人机接口设计之三.ppt

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1、人机接口设计之三 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望.液晶显示器液晶显示器LCD 8.3.1 LCD 8.3.1 LCD显示器结构及原理显示器结构及原理 8.3.2 LCD 8.3.2 LCD显示器与单片机接口显示器与单片机接口 液晶显示器是一种功耗极低的被动式显示器件，广泛液晶显示器是一种功耗极低的被动式显示器件，广泛液晶显示器是一种功耗极低的被动式显示器件，广泛液晶显示器是一种功耗极低的被动式显示器件，广泛使用在便携式仪表或低功耗显示设备中。预言在

2、袖珍仪表使用在便携式仪表或低功耗显示设备中。预言在袖珍仪表使用在便携式仪表或低功耗显示设备中。预言在袖珍仪表使用在便携式仪表或低功耗显示设备中。预言在袖珍仪表中，人们会越来越多地用中，人们会越来越多地用中，人们会越来越多地用中，人们会越来越多地用LCDLCDLCDLCD取代取代取代取代LEDLEDLEDLED。LCD LCD LCD LCD明显的优点：明显的优点：明显的优点：明显的优点：工作电流比工作电流比工作电流比工作电流比LEDLEDLEDLED小几个数量级，所以其功耗很低；小几个数量级，所以其功耗很低；小几个数量级，所以其功耗很低；小几个数量级，所以其功耗很低；尺寸小，厚度约为尺寸小，厚

3、度约为尺寸小，厚度约为尺寸小，厚度约为LEDLEDLEDLED的的的的1/31/31/31/3；字迹清晰、美观，使人感到舒服；字迹清晰、美观，使人感到舒服；字迹清晰、美观，使人感到舒服；字迹清晰、美观，使人感到舒服；寿命长（国内可达寿命长（国内可达寿命长（国内可达寿命长（国内可达50000500005000050000小时），使用方便。小时），使用方便。小时），使用方便。小时），使用方便。零辐射，真正的安全环保，无损人体健康。零辐射，真正的安全环保，无损人体健康。零辐射，真正的安全环保，无损人体健康。零辐射，真正的安全环保，无损人体健康。.液晶显示器液晶显示器LCD8.3.1 LCD的基本结构

4、及工作原理的基本结构及工作原理图图图图8-14 8-14 8-14 8-14 液晶显示器基本结构及电极配置液晶显示器基本结构及电极配置液晶显示器基本结构及电极配置液晶显示器基本结构及电极配置液晶显示的驱动原理液晶显示的驱动原理 LCD LCD利用外部光的反射起显示作用的，其本身并不发光。利用外部光的反射起显示作用的，其本身并不发光。利用外部光的反射起显示作用的，其本身并不发光。利用外部光的反射起显示作用的，其本身并不发光。液晶显示器件液晶显示器件液晶显示器件液晶显示器件LCDLCD的是由于在显示象素上施加了电场的的是由于在显示象素上施加了电场的的是由于在显示象素上施加了电场的的是由于在显示象素

5、上施加了电场的缘故，而这个电场由显示象素前后两电极的电位信号合成产缘故，而这个电场由显示象素前后两电极的电位信号合成产缘故，而这个电场由显示象素前后两电极的电位信号合成产缘故，而这个电场由显示象素前后两电极的电位信号合成产生，在显示象素上建立直流电场是非常容易的，但直流电场生，在显示象素上建立直流电场是非常容易的，但直流电场生，在显示象素上建立直流电场是非常容易的，但直流电场生，在显示象素上建立直流电场是非常容易的，但直流电场将导致液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶将导致液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶将导致液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶将导致液晶材料

6、的化学反应和电极老化，从而迅速降低液晶的显示寿命，因此要建立交流驱动电场，并要求这个交流电的显示寿命，因此要建立交流驱动电场，并要求这个交流电的显示寿命，因此要建立交流驱动电场，并要求这个交流电的显示寿命，因此要建立交流驱动电场，并要求这个交流电场的直流分量最好为零，一般小于场的直流分量最好为零，一般小于场的直流分量最好为零，一般小于场的直流分量最好为零，一般小于50mV50mV。在数字电路中，。在数字电路中，。在数字电路中，。在数字电路中，这个交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。这个交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。这个交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。这个交流电场是通过脉冲电压信号来建

7、立的。液晶的显示公共极（液晶的显示公共极（液晶的显示公共极（液晶的显示公共极（COMCOM）必须加）必须加）必须加）必须加2525100Hz100Hz的占空比的占空比的占空比的占空比为为为为1 1：1 1的方波电压，当液晶的显示极板（的方波电压，当液晶的显示极板（的方波电压，当液晶的显示极板（的方波电压，当液晶的显示极板（Seg)Seg)与公共极与公共极与公共极与公共极（COMCOM）之间存在电位差时，若被显示的段极板上加异相）之间存在电位差时，若被显示的段极板上加异相）之间存在电位差时，若被显示的段极板上加异相）之间存在电位差时，若被显示的段极板上加异相1801800 0的电压，这个段极板则

8、有显示，反之，若为同相波形电的电压，这个段极板则有显示，反之，若为同相波形电的电压，这个段极板则有显示，反之，若为同相波形电的电压，这个段极板则有显示，反之，若为同相波形电压，这个段极板便无显示。压，这个段极板便无显示。压，这个段极板便无显示。压，这个段极板便无显示。液晶显示的类型和驱动方式液晶显示的类型和驱动方式 LCDLCD显示器可分为两种主要类型：显示器可分为两种主要类型：显示器可分为两种主要类型：显示器可分为两种主要类型：1 1、段型、段型、段型、段型LCDLCD 2 2、点阵型、点阵型、点阵型、点阵型LCDLCD 此处重点讲单片机与段型此处重点讲单片机与段型此处重点讲单片机与段型此处

9、重点讲单片机与段型LCDLCD的接口。的接口。的接口。的接口。LCDLCD显示器的驱动方式：显示器的驱动方式：显示器的驱动方式：显示器的驱动方式：1 1、静态驱动法、静态驱动法、静态驱动法、静态驱动法适合段型液晶显示器的驱适合段型液晶显示器的驱适合段型液晶显示器的驱适合段型液晶显示器的驱动，可获得最佳显示质量的最基本的方法。动，可获得最佳显示质量的最基本的方法。动，可获得最佳显示质量的最基本的方法。动，可获得最佳显示质量的最基本的方法。2 2、动态驱动法、动态驱动法、动态驱动法、动态驱动法适合点阵型液晶显示器。适合点阵型液晶显示器。适合点阵型液晶显示器。适合点阵型液晶显示器。某一段静态驱动方式

10、的电路和波形某一段静态驱动方式的电路和波形某一段静态驱动方式的电路和波形某一段静态驱动方式的电路和波形静态驱动法的电路如图静态驱动法的电路如图静态驱动法的电路如图静态驱动法的电路如图8 81515所示。其中：所示。其中：所示。其中：所示。其中：A A为某一段（笔画）电极信号输入端为某一段（笔画）电极信号输入端为某一段（笔画）电极信号输入端为某一段（笔画）电极信号输入端 B B 端接振荡器经分频器分频后的脉冲输出端接振荡器经分频器分频后的脉冲输出端接振荡器经分频器分频后的脉冲输出端接振荡器经分频器分频后的脉冲输出端，经端，经端，经端，经“非门非门非门非门”输出为输出为输出为输出为B B端，为公共

11、端端，为公共端端，为公共端端，为公共端COMCOM。B B端与端与端与端与A A端共同加到端共同加到端共同加到端共同加到“异或门异或门异或门异或门”的输入，的输入，的输入，的输入，异或门的输出端异或门的输出端异或门的输出端异或门的输出端C C接到段（笔画）电极。接到段（笔画）电极。接到段（笔画）电极。接到段（笔画）电极。当当当当A A 1 1时，段电极与时，段电极与时，段电极与时，段电极与COMCOM之间的脉冲信之间的脉冲信之间的脉冲信之间的脉冲信号反相，使该段显示发光；号反相，使该段显示发光；号反相，使该段显示发光；号反相，使该段显示发光；当当当当A=0A=0时，段电极与时，段电极与时，段电

12、极与时，段电极与COMCOM之间的脉冲信号之间的脉冲信号之间的脉冲信号之间的脉冲信号同相，该段不显示。同相，该段不显示。同相，该段不显示。同相，该段不显示。LCDLCD某一位的显示电路某一位的显示电路某一位的显示电路某一位的显示电路SegmentSegment显示字符显示字符显示字符显示字符“”的控制波形的控制波形的控制波形的控制波形 七段译码器从七段译码器从BCD码数据到码数据到七段段选的译码真值表七段段选的译码真值表 例如：如果要显示字符例如：如果要显示字符“”，则应使则应使a、b、c、d、g笔划笔划段电极上的方波与段电极上的方波与COM电极上方电极上方波的相位相反；波的相位相反；而而e、

13、f笔划段电极上的方波笔划段电极上的方波与与COM电极上方波的相位相同。电极上方波的相位相同。亮亮亮亮不亮不亮不亮不亮亮亮亮亮8.3.2 LCD显示器与单片机接口显示器与单片机接口LCDLCD显示器接口要求：显示器接口要求：显示器接口要求：显示器接口要求：1 1、COMCOM端加振荡器产生占空比为端加振荡器产生占空比为端加振荡器产生占空比为端加振荡器产生占空比为1:11:1的方波；的方波；的方波；的方波；2 2、译码驱动电路，对输入有锁存功能，驱动字段码。、译码驱动电路，对输入有锁存功能，驱动字段码。、译码驱动电路，对输入有锁存功能，驱动字段码。、译码驱动电路，对输入有锁存功能，驱动字段码。3

14、3、LCDLCD字位选择不能向字位选择不能向字位选择不能向字位选择不能向LEDLED那样共阴（阳）极可作位那样共阴（阳）极可作位那样共阴（阳）极可作位那样共阴（阳）极可作位选端，它要靠选择每个与选端，它要靠选择每个与选端，它要靠选择每个与选端，它要靠选择每个与LCDLCD相连的译码驱动器来选相连的译码驱动器来选相连的译码驱动器来选相连的译码驱动器来选LCDLCD的的的的位。则要求译码驱动器还要有片选端。位。则要求译码驱动器还要有片选端。位。则要求译码驱动器还要有片选端。位。则要求译码驱动器还要有片选端。举例：举例：举例：举例：1 1、专用、专用、专用、专用BCDBCD码七段译码码七段译码码七段

15、译码码七段译码/LCD/LCD驱动器驱动器驱动器驱动器CD4056CD4056 2 2、驱动、驱动、驱动、驱动4 4位位位位LCDLCD显示的专用芯片显示的专用芯片显示的专用芯片显示的专用芯片ICM7211ICM7211 3 3、80318031与与与与ICM7211ICM7211驱动驱动驱动驱动4 4位位位位YXY4501YXY4501液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器LCD 6500LCD 65001 1 亮亮亮亮0 0 灭灭灭灭例例例例1 1、专用、专用、专用、专用BCDBCD码七段译码码七段译码码七段译码码七段译码/LCD/LCD驱动器驱动器驱动器驱动器CD4056CD4056M

16、CS-51MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术单片机应用系统设计系统配置与接口技术单片机应用系统设计系统配置与接口技术单片机应用系统设计系统配置与接口技术P170P170字字字字BCDBCD码码码码字位码字位码字位码字位码80318031与六个与六个与六个与六个LCDLCD静态显示电路静态显示电路静态显示电路静态显示电路1、6个专用专用专用专用BCDBCD码七段译码码七段译码码七段译码码七段译码/LCD/LCD驱动器驱动器驱动器驱动器CD4056 CD4056 由由由由 4514 4514构成的构成的构成的构成的3 38 8译码器轮流选通。译码器轮流选通。译码器轮流选通。译码器轮流

17、选通。2 2、45144514是是是是4 41616译码器，高电平输出有效，将译码器，高电平输出有效，将译码器，高电平输出有效，将译码器，高电平输出有效，将DD端接地。端接地。端接地。端接地。P1.4,P1.5,P1.6 P1.4,P1.5,P1.6分别与分别与分别与分别与A,B,CA,B,C相连，形成相连，形成相连，形成相连，形成3 38 8译码。译码。译码。译码。P1.7 P1.7与与与与INHIBIT(23INHIBIT(23脚）输出允许端相连，以控制有效输出。脚）输出允许端相连，以控制有效输出。脚）输出允许端相连，以控制有效输出。脚）输出允许端相连，以控制有效输出。4514 4514输

18、出的高电平选通信号控制输出的高电平选通信号控制输出的高电平选通信号控制输出的高电平选通信号控制40564056、40544054进行数据锁存。进行数据锁存。进行数据锁存。进行数据锁存。3 3、P1.0 P1.3P1.0 P1.3分别与分别与分别与分别与6 6个个个个50565056的的的的4 4位位位位BCDBCD码输入端码输入端码输入端码输入端A,B,C,DA,B,C,D相连，相连，相连，相连，经经经经40564056对对对对BCDBCD码译码产生段码（字形码）。码译码产生段码（字形码）。码译码产生段码（字形码）。码译码产生段码（字形码）。4 4、40474047振荡器，其输出方波接到所有的

19、振荡器，其输出方波接到所有的振荡器，其输出方波接到所有的振荡器，其输出方波接到所有的40564056和和和和40544054的的的的DFDF端，同时接端，同时接端，同时接端，同时接到到到到6 6个个个个LCDLCD的的的的COM(COM(背极背极背极背极BP)BP)端。端。端。端。5 5、40544054为为为为4 4位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动，故需两片位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动，故需两片位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动，故需两片位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动，故需两片40544054。6 6、40544054和和和和40564056都具有

20、锁存功能，显示电路可以实现静态显示。都具有锁存功能，显示电路可以实现静态显示。都具有锁存功能，显示电路可以实现静态显示。都具有锁存功能，显示电路可以实现静态显示。典型显示子程序典型显示子程序典型显示子程序典型显示子程序 显示缓冲区设在显示缓冲区设在8031片内片内RAM的的22H27H六个单元依六个单元依次存放六位非压缩的次存放六位非压缩的BCD码。码。DISP:DISP:MOV R0,#22HMOV R0,#22HMOV R3,#00H;MOV R3,#00H;初位选初位选初位选初位选MOV R4,#06HMOV R4,#06HDIP1:DIP1:MOV A,R3MOV A,R3SWAP A

21、SWAP AMOV R2,A MOV R2,A ；拼成；拼成；拼成；拼成P1P1口输出口输出口输出口输出BCDBCD码及控制位码及控制位码及控制位码及控制位MOV A,R0MOV A,R0ORL A,R2ORL A,R2ORL A,#80HORL A,#80HMOV P1,AMOV P1,AANL P1,#7FHANL P1,#7FH；屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽P1.7P1.7ORL P1,#80H;P1.7ORL P1,#80H;P1.7高电平有效高电平有效高电平有效高电平有效INC R3INC R3INC R0INC R0DJNZ R4,DIP1DJNZ R4,DIP1RETRETC B A SC

22、B A SP1.6 P1.5 P1.4P1.6 P1.5 P1.4 0 0 00 0 0 S0 S0 0 0 1 S1 0 0 1 S1 0 1 0 S2 0 1 0 S2 0 1 1 S3 0 1 1 S3 1 0 0 S4 1 0 0 S4 1 0 1 S5 1 0 1 S5 1 1 0 S6 1 1 0 S6 1 1 1 S7 1 1 1 S722H 23H 24H 25H 26H 27H02H02H 03H03H 04H04H 05H05H 06H06H 07H07HP1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P

23、1.3 P1.2 P1.1 P1.01/01/0 0 0 00 0 0 0 0 1 00 0 1 0P1.7=0 P1.7=0 使使使使4 41616译码器输出无效译码器输出无效译码器输出无效译码器输出无效P1.7=1 P1.7=1 使使使使4 41616译码器输出有效译码器输出有效译码器输出有效译码器输出有效选字位选字位选字位选字位字字字字BCDBCD码码码码 显示小数点显示小数点显示小数点显示小数点:MOV A,#62H;MOV A,#62H;高位高位高位高位6 6选中选中选中选中S6S6，低位，低位，低位，低位2 2为为为为00100010驱动第三位小数点驱动第三位小数点驱动第三位小数点

24、驱动第三位小数点 ORL A,#80HORL A,#80H MOV P1,AMOV P1,A ANL A,#7FHANL A,#7FH ORL P1,#80HORL P1,#80H C B A S C B A S P1.6 P1.5 P1.4P1.6 P1.5 P1.4 0 0 0 S0 4056 1#0 0 0 S0 4056 1#0 0 1 S1 4056 2#0 0 1 S1 4056 2#0 1 0 S2 4056 3#0 1 0 S2 4056 3#0 1 1 S3 4056 4#0 1 1 S3 4056 4#1 0 0 S4 4056 5#1 0 0 S4 4056 5#1 0

25、1 S5 4056 6#1 0 1 S5 4056 6#1 1 0 S6 4054 1#1 1 0 S6 4054 1#1 1 1 S7 4054 2#1 1 1 S7 4054 2#2 2、专用驱动、专用驱动、专用驱动、专用驱动LCD4LCD4位显示的位显示的位显示的位显示的ICM7211ICM7211ICM7211ICM7211用位选端用位选端用位选端用位选端DA1DA1、DA2DA2和片和片和片和片选端、共同选通选端、共同选通选端、共同选通选端、共同选通 LCD LCD的的的的D4D4D1D1（千、百、十、个位）的（千、百、十、个位）的（千、百、十、个位）的（千、百、十、个位）的4 4位

26、。位。位。位。ICM7211AIPLICM7211AIPL和和和和ICM7211AMIPLICM7211AMIPL二进制输入解码值关系表二进制输入解码值关系表二进制输入解码值关系表二进制输入解码值关系表 位选信号与位输出的关系位选信号与位输出的关系位选信号与位输出的关系位选信号与位输出的关系 字位码字位码字位码字位码字形码字形码字形码字形码 3 3、80318031与与与与ICM7211ICM7211驱动驱动驱动驱动4 4 位位位位YXY4501YXY4501液晶显示器液晶显示器液晶显示器液晶显示器 冒冒冒冒号号号号8031与与LCD 4051的连接的连接用用用用72117211直接直接直接直

27、接连连连连接液晶接液晶接液晶接液晶显显显显示板示板示板示板YXY4501YXY4501实现实现实现实现位位位位显显显显示示示示扩展扩展扩展扩展8155815581558155与与与与7211721172117211及及及及4501450145014501键盘键盘键盘键盘/液晶显示器接口电路液晶显示器接口电路液晶显示器接口电路液晶显示器接口电路 P290P290 图图图图8 820 20 改画改画改画改画字位字位字位字位字字字字 BCD BCD四位（千、百、十、个位）四位（千、百、十、个位）四位（千、百、十、个位）四位（千、百、十、个位）欲显示的欲显示的欲显示的欲显示的BCDBCD数放入数放入数

28、放入数放入32H32H35H35H单元；单元；单元；单元；半位（万位半位（万位半位（万位半位（万位0 0或或或或1 1）放入）放入）放入）放入30H30H单元；单元；单元；单元；小数点的控制位放入小数点的控制位放入小数点的控制位放入小数点的控制位放入31H31H单元。单元。单元。单元。液晶显示板液晶显示板液晶显示板液晶显示板YXY4501YXY4501实现实现实现实现位显示程序设计设计位显示程序设计设计位显示程序设计设计位显示程序设计设计主程序：主程序：主程序：主程序：0RG 0000H 0RG 0000HAJMP MAINAJMP MAINMAIN:MAIN:MOV SP,#6FHMOV S

29、P,#6FHACALL LCDDIRACALL LCDDIR SJMP$SJMP$个位个位个位个位(35H)(35H)十位十位十位十位(34H)(34H)百位百位百位百位(33H)(33H)千位千位千位千位(32H)(32H)万位万位万位万位(30H)(30H)小数点小数点小数点小数点(31H)(31H)显示子程序清单如下：显示子程序清单如下：显示子程序清单如下：显示子程序清单如下：LCDDIRLCDDIR：MOV DPTRMOV DPTR，#8100H#8100H ；81558155初始化初始化初始化初始化 MOV A MOV A，#07H#07H ；PAPA、PBPB、PCPC为输出口为输

30、出口为输出口为输出口 MOVX DPTRMOVX DPTR，A A MOV R0 MOV R0，#32H#32H ；千位缓冲区；千位缓冲区；千位缓冲区；千位缓冲区 MOV R1 MOV R1，#04H#04H ；4 4位显示位显示位显示位显示 MOV R3MOV R3，#00H#00H ；首位位选字；首位位选字；首位位选字；首位位选字#00H#00H送送送送R3R3DIR1DIR1：MOV DPTRMOV DPTR，#8101H#8101H ；指向；指向；指向；指向PAPA口口口口 MOV A MOV A，R3R3 MOVX DPTR MOVX DPTR，A A INC DPTR INC DP

31、TR ；指向；指向；指向；指向PBPB口口口口 MOV A MOV A，R0 R0 ；BCDBCD码送码送码送码送A A（低（低（低（低4 4位）位）位）位）SWAP A SWAP A ；BCDBCD码到高码到高码到高码到高4 4位位位位 MOVX DPTR MOVX DPTR，A A ；输出；输出；输出；输出BCDBCD码码码码 ACALL TIME ACALL TIME ；延时；延时；延时；延时2ms2ms MOV A MOV A，R3R3 SWAP A ;SWAP A ;修改位选字修改位选字修改位选字修改位选字 INC A INC A SWAP A SWAP A MOV R3 MOV R

32、3，A A INC R0 INC R0 DJNZ R1 DJNZ R1，DIR1 DIR1 ；4 4位未显示完转位未显示完转位未显示完转位未显示完转DIR1DIR1 MOV R0MOV R0，#30H ;#30H ;万位送万位送万位送万位送R0R0 CJNE R0,#01H,DIR2 CJNE R0,#01H,DIR2 INC DPTR ;INC DPTR ;指向指向指向指向PCPC口口口口 MOV AMOV A，#02H#02H MOVX DPTR MOVX DPTR，A ;A ;显示万位显示万位显示万位显示万位,PC1,PC11 1送送送送h h ACALL TIME ACALL TIME

33、 MOV R0 MOV R0，#31H ;#31H ;小数点控制位送小数点控制位送小数点控制位送小数点控制位送R0R0 CJNE R0 CJNE R0，#01H#01H，DIR2DIR2 MOV A MOV A，#04H#04H MOVX DPTR MOVX DPTR，A ;A ;点亮小数点点亮小数点点亮小数点点亮小数点PC2PC2送送送送1p1p ACALL TIME ACALL TIMEDIR2DIR2：RETRETTIMETIME：MOV R7MOV R7，#04H#04H TM2 TM2：MOV R6MOV R6，#0FFH#0FFH TM1 TM1：DJNZ R6DJNZ R6，TM

34、1TM1 DJNZ R7 DJNZ R7，TM2TM2 RET RET 字位码控制字位码控制PA7 PA6 PA5 PA4 PA3PA0PA7 PA6 PA5 PA4 PA3PA00 0 1 1 000 0 1 1 00个位个位个位个位(35H)(35H)0 0 1 0 000 0 1 0 00十位十位十位十位(34H)(34H)0 0 0 1 000 0 0 1 00百位百位百位百位(33H)(33H)0 0 0 0 000 0 0 0 00千位千位千位千位(32H)(32H)CS2 CS1 DA2 DA1CS2 CS1 DA2 DA1MOV R3MOV R3，#00H#00H.MOV A,R3MOV A,R3SWAP ASWAP AINC AINC ASWAP ASWAP AMOV R3,AMOV R3,A修改字位码修改字位码修改字位码修改字位码