液晶顯示控制屏設(shè)計

1、河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計論文 論文題目：液晶顯示控制屏系 部：電子通信工程系 專 業(yè)：醫(yī)用電子儀器與維護 班 級：2005級 051班 學(xué)生姓名： 杜金晨 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 王二虎 2007年 5 月 1 日緒 論早在1888年，人們就發(fā)現(xiàn)液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，象磁場中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格

2、構(gòu)成屏幕上的一個像素。當(dāng)液晶顯示器中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來，這就是液晶顯示器顯示技術(shù)。液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid Crystal Display，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。它是一種采用了液晶控制透光度技術(shù)來實現(xiàn)色彩的顯示器。液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器件。在袖珍中應(yīng)用越來越廣泛。液晶顯示技術(shù)近幾年來發(fā)展很快，各種規(guī)格的LCD顯示班名目繁多，其專用驅(qū)動芯片也都相互配套，使LCD在控制和議表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。各種規(guī)格的

3、LCD顯示班名目繁多，其專用驅(qū)動芯片也都相互配套，使LCD在控制和議表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中,段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示,不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求;而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字,還可以顯示各種圖形、曲線及漢字,并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動,動畫功能,分區(qū)開窗口,反轉(zhuǎn),閃爍等功能,用途十分廣泛。經(jīng)過二十多年的研究、競爭、發(fā)展，平板顯示器已進入角色，成為新世紀(jì)顯示器的主流產(chǎn)品，目前競爭最激烈的平板顯示器有四個品種：（1）場致發(fā)射平板顯示器（FED） （2）等離子體平板顯示器（PDP） （

4、3）有機薄膜電致發(fā)光器（OEL）（4）薄膜晶體管液晶平板顯示器（TFT-LCD）液晶平板顯示器，特別TFT-LCD，是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上全面趕上和超過CRT的顯示器件，它的性能優(yōu)良、大規(guī)模生產(chǎn)特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發(fā)展空間廣闊，將迅速成為新世紀(jì)的主流產(chǎn)品，是21世紀(jì)全球經(jīng)濟增長的一個亮點。本設(shè)計以AT89S51單片機為核心研究點陣式液晶顯示器ACM12864與單片機的接口電路及編程各部分的功能，能夠正常地實現(xiàn)所要求的功能，抗干擾性能好、安全性強。本設(shè)計介紹以AT89S51系列單片機為核心的液晶顯示屏控制系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了其工作原理、基本功能

5、框圖、關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)及軟件工作流程。提出了一種能實時控制顯示內(nèi)容的基于單片機的液晶顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計方案，給出了該單片機的硬件電路和軟件程序，同時根據(jù)單片機型號的選擇，給出了硬件設(shè)計，軟件流程圖，單片機存儲單元的分配，匯編語言源程序及詳細(xì)注釋等內(nèi)容。為了提高液晶顯示屏控制系統(tǒng)的安全性、可靠性，本設(shè)計除在器件選擇上采取措施(如采用低功耗、寬溫度范圍的器件)外，在設(shè)計中還采用了一些關(guān)鍵技術(shù)。例如線路復(fù)用技術(shù)，數(shù)據(jù)和指令傳送用同一個I/O口，可以節(jié)省單片機的I/O口資源；采用模塊化程序設(shè)計，把一個大的程序劃分為若干個小的功能模塊，每個模塊之間既相互獨立又相互聯(lián)系，這樣可以提高軟件的可維護性、可讀性、可

6、靠性和高效性。第1章 8051單片機的基本結(jié)構(gòu)1.1 8051單片機概述單片機的出現(xiàn)給控制領(lǐng)域帶來了一場深刻的革命。現(xiàn)在，不僅僅是工業(yè)控制領(lǐng)域，而是一切控制領(lǐng)域，上從航空航天、軍事國防，下到家用電器、兒童玩具，無論是工業(yè)農(nóng)業(yè)還是商業(yè)服務(wù)業(yè)，到處都有單片機在運轉(zhuǎn)，可以說單片機無所不能，無處不有。單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時,學(xué)習(xí)使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 可以說,二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代,即電氣時代、電子時

7、代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機,簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機,大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義,這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和控制。因為它體積小,通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在,這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛,如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機,就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效,常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”,如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工

8、廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品,不是電路太復(fù)雜,就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因,可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域,幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng),錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此,單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

9、 單片機的內(nèi)容是相當(dāng)?shù)亩嗟?并且每一部分的內(nèi)容又都是不容易掌握的。對于此種現(xiàn)象我們應(yīng)該予以分點介紹，大概可分為了三部分：（1）單片機的概念和硬件結(jié)構(gòu)。單片機就是單片微型計算機。它是將CPU,存儲器,定時中斷系統(tǒng),以及I/O系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)集成到一個芯片上。它其實是一個芯片,同樣它也可以被認(rèn)為是一個小型的計算機。但是它終究是不能和微機相比的,因為它的處理速度,存儲空間是有限的。單片機也被稱作微控制器（MCU）,這是因為單片機主要被用于控制場合,并且控制作用突出。它的另一個名稱是嵌入式微控制器（EMCU）,原因是大部分的單片機都被嵌入到一個系統(tǒng)中去完成相應(yīng)的功能。使用單片機一定要知道里面的硬件資源,單片機

10、與微機的不同還在于微機是馮諾依曼式的程序存儲式的,而單片機是采用程序和數(shù)據(jù)分開存儲的。由于它的資源有限,因此要十分的清楚它的存儲結(jié)構(gòu)。（2）單片機的編程。我們使用微機是為了它能完成我們的要求,同理使用單片機也是為了更好地利用它來完成各種控制功能。這里主要是利用單片機里面的存儲資源,即各種存儲器的編程。我們知道編程語言有低級,中級,高級之分。低級語言的執(zhí)行效率高,可以直接的訪問存儲器,但代碼多并且不易移植,像匯編語言。高級語言的移植性好,不能直接操作寄存器,如JAVA。而中級語言是介與前面兩者之間的,它包含了兩者的長處如可以進行一定的寄存器訪問能力,又具有移植性好的特點.它還具有非常豐富的函數(shù).

11、所以進行單片機開發(fā)系統(tǒng)時采用了C語言.但是里面的位操作和SFR特殊功能寄存器的操作時極其的重要的.（3）單片機編程的難點.這是對單片機里面的定時計數(shù)器,中斷以及和串行口的編程的理解和掌握.因為這三部分在編程中時相互滲透的使用.特別時串口的收發(fā)時和中斷的關(guān)聯(lián)以及在波特率的設(shè)置時和計數(shù)器1的關(guān)系.1.2 計算機組成部份在理解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前,我們先介紹下我們現(xiàn)在正在使用的計算機的幾大組成部從份： 計算機的五個組成部份： （1）運算器：用于實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算。計算機的運算和處理都在這里進行; （2）控制器：是計算機的控制指揮部件,使計算機各部份能自動協(xié)調(diào)的工作; （3）存儲器：用于存放程序和數(shù)據(jù)

12、;（又分為內(nèi)存儲器和外存儲器,內(nèi)存儲器就如我們電腦的硬盤,外存儲器就如我們的U盤） （4）輸入設(shè)備：用于將程序和數(shù)據(jù)輸入到計算機（例如我們電腦的鍵盤、掃描儀）; （5）輸出設(shè)備：輸出設(shè)備用于把計算機數(shù)據(jù)計算或加工的結(jié)果以用戶需要的形式1.3 典型單片機1.3.1典型單片機的組成典型系列單片機是由以下所示的器件組成的：（1）中央處理器（CPU）：需要注意的是MCS-51的CPU能處理8位二進制數(shù)或代碼; （2）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）：8051芯片共有256個RAM單元,其中后128單元被專用寄存器占用（稍后我們 詳解）,能作為寄存器供用戶使用的只是前128單元,用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此通常所

13、說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前128單元,簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為00HFFH（256B）。是一個多用多功能數(shù)據(jù)存儲器,有數(shù)據(jù)存儲、通用工作寄存器、堆棧、位地址等空間。 （3）內(nèi)部程序存儲器（ROM）：8051內(nèi)部有4KB的ROM,用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。因此稱之為程序存儲器,簡稱內(nèi)部RAM。地址范圍為0000HFFFFH（64KB）。 （4）定時器/計數(shù)器：8051共有2個16位的定時器/計數(shù)器,以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能,并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。定時時靠內(nèi)部分頻時鐘頻率計數(shù)實現(xiàn),做計數(shù)器時,對P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低電平脈沖計數(shù)。 （5）并行I/O口：MCS-

14、51共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。具體功能在后面將會詳細(xì)論述。 （6）串行口：MCS-51有一個全雙工的串行口,以實現(xiàn)單片機和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強,既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用,也可作為移位器使用。RXD（ P3.0）腳為接收端口,TXD（P3.1）腳為發(fā)送端口。 （7）中斷控制系統(tǒng)：MCS-51單片機的中斷功能較強,以滿足不同控制應(yīng)用的需要。共有5個中斷源,即外中斷2個,定時中斷2個,串行中斷1個,全部中斷分為高級和低級共二個優(yōu)先級別。 （8）時鐘電路：MCS-51芯片的內(nèi)部有時鐘電路,但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時鐘電路為

15、單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。系統(tǒng)允許的晶振頻率為12MHZ。1.3.2 89S51三個I/O下面對89S51三個I/O口做一簡介1.3.2.1 P0口 P0口有三個功能： （1）外部擴展存儲器時,當(dāng)做數(shù)據(jù)總線;（2）外部擴展存儲器時,當(dāng)作地址總線;（3）不擴展時,可做一般的I/O使用,但內(nèi)部無上拉電阻,作為輸入或輸出時應(yīng)在外部上拉電阻。 1.3.2.2 P1口 P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 1.3.2.3 P2口P2口有兩個功能： （1）擴展外部存儲器時,當(dāng)作地址總線使用; （2）做一般I/O口使用,其內(nèi)部有上拉電阻. 1.3.2.4 P3口P3口有兩個功能： 除了作為I/O使用外（

16、其內(nèi)部有上拉電阻）,還有一些特殊功能,由特殊寄存器來設(shè)置,具體功能請參考表1.1的引腳功能說明。表1.1 P3口的特殊功能（即第二功能） 口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通第2章 液晶顯示屏簡介 2.1 液晶顯示器概述 液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點,近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。在袖珍中應(yīng)

17、用也越來越廣泛。液晶顯示技術(shù)近幾年來發(fā)展很快，各種規(guī)格的LCD顯示班名目繁多，其專用驅(qū)動芯片也都相互配套，使LCD在控制和議表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點陣式LCD。其中,段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示,不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求;而點陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字,還可以顯示各種圖形、曲線及漢字,并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動,動畫功能,分區(qū)開窗口,反轉(zhuǎn),閃爍等功能,用途十分廣泛。此次設(shè)計介紹了點陣式液晶顯示器ACM12864與單片機的接口及編程的方法。2.1.1 液晶模塊使用注意事項（1）請勿隨意自行加工、整修、拆

18、卸。（2）避免對液晶屏表面施加壓力。（3）不要隨意觸摸外引線，電路板上的電路及金屬框。（4）如必須接觸時，應(yīng)使人體與模塊保持同一電位，或?qū)⑷梭w良好接地。（5）焊接使用的烙鐵、操作用的電動改錐等工個具必須良好的接地，沒漏電。（6）嚴(yán)防各種靜電。（7）模塊使用接入電源及斷開電源時，必須按時序圖進行。即必須在正電源（50.25V）穩(wěn)定接入后，才能輸入信號電平。如電源穩(wěn)定接入前，或斷開后就輸入電平信號，將會損壞模塊中的集成是路，使模塊損壞。（8）點陣模塊在調(diào)節(jié)時，應(yīng)調(diào)整VEE至最佳對比度、視角時為止。如VEE調(diào)整過高，不僅會影響液晶的顯示，還會縮短液晶的壽命。（9）模塊表面結(jié)霧時，不要通電工作，因為這

19、將引起電極化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生斷線。（10）模塊要存儲在暗處（避陽光），溫度在-100C +350C，濕度在RH60%以上的地方。如能裝入聚乙烯口袋（最好有防靜電層）并將封口封住最好。2.1.2 LCD使用指南LCD使用的注意事項:（1）確保是在電源關(guān)閉的狀態(tài)下拔插線纜接頭。（2）對液晶屏進行固定安裝時，注意使整個液晶屏保持平整，避免外力導(dǎo) 致液晶屏“彎曲”、“扭曲”。（3）避免液晶屏的表面偏光片被堅硬物體劃傷，決不能將堅硬物品置于液晶屏之上。 （4）如果水滴長時間滯留在液晶模塊上，可能導(dǎo)致變色或出現(xiàn)污斑，所以務(wù)必及時清潔模塊。 （5）當(dāng)屏幕表面有污跡時，須使用純棉或軟質(zhì)布擦拭如果還是有污物在上面，

20、可以先吹氣然后再擦拭。 （6）應(yīng)當(dāng)輕拿輕放液晶模塊，因為液晶盒為玻璃制品，屬易碎品，跌落、敲打都可能導(dǎo)致玻璃破裂。 （7）液晶模塊采用了CMOS-LSIs，所以處理液晶模塊時，一定要防止靜電，操作者須有有效接地措施。 （8）拔插逆變器時，不要過力拽拉背光線。 （9）不要將液晶模塊過長時間置于陽光直射下或者紫外線下。 （10）由于液晶模塊的可視特性會因視角不同而改變。所以在裝配時，應(yīng)該充分考慮使用者處于最佳視角的位置。 （11）如果液晶存儲在低于規(guī)定存儲溫度下限之下，可能造成液晶結(jié)晶而導(dǎo)致不可恢復(fù)的損壞。如果置于超過存儲溫度上限的溫度環(huán)境下，液晶可能變成各向同性的液體從而無法恢復(fù)液晶態(tài)。 （12

21、）不要拆卸液晶模塊，這樣很可能損壞液晶模塊。（13）設(shè)備或包裝材料中使用的環(huán)氧樹脂（胺硬化物）、硅樹脂粘合劑（脫醇粘合劑或肟粘合劑）等發(fā)出來的氣體可能造成偏振片的退化，所以有必要檢查使用材料的相容性。 （14）在液晶模塊的背面有電子元器件，所以在設(shè)計、裝配、處置過程中避免擠壓背面，否則可能損壞電子元器件。 （15）遵守有關(guān)電子元器件的其它使用注意事項，建議盡量在接近實際操作環(huán)境的條件下檢查液晶模塊。 （16）因為液晶模塊是采用外框封裝的，所以設(shè)計中小心使用附件。 （17）插接接口接插件時，要保持與液晶模塊的接插件在同一水平和平行方向； （18）在處置液晶模塊或者裝在設(shè)備中，如果長時間放置在有氧

22、化或還原氣體的空氣中，或者使用有試劑、溶劑、粘合劑、樹脂等會產(chǎn)生這類氣體的材料，可能導(dǎo)致液晶模塊被腐蝕、變色。（19）不要將附著保護膜的模塊置于高溫環(huán)境下，否則保護膜會粘在模塊表面揭不下來。 （20）最好在任何時候都不要觸摸液晶模塊的偏光片，容易弄臟留下污斑； （21）任何時候（包括從包裝箱中拿出來的時候）都不要使勁拽背光燈導(dǎo)線，否則容易損壞導(dǎo)線。 （22）建議操作者處置液晶模塊時穿戴防靜電服，并戴上接地腕帶。 （23）對模塊背面的TCP，不要施加太大的壓力，否則會損壞TCP。2.1.3 影響液晶顯示器壽命因素 （1）建議在常溫/常濕環(huán)境下工作，高溫/高濕會影響液晶顯示器的壽命。 （2）激烈的

23、溫度波動會影響液晶顯示器的性能，特別是低溫會影響亮度和響應(yīng)時間。 建議在平穩(wěn)、干凈的環(huán)境下工作，灰塵會引起內(nèi)部電路失效。 （3）不要讓液體濺入顯示器內(nèi)部，如需清潔請關(guān)閉電源，將清潔劑噴射在軟布上再輕輕擦拭。 （4）液晶顯示器是玻璃制品，搬動時應(yīng)避免碰撞、震動。 （5）液晶顯示器表面有多層薄膜，嚴(yán)禁用銳器刻劃。 （6）嚴(yán)禁隨意拆卸液晶顯示器，如遇故障務(wù)必請專業(yè)人員維修。 （7）長時間顯示固定畫面，會使亮度下降、圖像滯留現(xiàn)象加大，建議使用屏幕保護程序。 （8）長時間不用請關(guān)閉顯示器電源，拔掉電源插頭。2.1.4 液晶模塊常用的三種連接方式常用液晶模塊連接方式及其適用范圍：（1）金屬插腳金屬腳腳可直

24、接焊接在PCB（印刷線路板）上，連接可靠，抗震動強，腳間距受限制適用于音響產(chǎn)品，電表等。（2）斑馬紙(熱封) 柔軟性連接，組裝不方便。用于薄型產(chǎn)品的連接。適用于計數(shù)器、尋呼機、電子記事簿等。（3）導(dǎo)電橡膠成本較低，組裝方便，是較多采用的連接方式成本較低。適用于手表，游戲機，時鐘，電話等。2.2 液晶顯示屏簡介早在1888年，人們就發(fā)現(xiàn)液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，象磁場中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越。無論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組

25、成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來，這就是LCD顯示技術(shù)。液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid Crystal Display，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。它是一種采用了液晶控制透光度技術(shù)來實現(xiàn)色彩的顯示器。液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器件。在袖珍中應(yīng)用越來越

26、廣泛。液晶顯示技術(shù)近幾年來發(fā)展很快，各種規(guī)格的LCD顯示班名目繁多，其專用驅(qū)動芯片也都相互配套，使LCD在控制和議表系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。 優(yōu)勢：與傳統(tǒng)的陰極射線管（CRT）相比，LCD占用空間小，低功耗，低輻射，無閃爍，降低視覺疲勞。不足：與同大小的CRT相比，價格更加昂貴。2.2.1 LCD顯示器特點 液晶顯示器有以下顯示特點。（1）低壓微功耗 工作電壓只用35伏，工作電流只有幾個微安/CM2.因此它成為便攜式和手持儀器儀表的顯示屏幕。（2）平板性結(jié)構(gòu) LCD顯示器內(nèi)有兩片平行玻璃組成的夾層盒，面積可大可小，且適合于大批量生產(chǎn)，安裝時占用體積小，減小了設(shè)備面積。（3）被動顯示 液

27、晶本身不發(fā)光，而是靠調(diào)制外界光進行顯示。因此適合人的視覺習(xí)慣，不會使人眼睛疲勞。（4）顯示信息量大 LCD顯示器，其像素可以做得很小，相同面積上可容納更多信息。（5）易于色彩化 （6）沒有電磁輻射 在其顯示期間不會產(chǎn)生電磁輻射，對環(huán)境無污染，有利于人體健康。（7）壽命長 LCD器件本身無老化問題，壽命極長。2.2.2 LCD顯示器分類當(dāng)前市場上液晶顯示器件種類繁多，可從以下幾個方面分類。2.2.2.1 按排列形式分類 按排列形式可分為筆段型、字符型和點陣圖形型。 （1） 筆段型 筆段型是以長條狀顯示像素組成一位顯示。該類型主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示字母或某些字符。這種段型顯示通常有六段、七

28、段、八段、九段、十四段和十六段等，在形狀上總是圍繞數(shù)字“8”的結(jié)構(gòu)變化，其中以七段顯示最常用，廣泛用于電子表、數(shù)字儀表、筆記本計算機中。（2） 字符型 字符型液晶顯示模塊是專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶顯示模塊。在電機圖形設(shè)計上它是由若干個57或511點陣組成，每一個點陣顯示一個字符。這類模塊廣泛應(yīng)用于尋呼機、大哥大電話、電子筆記本等類電子設(shè)備中。（3） 點陣圖形型 點陣圖形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩陣形式的品格點，點的大小可根據(jù)顯示的清晰度來設(shè)計。這類液晶顯示器可廣泛用于圖形顯示如游戲機、筆記本電腦和彩色電視等設(shè)備中2.2.2.2 按采光方法分 由于液晶顯示是被動采光，

29、自己不發(fā)光，完全借助于外部光源來顯示。因此按采光性方式可分為一下幾類。（1） 自然采光 自然采光是利用周圍環(huán)境光為顯示光源，靠LCD背面的反射膜將入射的自然光從正面反射出來顯示。這種采光方式簡單、方便，但其清晰度受周圍環(huán)境光影響很大。目前大部分計數(shù)器、計時器、計算器等計量顯示器件都采用這種方式。（2） 背光源采光 液晶顯示器件上增加背光源，用以增加顯示器件的清晰度和穩(wěn)定性。背光源通常采用點狀小型白熾燈或鹵素?zé)簦↙ED），線狀冷陽極熒光燈或熱陰極熒光燈以及面狀扁平熒光燈（EL）。當(dāng)前，塑料膜型的EL和三基色扁平熒光燈得到了更好的應(yīng)用。 背光源的安裝方式分為邊光式和背光式。邊光式即在顯示器的側(cè)面，

30、將光源按線型配置，還要在顯示器的背面配以特殊設(shè)計的散光板或反射板，以使得背景光源一致均勻；背光式即在顯示器的背面配置一個面光源。2.2.3 按LCD的顯示驅(qū)動方式分類LCD顯示器的驅(qū)動方式有靜態(tài)驅(qū)動法、動態(tài)驅(qū)動法和雙頻驅(qū)動法。（1） 靜態(tài)驅(qū)動法 靜態(tài)驅(qū)動法是將振蕩器的脈沖信號分頻后直接施加在背電極BP上，段電極脈沖直接加在某一段上。這種顯示適用于筆段型液晶顯示器件，每個字符段要有一個鎖存器和驅(qū)動器。（2） 動態(tài)驅(qū)動法 為了節(jié)省硬件驅(qū)動電路，在多個顯示像素驅(qū)動時，將像素排列成矩陣結(jié)構(gòu)，分別稱為行電極和列電極。采用類似于CRT光柵動態(tài)掃描的方法，循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖并同時給需要顯示數(shù)據(jù)的列電

31、極相應(yīng)的選擇脈沖，這樣逐次順序掃描，循環(huán)周期很短，使得顯示屏上呈現(xiàn)出穩(wěn)定的圖象。（3） 雙頻驅(qū)動法 雙頻驅(qū)動法是利用液晶介電常數(shù)與驅(qū)動電壓頻率的相互關(guān)系，使用兩種不同的驅(qū)動電壓頻率來改變液晶顯示器件上各像素分子效果。2.2.4 按控制器的安裝方式分類 控制器的安裝有內(nèi)藏式，即把控制器和驅(qū)動都用厚膜電路做在液晶顯示模塊印刷底板上，只需外部接口的數(shù)字信號或模擬信號即可驅(qū)動顯示器，使用很方便。還有不含控制器方式，需要另外選配相應(yīng)的驅(qū)動控制器才能工作。2.3 各種液晶顯示原理液晶顯示器(LCD)是現(xiàn)在非常普遍的顯示器。它具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極

32、射線管顯示器（CRT）大不相同。LCD是基于液晶電光效應(yīng)的顯示器件。包括段顯示方式的字符段顯示器件；矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件；矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。下面介紹四種液晶顯示器的工作原理。2.3.1 TN型液晶顯示原理 TN型的液晶顯示技術(shù)可說是液晶顯示器中最基本的，而之后其它種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點來加以改良。同樣的，它的運作原理也較其它技術(shù)來的簡單。TN型液晶顯示器的簡易構(gòu)造包括了垂直方向與水平方向的偏光板，具有細(xì)紋

33、溝槽的配向膜，液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。不加電場的情況下，入射光經(jīng)過偏光板后通過液晶層，偏光被分子扭轉(zhuǎn)排列的液晶層旋轉(zhuǎn)90度，離開液晶層時，其偏光方向恰與另一偏光板的方向一致，因此光線能順利通過，整個電極面呈光亮。當(dāng)加入電場的情況時，每個液晶分子的光軸轉(zhuǎn)向與電場方向一致，液晶層因此失去了旋光的能力，結(jié)果來自入射偏光片的偏光，其偏光方向與另一偏光片的偏光方向成垂直的關(guān)系，并無法通過，電極面因此呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)。 其顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導(dǎo)電玻璃間，液晶分子會依配向膜的細(xì)溝槽方向依序旋轉(zhuǎn)排列，如果電場未形成，光線會順利的從偏光板射入，依液晶分子旋轉(zhuǎn)其行進方向，然后從另

34、一邊射出。如果在兩片導(dǎo)電玻璃通電之后，兩片玻璃間會造成電場，進而影響其間液晶分子的排列，使其分子棒進行扭轉(zhuǎn)，光線便無法穿透，進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現(xiàn)象，叫做扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)，簡稱TNFE（twisted nematic field effect）。在電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，幾乎都是用扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)原理所制成 2.3.2 STN液晶顯示原理 STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180270度。要在這里說明的是，單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形（或稱黑白），并沒有辦法做到色彩的

35、變化。而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關(guān)系，以及光線的干涉現(xiàn)象，因此顯示的色調(diào)都以淡綠色與橘色為主。但如果在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片（color filter），并將單色顯示矩陣之任一像素（pixel）分成三個子像素（sub-pixel），分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色，再經(jīng)由三原色比例之調(diào)和，也可以顯示出全彩模式的色彩。另外，TN型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大，其屏幕對比度就會顯得較差，不過藉由STN的改良技術(shù)，則可以彌補對比度不足的情況。2.3.3 TFT型液晶顯示器的原理 TFT型的液晶顯示器較為復(fù)雜，主要的構(gòu)成包括了，螢光管、導(dǎo)光板、偏光板、濾光板、玻璃基板

36、、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。TFT型液晶顯示器也采用了兩夾層間填充液晶分子的設(shè)計。只不過是把左邊夾層的電極改為了FET晶體管，而右邊夾層的電極改為了共通電極。首先液晶顯示器必須先利用背光源，也就是螢光燈管投射出光源。TFT的顯示采用背透式照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從左至右，而是從右向左，這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置了類似日光燈的光管。光源照射時先通過右偏振片向左透出，借助液晶分子來傳導(dǎo)光線。由于左右夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時，液晶分子的表現(xiàn)如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會發(fā)生改變，也通過遮光和透光來達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管

37、具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。相對而言，TN就沒有這個特性，液晶分子一旦沒有被施壓，立刻就返回原始狀態(tài)，這是TFT液晶和TN液晶顯示原理的最大不同。2.3.4 高分子散布型液晶顯示器“高分子散布型液晶顯示器”（Polymer dispersed liquid crystal liquid crystal display），簡稱“PDLC型液晶顯示器”。高分子的單體(monomer)與液晶混合后夾在兩片玻璃中間，做成一液晶盒。這種玻璃與上面所用的相同，是表面上先鍍有一層透明而導(dǎo)電的薄膜作電極。但是不需要在玻璃上

38、鍍表面配向劑。此時將液晶盒放在紫外燈下照射使個單體連結(jié)成高分子聚合物。在高分子形成的同時，液晶與高分子分開而形成許多液晶小顆粒。這些小顆粒被高分子聚合物固定住。當(dāng)光照射在此液晶盒上，因折射率不同，而在顆粒表面處產(chǎn)生折射及反射。經(jīng)過多次反射與折射，就產(chǎn)生了散射(scattering)。此液晶盒就像牛奶一樣呈現(xiàn)出不透明的乳白色。足夠大電壓加在液晶盒兩側(cè)的玻璃上液晶順著電場方向排列，而使每顆液晶的排列均相同。對正面入射光而言，這些液晶有著相同的折射率n。如果我們可以選用的高分子材料的折射率與n相同，對光而言這些液晶顆粒與高分子材料是相同的；因而在液晶盒內(nèi)部沒有任何折射或反射的現(xiàn)象產(chǎn)生。此時的液晶盒就

39、像透明的清水一樣。 2.4 LCD結(jié)構(gòu)原理平板性LCD顯示器如圖2.1所示將液晶材料封裝在上、下導(dǎo)電玻璃電極之間，液晶分子平行排列，上下扭90度。當(dāng)外部如射光線通過上偏振片之后形成偏振光，該偏振光通過水平排列的液晶材料后被旋轉(zhuǎn)90度。再通過與上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回來，成透明狀態(tài)；當(dāng)上、下電極加 上一定的電壓后，電極部份 圖2.1 液晶顯示器的基本構(gòu)造的液晶分子轉(zhuǎn)成垂直分布，失去旋光性，從上偏振片入射的偏振光不被旋轉(zhuǎn)，光無法通過下偏振片返回，因而呈黑色。根據(jù)需要，將電極做成各種文字、數(shù)字、圖形，就可以獲得各種狀態(tài)顯示。 圖2.2 液晶顯示器的工作原理（a）無電場，有反射光 (b)

40、加電場，光吸收，無反射光第3章 ACM12864原理簡介3.1 LCD顯示器的驅(qū)動原理根據(jù)上面介紹的顯示原理，要顯示LCD的的某一段，必須對該字段兩電極加上電壓，這一驅(qū)動電壓為直流或交流均可。但使用交流驅(qū)動的LCD器件其壽命長，可達(dá)數(shù)萬小時以上，因此實際上都采用交流驅(qū)動。常用的方法是通過“異或”門把顯示控制信號和顯示頻率信號交并成交變的驅(qū)動信號。常用的場效應(yīng)型LCD的驅(qū)動電壓范圍是36V，適合單片機系統(tǒng)的5V工作電壓，并能采用通用的CMOS電路來驅(qū)動。表3.1 ACM12864接口引腳信息 引腳名稱電平功能1GND0V參考地2Vcc+5V+5V電源輸入端。輸入范圍是4.755.25V3Vo-對

41、比度電壓輸入端。一般將-5V通過電位器后加至此端.顯示器驅(qū)動電壓，（亮度?）4D/IH/L高電平為數(shù)據(jù)，低電平為指令5R/WH/L高電平從LCD讀數(shù)據(jù)到MPU，低電平寫MPU數(shù)據(jù)到LCD6EH,H到LLCD寫使能信號，下降沿有效，讀數(shù)據(jù)時，E為高電平.與5腳配合使用714D0D7H/L八個數(shù)據(jù)總線，通常接MPU數(shù)據(jù)總線15CS1H選擇右半屏16CS2H選擇左半屏17RSTBL復(fù)位信號，低電平有效18Vout-10V-10V電源輸出端，一般通過電阻連到3腳（Vo）19LED+4.2VLCD背光正電源端。一般將+5V通過分壓后接到此腳20LED-0VLCD背光負(fù)電源端。一般接GND3.2 部分功能

42、器件的說明（1）IR指令寄存器。 用來寄存指令碼。當(dāng)D/I0且在E信號下降沿指令寫入IR。（2）DR數(shù)據(jù)寄存器。用來寄存數(shù)據(jù)。 當(dāng)D/I1且在E信號下降沿，圖形顯示數(shù)據(jù)寫入DR當(dāng)D/I1且在E信號高電平。數(shù)據(jù)由DR讀出至DB0DB7（3）BF忙狀態(tài)?！?”模塊在進行內(nèi)部操作，外部指令和數(shù)據(jù)。 “0”模塊準(zhǔn)備就緒，隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。 利用STATUS READ（讀狀態(tài)）指令，可將BF讀到DBT總線。（4）DFF顯示控制觸發(fā)器。用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。 “1”開顯示 DISPLAY ON ； “0”關(guān)顯示 DISPLAY OFF（5）XY地址計數(shù)器：是一個9位計數(shù)器。實質(zhì)，它是DDR

43、AM的地址指針。高3位X地址計數(shù)器，為DDRAM的頁指針。無計數(shù)功能，只能用指令設(shè)置；低6位Y地址計數(shù)器，為DDRAM的Y地址指針。具有循環(huán)計數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫入后，Y地址自動加1，從063。（6）DDRAM顯示數(shù)據(jù)RAM。它是存貯圖形顯示數(shù)據(jù)的?！?”表示顯示選擇；“0”表示顯示非選擇。（7）Z地址計數(shù)器是一個6位計數(shù)器，具有循環(huán)顯示功能。RESET復(fù)位后為0。它用于顯示行掃描同步 。當(dāng)一行掃描完，地址計數(shù)器自動加1。它可用DISPLAY START LIVE（顯示起始行）指令預(yù)置。即：DDRAM的數(shù)據(jù)從哪一行開始顯示在屏幕第一行。DDRAM共64行，屏幕可循環(huán)滾動顯示64行。表3.2 A

44、CM12864的指令系統(tǒng)目的R/WD/ID7D6D5D4D3D2D1D0說明顯示器開/關(guān)指令0000111110關(guān)閉顯示內(nèi)容0000111111顯示RAM中的內(nèi)容設(shè)置列地址0001列地址（063）Y地址，共64列設(shè)置頁地址0010111頁地址（07）X地址，共八頁設(shè)置起始行0011顯示起始行（063）LCD最上一行的行號讀LCD狀態(tài)10BUSY00/FRSET0000BUSY為1是忙，為0是不忙；0/F為0是LCD開，為1是關(guān)；RSET為0是正常，為1是復(fù)位寫顯示數(shù)據(jù)01顯示數(shù)據(jù)（連續(xù)寫，Y地址會自增1）在設(shè)置的行、列處顯示讀數(shù)據(jù)11讀顯示RAM的數(shù)據(jù)（Y地址會自增1）先空讀，后才會讀出對部分

45、指令的說明如下：（1）只要設(shè)置了頁地址（X地址）和列地址（），就惟一確定了顯示RAM中的一個單元。這樣，MPU就可用讀、寫指令讀出該單元的內(nèi)容或向該單元寫進一個字節(jié)數(shù)據(jù)。（2）有規(guī)律的設(shè)置對應(yīng)液晶顯示屏最上一行的RAM行數(shù)（設(shè)置起始行），可以使LCD實現(xiàn)滾動的效果。（3）在BUSY和RESET狀態(tài)時，除讀狀態(tài)指令外，其他指令均不對ACM12864產(chǎn)生作用。（4）在對ACM12864操作之前，要先查詢BUSY狀態(tài)，以確定是否對ACM12864進行操作。（5）讀、寫數(shù)據(jù)指令每進行一次讀、寫操作，列地址就會自動增1。必須注意的是，進行讀、寫操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀，才會讀出所要讀的單

46、元中的數(shù)據(jù)。表3.3 ACM12864指令的指令碼顯示開關(guān)控制開P2：0011 100038HP2 左：18H右：28HP0：0011 11113FH關(guān)P2：0011 100038HP0 開：3FH關(guān)：3EHP0：0011 11103EH設(shè)置顯示起始行P20011 100038H左：18H右：28HP011* *C*HFFH063行選一設(shè)置頁地址P20011 100038H左：18H右：28HP01011 1*B8HBFH第0頁第7頁設(shè)置Y地址P20011 100038H左：18H右：28HP010* *40H7FH063個Y地址選一讀狀態(tài)P21011 1000B8H 左：98H右：A8HP0

47、BUSY 0 ON/OFF RSET 0000*0H讀出顯示數(shù)據(jù)P21111 1000F8H左：D8H右：E8HP0* *數(shù)據(jù)線寫入顯示數(shù)據(jù)P20111 100078H左：58H右：68HP0* *數(shù)據(jù)線表3.4 讀、寫時序參數(shù)表名稱符號最小值典型值最大值單位E周期時間Tcyc1000nsE高電平寬度Pweh450nsE低電平寬度Pwel450nsE上升時間Tr25nsE下降時間Tf25ns地址建立時間Tas140ns地址保存時間Tah10ns數(shù)據(jù)建立時間Tdsw200ns數(shù)據(jù)延遲時間Tddr320ns寫數(shù)據(jù)保持時間Tdhw10ns讀數(shù)據(jù)保持時間Tdhw20ns對應(yīng)的時序圖如圖3.1：圖3.1

48、.a為讀時序圖，圖3.1.b為寫時序圖圖3.1第4章 ACM12864與單片機的接口電路圖4.1 ACM12864與單片機的接口電路 圖4.1為8051單片機與ACM12864的基本接口電路，其中自鎖開關(guān)S1用于控制背光板電源，按下時接通電源，打開背光燈。電阻R1用于調(diào)節(jié)顯示屏亮度，即調(diào)節(jié)顯示對比度。AD0AD7為單片機與液晶顯示屏的數(shù)據(jù)線，傳遞單片機發(fā)出的指令和數(shù)據(jù)。P2.4和P2.5做為顯示屏的片選端，分別用于控制顯示屏的左半屏和右半屏。P2.6則做數(shù)據(jù)、指令的控制端，當(dāng)是高電平“1”時AD0AD7上為數(shù)據(jù)；當(dāng)是低電平“0”時AD0AD7上為指令。P2.7是讀寫控制端，當(dāng)是高電平“1”時為

49、讀狀態(tài)；當(dāng)是低電平“0”時為寫狀態(tài)。 第5章 設(shè)計流程圖及程序5.1 按鍵子程序按鍵子程序：首先，查詢P3.3鍵是否按下，如果按下則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的顯示子程序，如果沒有檢查P3.4鍵是否按下，如果按下則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的顯示子程序，如果沒有檢查P3.5鍵是否按下，如果按下則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的顯示子程序，如果沒有則結(jié)束該按鍵子程序，返回。但由于JNB跳轉(zhuǎn)指令的范圍太短，故進行以下修改，讓起先跳轉(zhuǎn)到某處，再由該處進行長跳轉(zhuǎn)。保證不出其范圍。據(jù)此，故得其子程序流程圖如下：開始置位P3口結(jié)束顯英語子程序顯漢字子程序顯數(shù)字子程序P3.5口是否為0P3.3口是否為0YYYNNNP3.4口是否為0圖5.1 按鍵子程序流程圖由其流

50、程圖，得其子程序如下：anjian: JNB P3.3,xianshu ;按鍵子程序JNB P3.4,xianhanJNB P3.5,EnglishRETxianshu: LJMP xianshuzuoxianhan: LJMP xianhanzuoEnglish: LJMP Englishzuo5.2 延時子程序延時子程序采用通用的一秒延時子程序。由于單片機選用的晶振為11.592，所以一個指令碼大約為1u，所以一秒的時間大約是100 000次，即8250250。故得其子程序如下：DELAY: MOV R7,#8 ;延時子程序 DEL1: MOV R6,#250 DEL2: MOV R5,#250 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 RET 5.3 送指令子程序和送數(shù)據(jù)子程序在ACM12864模塊中，指令放在以3800H為地址開始的一段存儲區(qū)，數(shù)據(jù)放在以7800H為地址開始的一段存儲區(qū)。故需將單片機發(fā)出的指令和數(shù)據(jù)分別送往其對應(yīng)的寄存器地