《LCD液晶顯示模塊》PPT課件.ppt

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第25章LCD液晶顯示模塊,前面介紹的LED數(shù)碼管只可以顯示數(shù)字和某些字符，限制了其應(yīng)用范圍。在很多場(chǎng)合中需要顯示多行字符、漢字或者圖形，液晶顯示器便應(yīng)運(yùn)而生。液晶顯示器（LCD）是一種功耗很低的顯示器，其以優(yōu)越的性能，越來(lái)越受到各方面的重視。液晶顯示的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越多，在電子表、計(jì)算器、數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示器和液晶電視上都可以看到它的身影。液晶顯示模塊是一種集成度比較高的顯示組件，其英文名稱為“LCDModule”，可以簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)CM。液晶顯示模塊將液晶顯示器件、控制器、PCB電路板、背光源和外部連接端口等組裝在一起，可以方便地用于需要液晶顯示的場(chǎng)合。在現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)中，液晶顯示模塊的應(yīng)用也越來(lái)越多。,25.1LCD液晶顯示概述,LCD液晶顯示是依靠液晶顯示器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)或者圖形顯示的。LCD液晶顯示彌補(bǔ)了LED顯示效果不夠美觀、不能顯示圖形和漢字等缺點(diǎn)，因此液晶顯示技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。下面介紹液晶顯示方面的應(yīng)用技術(shù)。,25.1.1液晶的來(lái)源,液晶，顧名思義，就是固液態(tài)之間的一種中間類狀態(tài)。一般情況下，最常見(jiàn)的物質(zhì)有三種形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。液晶是另外一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，由澳大利亞植物學(xué)者萊尼茨爾（Reinitzer）在1888年發(fā)現(xiàn)。此后，經(jīng)過(guò)廣泛的研究，液晶于二十世紀(jì)五十年代開(kāi)始大規(guī)模使用。液晶的成分是一種有機(jī)化合物，在一定的溫度范圍內(nèi)，它既具有液體的流動(dòng)性、粘度、形變等性質(zhì)，又具有晶體的熱（熱效應(yīng)）、光（光學(xué)各向異性）、電（電光效應(yīng)）、磁（磁光效應(yīng)）等物理性質(zhì)。光線穿透液晶的路徑由其分子排列所決定。人們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，給液晶充電會(huì)改變它的分子排列，進(jìn)而造成光線的扭曲或折射。液晶顯示便是根據(jù)此原理來(lái)制成的。,25.1.2LCD液晶顯示器結(jié)構(gòu)及原理,LCD液晶顯示器本身不發(fā)光，其通過(guò)調(diào)節(jié)光的亮度來(lái)達(dá)到顯示效果，這是一種被動(dòng)顯示器。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效應(yīng)制成，這是一種電場(chǎng)效應(yīng)。這里首先介紹LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和原理，以及它的技術(shù)和工藝特點(diǎn)。這樣才能在選購(gòu)時(shí)有的放矢，更加科學(xué)合理地使用和維護(hù)。液晶是一種有機(jī)復(fù)合物，由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。LCD大致有如下兩個(gè)結(jié)構(gòu)和功能上的特點(diǎn)。,25.1.3液晶顯示模塊的種類,液晶顯示模塊是以LCD液晶屏為核心，配合一定的控制電路，以達(dá)到方便使用顯示組件的目的。根據(jù)LCD液晶屏可顯示內(nèi)容的不同，液晶顯示模塊可以分為如下3種：1．?dāng)?shù)顯液晶模塊2．點(diǎn)陣字符液晶模塊3．點(diǎn)陣圖形液晶模塊,25.1.4液晶顯示模塊的優(yōu)點(diǎn),液晶顯示最主要的優(yōu)勢(shì)是可以顯示多行的漢字以及圖形。除了這一點(diǎn)外，使用液晶顯示模塊作為顯示設(shè)備還具有其他很多優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：體積小、重量輕。液晶顯示模塊通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器件要輕得多。功率消耗小。液晶顯示模塊的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)芯片上。因而，對(duì)于相同的顯示面積，液晶顯示模塊的耗電量比其他顯示器件要小得多。顯示質(zhì)量高。由于液晶顯示模塊每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，不像有些顯示設(shè)備需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示模塊話質(zhì)高而不會(huì)閃爍，把眼睛疲勞降到了最低。無(wú)電磁輻射。液晶顯示模塊的先天特點(diǎn)決定了其沒(méi)有電磁輻射，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得液晶電視和計(jì)算機(jī)的顯示器都得到廣泛推廣。簡(jiǎn)單方便的數(shù)字式接口。液晶顯示模塊都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口十分簡(jiǎn)單，操縱也十分方便。應(yīng)用范圍廣。液晶顯示模塊特別是點(diǎn)陣圖形液晶模塊，可以顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等，可適用于各種場(chǎng)合。,25.2液晶顯示模塊控制接口,液晶顯示模塊（LCM）一般都內(nèi)置LCD驅(qū)動(dòng)器，其采用控制指令集來(lái)進(jìn)行顯示控制。這類LCM和單片機(jī)的接口比較簡(jiǎn)單，控制比較容易，因此得到了廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，掌握一種液晶顯示模塊，便可以熟悉采用同類型驅(qū)動(dòng)器的其他液晶顯示模塊的使用。這里重點(diǎn)介紹點(diǎn)陣圖形液晶模塊的使用，其可以顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等，功能比較全面。,25.2.1LCD控制驅(qū)動(dòng)器ST7920概述,LCD控制驅(qū)動(dòng)器主要用于控制液晶的顯示，市場(chǎng)上常見(jiàn)的有ST7920、KS0066U、HD44780等。這里介紹廣泛使用的ST7920液晶控制驅(qū)動(dòng)器。ST7920是臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控制芯片，它是一種功能極強(qiáng)的液晶控制模塊，主要包括如下幾方面的功能：芯片內(nèi)置12864－12漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊，用于顯示漢字及圖形。芯片內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（1616點(diǎn)陣）。128個(gè)字符的ASCII字符庫(kù)（816點(diǎn)陣）。64256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)有2MB的中文字型CGROM和64256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，便于簡(jiǎn)單、有效地顯示漢字和圖形。芯片提供有4組可編程控制的1616點(diǎn)陣造字空間。ST7920由32個(gè)普通驅(qū)動(dòng)器（common）及６４個(gè)段驅(qū)動(dòng)器segment組成。芯片提供了4位并行、８位并行、２線串行以及３線串行等多種接口方式，可以適應(yīng)多種微處理器和單片機(jī)接口的需要。,25.2.2ST7920功能說(shuō)明,ST7920包含有兩個(gè)型號(hào)，ST7920-BIG5內(nèi)建BIG-5碼繁體中文字型庫(kù)，ST7920-GB內(nèi)建GB簡(jiǎn)體中文字型庫(kù)。這里以內(nèi)建簡(jiǎn)體中文字型庫(kù)的ST7920-GB為例，介紹其功能以及如何實(shí)現(xiàn)顯示字符、漢字和圖形等操作。1．基本操作功能2．忙標(biāo)志（BF）3．地址計(jì)數(shù)器（AC）4．中文字型ROM（CGROM）及半寬字型ROM（HCGROM）5．自定義字型RAM（CGRAM）6．圖標(biāo)RAM（IRAM）7．顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）8．繪圖顯示RAM（GDRAM）9．LCD驅(qū)動(dòng)電路10．游標(biāo)/閃爍控制電路,25.2.3ST7920基本指令集,ST7920提供了11條基本指令，當(dāng)RE=0時(shí)為基本指令集模式，分別介紹如下。1．清除顯示指令2．地址復(fù)位指令3．進(jìn)入設(shè)定點(diǎn)指令4．顯示狀態(tài)開(kāi)關(guān)指令5．游標(biāo)或顯示移位控制指令6．功能設(shè)定指令7．設(shè)定CGRAM地址指令8．設(shè)定DDRAM地址指令9．讀取忙標(biāo)志（BF）和地址指令10．寫(xiě)數(shù)據(jù)到RAM指令11．讀取RAM的值指令,25.2.4ST7920擴(kuò)充指令集,ST7920擴(kuò)充指令集提供了更高級(jí)的液晶顯示控制。當(dāng)RE=1時(shí)，為擴(kuò)充指令集模式，ST7920提供了7種擴(kuò)充指令，分別介紹如下所述。1．待命模式指令2．卷動(dòng)地址或RAM地址選擇指令3．反白選擇指令4．睡眠模式指令5．?dāng)U充功能設(shè)定指令6．設(shè)定IRAM地址或卷動(dòng)地址指令7．設(shè)定繪圖RAM地址指令,25.2.5ST7920的操作方式,液晶控制驅(qū)動(dòng)器ST7920提供了并行和串行兩類指令操作方式。其中，并行操作方式又可以分為8位并行操作方式和4位并行操作方式兩種。下面分別進(jìn)行介紹。1．并行操作方式2．串行操作方式,25.2.6圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊,市場(chǎng)上，圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊有很多種。這里采用的液晶顯示模塊為北京寧和電子有限公司生產(chǎn)的NH12864M型LCM，如圖所示。,25.2.7圖形點(diǎn)陣式液晶讀寫(xiě)子函數(shù),前面介紹了圖形點(diǎn)陣式液晶控制器的指令集、操作方式以及典型的液晶顯示模塊的引腳接口。這里按照8位并行接口操作方式來(lái)給出圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊的操作子函數(shù)，以方便讀者調(diào)用。這里假定E為液晶顯示模塊的讀寫(xiě)使能信號(hào)，R_W為液晶顯示模塊的讀寫(xiě)選擇信號(hào)，RS為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)/指令信號(hào)，D_I為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)指令選擇信號(hào)。P1端口作為數(shù)據(jù)指令輸入端口。這些符號(hào)分別對(duì)應(yīng)液晶顯示模塊的控制引腳，其將在下面的子函數(shù)中使用。1．寫(xiě)指令子函數(shù)2．寫(xiě)數(shù)據(jù)子函數(shù)3．初始化子函數(shù)4．基本指令集清屏子函數(shù)5．寫(xiě)漢字子函數(shù)6．?dāng)U充指令集畫(huà)圖子函數(shù)7．?dāng)U充指令集清屏子函數(shù),25.3漢字及圖形顯示實(shí)例,液晶顯示模塊在現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，其不僅可以顯示數(shù)字和字符，也可以用來(lái)顯示中文和圖形。這里采用NH12864M來(lái)介紹，如何使用液晶顯示模塊LCM來(lái)顯示漢字、圖形以及在任意位置顯示圖形。程序中使用了前面介紹的圖形點(diǎn)陣式液晶讀寫(xiě)子函數(shù)。,25.3.1電路設(shè)計(jì),這里采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)作為控制器，同樣也可以采用其他兼容的51系列單片機(jī)，例如AT89S51、8051、AT89C51等。整個(gè)電路的電路圖，如圖所示。,25.3.2建立項(xiàng)目,這里采用KeilC51語(yǔ)言編寫(xiě)程序。具體操作步驟如下：,25.3.3漢字顯示實(shí)例,這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來(lái)顯示多行漢字以及字符。主程序的流程圖，如圖所示。,25.3.4圖形顯示實(shí)例,這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來(lái)顯示圖形。主程序的流程圖，如圖所示。,25.3.5任意位置圖形顯示實(shí)例,這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來(lái)在液晶屏的指定位置顯示圖形。主程序的流程圖，如圖所示。使用液晶在任意指定位置顯示圖形的程序代碼示例如下：,25.4小結(jié),本章詳細(xì)介紹了液晶和液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)及原理，并對(duì)常用的LCD驅(qū)動(dòng)控制器的指令和功能進(jìn)行了介紹，其中給出了用于圖形點(diǎn)陣式液晶讀寫(xiě)的詳細(xì)子函數(shù)。最后利用一款采用這個(gè)驅(qū)動(dòng)器的液晶顯示模塊，來(lái)介紹如何控制其顯示漢字和圖形等。近年來(lái)，液晶顯示模塊應(yīng)用越來(lái)越廣泛。熟練掌握本章內(nèi)容對(duì)以后的設(shè)計(jì)很有幫助。,