设

11、计上它是由若干个58或511点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于电话、专用显示面板(家电设备)等电子设备中。 (3) 点阵图形型。点阵图形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛用于图形显示，如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中。 LCD还有一些其它的分类方法。按采光方式可分为自然采光，背光源采光LCD。 3.LCD的驱动方式1）静态驱动方式：静态驱动是逐个驱动所有段电极，所有字段电极和公用电极之间仅在显示时才施加电压。如LCD有n个字段，则需n+1条引线，其驱动电路也需要n+1条引线。如笔段显示器。2）时间分

12、割驱动方式：时间分割驱动是把全段电极集分为数组，将它们分时驱动，即采用逐行扫描的方法显示所需要的内容。如点阵型LCD多采用方式。 按LCD的显示驱动方式可分为静态驱动、动态驱动、双频驱动LCD。按控制器的安装方式可分为含有控制器和不含控制器LCD两类。 含有控制器的LCD又称为内置式LCD。内置式LCD把控制器和驱动器用厚膜电路做在液晶显示模块印制底板上，只需通过控制器接口外接数字信号或模拟信号即可驱动LCD显示。因内置式LCD使用方便，简洁，在字符型LCD和点阵图形型LCD中得到了广泛应用。 不含控制器的LCD还需另外选配相应的控制器和驱动器才能工作。48051与笔段型LCD的接口LCD接口

13、实例硬件接口电路：图4-19为六位液晶静态显示电路。典型显示子程序：设显示缓冲区为8031片内RAM的22H27H六个单元依次放置六位分离的BCD码。LCD底极BP所需的方波信号由4047产生。图4-19 六位LCD静态显示电路 58051与字符型LCD的接口 字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母，数字，符号等的点阵型液晶显示模块。字符型液晶显示模块是由若干个58或511点阵块组成的字符块集。 字符型液晶显示驱动控制器广泛应用于字符型液晶显示模块上。目前最常用的字符型液晶显示驱动控制器是HD44780U，最常用的液晶显示驱动器为HD44100及其替代品。如SMC1602A器件：可显示两行字符

14、，显示容量为16*2个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机I/O口直接相连。结构：主要由HD44780、HD44100（或兼容电路）和几个电阻、电容等组成。 字符型液晶显示模块在世界上是比较通用的，而且接口格式也是比较统一的，其主要原因是各制造商所采用的模块控制器都是HD44780U及其兼容品。不管它的显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的，所以，会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶显示模块。 HD44780U由控制部，驱动部和接口部三部分组成。 控制部是HD44780U的核心，它产生HD44780U内部的工作时钟，控制着各

15、功能电路的工作。控制部控制全部功能逻辑电路的工作状态，管理字符发生器CGROM和CGRAM，显示存储器DDRAM。HD44780U的控制部由时序发生器电路、地址指针计数器AC、光标闪烁控制电路、字符发生器、显示存储器和复位电路组成。 HD44780U的驱动部具有液晶显示驱动能力和扩展驱动能力，由并/串数据转换电路、16路行驱动器和16位移位寄存器、40路列驱动器和40位锁存器、40位移位寄存器和液晶显示驱动信号输出和液晶显示驱动偏压等组成。 HD44780U的接口部是HD44780U与计算机的接口，由I/O缓冲器，指令寄存器和译码器，数据寄存器，“忙”标志BF触发器等组成。 HD44780U的

16、指令系统共有8条指令， 6字符型液晶显示模块接口电路 HD44780U可与单片机接口，由单片机输出直接控制HD44780U及其时序。HD44780U与液晶显示器连接方框图如图4.26所示。图4.26 HD44780U与液晶连接框图图4.27 直接访问方式下8051与字符型液晶显示模块的接口EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T1151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051D0Q02D1Q15D2Q26D3Q39D4Q412D5Q515D6Q616D

17、7Q719OE1LE1174LS373A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y7774LS138VCC&1114PINVCCHD44780U接口DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7GNDVCCVOR/WERS123456789101112131410 kW347813141718P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.

18、4P2.5P2.6P2.71、SMC1602A的引脚及其功能：采用并行接口方式，有16个引脚，各引脚的功能及使用方法如下：（1）Vss（引脚1）：电源地。（2）VDD（引脚2）：电源正极，接+5V电源。（3）VL（引脚3）：液晶显示偏压信号。（4）RS（引脚4）：数据/指令寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。（5）R/W（引脚5）：读/写选择端。高电平时为读操作，低电平时为写操作。（6）E（引脚6）：使能信号，下降沿触发。（7）D0D7（引脚714）：I/O数据传输线。（8）BLA（引脚15）：背光源正极。（9）BLK（引脚16）：背光源负极。2、SMC1602A的内

19、部结构及工作原理 如SMC1602A器件：可显示两行字符，显示容量为16*2个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机I/O口直接相连。结构：主要由HD44780、HD44100（或兼容电路）和几个电阻、电容等组成。HD44780：DDRAM，CGROM，CGRAM，IR，DR，BF，AC等大规模集成电路组成。3、显示位与RAM的对应关系（地址映射）SMC1602A内部带有80*8bit的RAM缓冲区，显示位与RAM地址的对应关系如下表所示：显示位置序号1 2 3 4 5 6 40DDRAM地址(HEX)第一行00 01 02 03 04 05 39第二行40 41 42

20、43 44 45 79两行显示位与DDRAM地址的对应关系4、指令操作指令操作包括显示模式设置、显示开关控制、输入模式控制、数据指针设置、读/写数据、清屏、归位等方面。指令操作：指令名称控制信号指令代码功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0显示模式设置0000111000设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口显示开关控制0000001DCB设置显示、光标、闪烁开关输入模式控制00000001NS设置光标、显示画面移动方向读数据11数据从RAM中读取数据写数据10数据对RAM进行写数据清屏0000000001显示清屏：1数据指针清零；2所有显示清零回车0001000000显示回车，数据指针清零数据指针设置0080H+地址码（0-27H，40-4FH）设置数据地址指针汉字式LCDSMG12864：图形点阵液晶显示器。可完成图形显示，也可以显示8*4个（16*16点阵）汉字。1、引脚及功能：引脚号 引脚名称 控制 引脚功能描述VSS 0 电源地VDD +5.0V 电源正极V0 液晶显示器驱动电压RS H/L 1：表示DB上是数据 0：表示DB上是指令5、R/W H/L 1