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1、LCD显示器的原理与显示器的原理与控制控制液晶的基本知识液晶的基本知识LCDLCD显示器的结构与原理及应用显示器的结构与原理及应用 LCD 液晶显示器是液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，它是一种采用了液晶控制透光度技术的简称，它是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和来实现色彩的显示器。和CRT显示器相比，显示器相比，LCD显示器具有体积小、重量轻、显示内容丰显示器具有体积小、重量轻、显示内容丰富、功耗低、控制驱动方便、结构紧凑等优点。富、功耗低、控制驱动方便、结构紧凑等优点。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩由于通过控制是否透光来控制亮和暗
2、，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶新率的问题。对于画面稳定、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像很稳定。显示器，刷新率不高但图像很稳定。LCD的构造的构造n n在这一结构中，偏光板的作用是只允许某一方向在这一结构中，偏光板的作用是只允许某一方向的光通过，由于在显示器内部有两个相互垂直的的光通过，由于在显示器内部有两个相互垂直的偏光板，因此，如果没有中间的液晶层，从背光偏光板，因此，如果没有中间的液晶层，从背光源发出的光是无法到达表面的。源发出的光是无法到达表面的。n n液晶是一种介于固态和液态之间的
3、物质，当被加液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会热时，它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。的有机化合物。n n用于液晶显示器的是用于液晶显示器的是NematicNematic液晶，它的分子是长液晶，它的分子是长棒状的，在自然状态下，这些长棒状的分子的长棒状的，在自然状态下，这些长棒状的分子的长轴大致平行。当向液晶通电时，液晶体分子排列轴大致平行。当向液晶通电时，液晶体分子排列得井然有序，可以使光线容易通过；而不通电时，得井然有序，可以使光线容易通过；
4、而不通电时，液晶分子排列混乱，阻止光线通过。通电与不通液晶分子排列混乱，阻止光线通过。通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成图像的前提条件，当然，还需要配合一定的结构图像的前提条件，当然，还需要配合一定的结构才可以实现光线向图像转换。才可以实现光线向图像转换。目前，在液晶显示器内部，液晶都是被充入厚约1mm的两块玻璃板之间，且被按5m间隔均匀隔开。因为液晶材料本身并不发光，因此，在液晶显示屏背面都有光源，光源经导光板和反射膜形成均匀的光源，经第一层偏光板后
5、进入包含成千上万液晶滴的液晶层，液晶层都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素，在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行和列的交叉点上，通过改变电压可以改变液晶的旋光状态，当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层偏光板在屏幕上显示出来。液晶工作原理液晶工作原理TFT LCDn n目前,市面主流LCD(液晶显示器)分成以下几大类：TN（TwistedNematic）(扭曲阵列型)、STN（SuperTN）(超扭曲阵列型)、DSTN（DualScanTortuosityNomograph）(双层
6、超扭曲阵列)、TFT（ThinFilmTransistor）(薄膜场效应晶体管)等。其中TFT液晶屏是主流，TFT液晶显示的原理，就是在电压影响下偏转液晶，让背光灯不同颜色和强度的光透过，由此成像。对于显示屏来说，每个像素从结构上可以看作为像素电极和共同电极之间夹一层液晶。更重要的是从电的角度可以把它看作电容。其等效电路为图所示。要对j行i列的像素P（i,j）充电，就要把开关T（i,j）导通，对信号线D（i）施加目标电压。当像素电极被充分充电后，即使开关断开，电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶分子继续有电场作用。数据（列）驱动器的作用是对信号线施加目标电压，而栅极（行）驱动器的作用是起开关的
7、导通和断开。由于加在液晶层上的电压可存储使液晶层能稳定地工作。这个显示电压通过TFT也可在短时间内重新写入，因此，即使对高清晰度LCD，也能满足图像品质要求。TFT LCD 的横截面很像是很多层三明治叠在一起。每面最外一层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可以给显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。当液晶的供应电压变动时，液晶就会产生变形，因而光线的折射角度就会不同，从而产生色彩的变化。一个完整的TFT 显示屏由很多像素构成，每个像素象一个可以开关的晶体管。这样就可以控制TFT 显示屏的分辨率。如果一台LCD的分辨率可以达到102
8、4 x 768 像素(XGA)，它就有那么多像素可以显示。LCD显示器分类 从显示的形式上通常可分笔段型、字符型和点阵图形型。从显示的形式上通常可分笔段型、字符型和点阵图形型。从显示的形式上通常可分笔段型、字符型和点阵图形型。从显示的形式上通常可分笔段型、字符型和点阵图形型。笔段型笔段型笔段型笔段型。笔段型。笔段型。笔段型。笔段型 LCDLCDLCDLCD是以长条状显示像素组成一位显示。是以长条状显示像素组成一位显示。是以长条状显示像素组成一位显示。是以长条状显示像素组成一位显示。在形状上总是在形状上总是在形状上总是在形状上总是围绕数字围绕数字围绕数字围绕数字“8”8”8”8”的结构变化，广泛
9、用于电子表、数字仪表中。的结构变化，广泛用于电子表、数字仪表中。的结构变化，广泛用于电子表、数字仪表中。的结构变化，广泛用于电子表、数字仪表中。点阵字符型点阵字符型点阵字符型点阵字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等。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。在电极图形设计上它是由若干个的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个 5 8
10、5 85 85 8或或或或 511511511511点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻呼机、点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻呼机、点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻呼机、点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于寻呼机、手机、电子记事本等类电子设备中。手机、电子记事本等类电子设备中。手机、电子记事本等类电子设备中。手机、电子记事本等类电子设备中。点阵图形型点阵图形型点阵图形型点阵图形型。这种这种这种这种模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排模块也是点阵模块的一种，其特点
11、是点阵像素连续排模块也是点阵模块的一种，其特点是点阵像素连续排列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。列，行和列在排布中均没有空隔。因此可以显示了连续、完整的图形。由于它也是有由于它也是有由于它也是有由于它也是有X-YX-YX-YX-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符。这类液晶显示器可广
12、泛用于图形显示如游戏机、笔记本电脑和彩色电视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。等设备中。等设备中。等设备中。LCD的驱动LCD可以采用静态和多路驱动方式振荡器分频器静态驱动波形静态驱动波形多路动态驱动多路动态驱动LCM(LCD Module)液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件英文名称叫“LCDModule”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。实际上它是一种商品化
13、的部件 1 1VssVss接地（接地（接地（接地（0 V0 V）2 2VddVdd电源电源电源电源 （+5 V+5 V）3 3VoVoLCDLCD亮度控制（亮度控制（亮度控制（亮度控制（0 V0 V最亮）最亮）最亮）最亮）4 4RSRS寄存器选择寄存器选择寄存器选择寄存器选择：1 1 数据数据数据数据 0 0 指令指令指令指令5 5R/WR/W读读读读/写选择写选择写选择写选择：1:1:从从从从LCDLCD读数据读数据读数据读数据 0 0 写数据写数据写数据写数据給給給給LCDLCD6 6E ELCDLCD使能使能使能使能，负边沿，负边沿，负边沿，负边沿7 7D0D7D0D7LCDLCD数据线
14、数据线数据线数据线1602字符字符LCM应用应用 这是1602字符型液晶显示模块,它是一种5*7点阵图形来显示字符的液晶显示器,可以显示2行16个字符1602内部结构内部结构57模块引脚功能模块引脚功能一般电路连接一般电路连接BLA和BLK分别是背光源的正负极.V0为对比度调整端.V0全部全部8320bits全部全部512bitsHD44780用于LCD驱动器的扩展HD44780的内部结构支持的显示方式HD44780HD44780主要功能介绍主要功能介绍n nHD44780HD44780有两个有两个8 8位的寄存器位的寄存器,指令寄存器指令寄存器IRIR和数据寄存器和数据寄存器DRDRn nI
15、RIR用于存储用于存储指令代码指令代码和显示存储器和显示存储器(Display Data RAM,(Display Data RAM,DDRAM)DDRAM)以及字符发生器以及字符发生器(Character RAM,CGRAM)(Character RAM,CGRAM)的的地地址信息址信息,IRIR只能由只能由MPUMPU写入写入.n nDRDR用于暂存要写入用于暂存要写入DDRAMDDRAM或或CGRAMCGRAM或从其中读出的或从其中读出的数数据据,从从MPUMPU写入写入DRDR的数据会通过内部操作自动写入的数据会通过内部操作自动写入DDRAMDDRAM或或CGRAM.CGRAM.n n
16、“忙忙”标志标志:当对当对RS=0RS=0和和R/W=1R/W=1时时,即读即读IRIR时时,其其DB7DB7为为”忙忙”标志标志,DB7=1,DB7=1表示芯片正忙于内部操作表示芯片正忙于内部操作.n n地址计数器地址计数器(Address Counter,AC),(Address Counter,AC),它为它为DDRAMDDRAM和和CGRAMCGRAM分配地址分配地址,当对当对DDRAMDDRAM或或CGRAMCGRAM进行读写操作时进行读写操作时,AC,AC自动自动加加1,1,当读当读IRIR时时,AC,AC的内容被送到的内容被送到DB0DB6.DB0DB6.n nDDRAM:DDR
17、AM:用来存储用用来存储用8 8位字符码表示的显示数据位字符码表示的显示数据,其容量为其容量为8080个字符个字符,在在DDRAMDDRAM中未被用于显示的容间可以做为通用中未被用于显示的容间可以做为通用数据数据RAMRAM使用使用,n nDDRAMDDRAM地址与显示位置的对应关系地址与显示位置的对应关系(一行显示时一行显示时).).n n两行显示时指令详解指令详解CGROM 和和 CGRAMn nCGROM按8位字符码产生5x8点阵或5x10点阵字形.它可以产生208个5x8点阵和32个5x10点阵字形.n nCGRAM:在CGRAM中,用户可以编程重写8个5x8点阵字形和4个5x10 点
18、阵字形。CGROMCGROM中字符代码与字形的对应关系中字符代码与字形的对应关系中字符代码与字形的对应关系中字符代码与字形的对应关系DDRAMDDRAM中的字符代码、中的字符代码、中的字符代码、中的字符代码、CGRAMCGRAM中的地址与中的地址与中的地址与中的地址与CGRAMCGRAM中的数据关系图中的数据关系图中的数据关系图中的数据关系图00H与08H指向相同的字形接口时序（读写时序）接口时序（读写时序）接口时序（读写时序）接口时序（读写时序）写时序写时序读时序读时序上电初始化上电初始化n n上电后由内部电路完成初始化过程指指令令初初始始化化过过程程n n关于关于LCD1602LCD160
19、2的设置的设置 看看:INIT_LCD:;8:INIT_LCD:;8位位I/OI/O控制控制 LCD LCD 接口初始化接口初始化MOVA,#38H;MOVA,#38H;双列显示，字形双列显示，字形5*75*7点阵点阵CALLWCOMCALLWCOMCALLDELAY1CALLDELAY1MOVA,#38H;MOVA,#38H;双列显示，字形双列显示，字形5*75*7点阵点阵CALLWCOMCALLWCOMCALLDELAY1CALLDELAY1MOVA,#38H;MOVA,#38H;双列显示，字形双列显示，字形5*75*7点阵点阵CALLWCOMCALLWCOMCALLDELAY1CALLDELAY1MOVA,#0CH;MOVA,#0CH;开显示，关光标，开显示，关光标，CALLWCOMCALLWCOMCALLDELAY1CALLDELAY1MOVA,#01H;MOVA,#01H;清除清除 LCD LCD 显示屏显示屏CALLWCOMCALLWCOMCALLDELAY1CALLDELAY1RETRET实用电路实用电路8位位,2行显示控制示例行显示控制示例LCM12864