《电气测试技术第5版》 课件 5.10 LED和LCD显示技术

02December20245.10LED和LCD显示技术数字显示技术是数字化仪器表必不可少的组成环节。显示器的品种繁多，目前，常用发光二极管显示器（LightEmittingDiode），简称LED和液晶显示器（LiquidCrystalDisplay），简称LCD。LED显示器又可分为七段字型显示器和矩阵式显示器。5.10.1七段LED显示器5.10.2LCD显示器及其接口技术02December20245.10.1七段LED显示器LED是近似于恒压的元件，导电（即发光）时的正向压降一般约为1.6~2.4V之间，工作电流在10~20mA左右，故电路中需串联适当的限流电阻。发光强度基本上与正向电流成正比。最常用的显示器是由七段条形LED组成，见图5-76。点亮适当的字段，就可显示出不同的数字。七段LED可接成共阴有或共阳极形式，见图5-76。图a为共阴接法，公共阴极接地，当各段阳极上的电平为“1”时，该段点亮，电平为“0”时，该段熄灭。图b为共阳极接法，公共阳极接+5V，当各段阴极上的电平为“0”时，该段就点亮，电平为“1”时，该段就熄灭。图中R是限流电阻。图c为七段LED内段的排列。图5-76七段LED显示器02December2024LED显示器的驱动（点亮）形式LED显示器的驱动（点亮）形式有两种。一种是静态驱动法，即给欲点亮的LED通以恒定的电流。这种驱动法需要有寄存器、译码器、驱动电路等逻辑部件。当需要显示的位数增加时，所需逻辑部件及连线也相应增加，成本也增加。另一种是动态驱动法，该法是给欲点亮的LED通以脉冲电流，此时LED的亮度是通断的平均亮度。为保证亮度，通过LED的脉冲电流应数倍于其额定电流值。利用动态驱动法可以减少需要的逻辑部件和连线，在智能化测控仪表中常采用动态驱动法。02December20245.10.1.1静态驱动法及其与8031接口电路图5-77为LED与8031单片机组成4位静态显示接口电路。图中显示电路接于P1口，P1.0~P1.3输出BCD码，P1.4~P1.7­为位控信号。MC14513具有BCD－七段译码、锁存和驱动功能。图5-77LED与8031四位静态显示接口02December2024软件译码四位静态LED显示接口电路图5-78软件译码四位静态LED显示接口电路02December20245.10.1.2动态驱动法及其与8031接口电路在动态显示中，所有位的段控线相应地并联在一起，形成段控线的多位复用，而究竟是哪一位点亮，由一个扫描输出口控制，实现各位分时显示方式。只要扫描频率大于25HZ，由于人眼睛对光的滞后惯性作用，就可得到所有位同时点亮的效果。由于动态显示所加的是脉冲电流，LED的亮度正比于脉冲电流的平均值，为保证足够的亮度，脉冲电流的幅值较大，因此需加接驱动电路。对于相同的驱动电流，显示频率愈高，LED发光亮度愈强，CPU用于显示的时间也愈长，而CPU用于处理其它工作的时间愈短。由此可见，动态显示是牺牲CPU的时间去换取元件和能耗的减少。图5-79硬件译8位LED动态显示电路02December2024图5-80显示程序流程图图5-81软件译码驱动态LED显示接口电路02December20245.10.2LCD显示器及其接口技术5.10.2.1LCD显示器的工作原理

LCD显示器本身并不发光，只是调节光的亮度。在一定的温度范围内，液晶具有流动性、连续性和各向异性的特性。夹在两块导电玻璃电极之间的液晶，经过一定的处理后，其内部分子呈90°的扭曲，这种液晶具有旋光特性。当外部线性偏振光通过液晶层时，偏振面会旋转90°，即原来垂直方向，现在变为水平方向。当玻璃电极加上电压后，在电场作用下，液晶的旋光作用消失，偏振光可直接通过。电场消失后，液晶又恢复旋光作用。把这样的液晶放在一两片偏振片之间，在玻璃电极上加以适当的电平（高电平或低电平），就可得到黑底白字或白底黑字的显示形式，从而显示出所需的字符。02December20245.10.2.2LCD显示器的驱动方式LCD显示器的驱动方式有静态和动态驱动两种。其驱动方式是由LCD的电极引线的选择方式确定，因此LCD的型号确定以后，用户无法改变其驱动方式，在选择LCD显示器时必须引起注意。由于直流电压驱动LCD会引起液晶和电极老化，大大地降低使用寿命，因此常采用交流电压驱动。02December20241.静态驱动方式静态驱动LCD的每一字段均要引出电极，所有公共电极BP（COM）连在一起引出，见图5-82。由图可见，在LCD的公共极（一般为背极BP）加恒幅值交变电压，通过控制前极（a、b、c、d、e、f、g）的电压变化（零电压或2倍幅值电压）控制LCD某段亮或灭。目前，已有许多LCD驱动集成芯片，已将多个LCD驱动电路集成在一起，使用起来十分方便。图5-82七段LCD显示电路02December2024图5-83为4位BCD-七段译码、锁存、驱动LCD显示集成芯片ICM7211系列引脚功能，它能方便地与单片机接口。图5-83ICM7211系列引脚功能02December2024图5-848位LCD静态显示接口电路02December20242.动态驱动方式

静态驱动硬件电路和引线较多，成本相应增加，仅适用于显示位数较少的场合。动态驱动可克服静态驱动的缺点，适用于显示位数较多的场合。LCD的动态驱动常用专门集成芯片来实现、MC145000和MC145001为常用的一种。MC145000是主驱动器，MC145001是从