计算机控制技术及工程应用第六章.ppt
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1、第六章第六章 显示器及其接口技术显示器及其接口技术本章要点本章要点:1.LED1.LED数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路。2.LCD2.LCD液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。3.3.图形显示画面的几种形式与功能作用。图形显示画面的几种形式与功能作用。返回总目录返回总目录本章主要内容本章主要内容n 引言引言n 6.1 LED6.1 LED数码管显示器数码管显示器n 6.2 LCD6.2 LCD液晶显示器液晶显示器 n 6.3 6.3 图形显示器图形显示器 思考题思考题 引言引言 显示装
2、置显示装置 主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果常用的显示器件:常用的显示器件:n显示记录仪显示记录仪-是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化,但其价格是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化,但其价格 都很贵,在目前的计算机控制系统中已很少采用。都很贵,在目前的计算机控制系统中已很少采用。nLEDLED数码管数码管-具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠 性高等优点,已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。性高等优点,已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。LC
3、D-LCD-则以其功耗极低的特点,占据了从电子表到计算器,从袖珍仪表则以其功耗极低的特点,占据了从电子表到计算器,从袖珍仪表 到便携式微型计算机等应用场合。到便携式微型计算机等应用场合。nCRTCRT终端终端-CRTCRT终端以其图文并茂的直观生动画面,可以显示生产过程中的终端以其图文并茂的直观生动画面,可以显示生产过程中的 各种画面及报表,如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、各种画面及报表,如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、路查询图等路查询图等,在在很多微型计算机控制系统中,特别在很多微型计算机控制系统中,特别在DDCDDC,SCCSCC以以 及及DCSDCS控制系统中,大都采用控制系
4、统中,大都采用CRTCRT操作台进行监视和控制。操作台进行监视和控制。6.1 LED6.1 LED数码管显示器数码管显示器n6.1.1 LED 6.1.1 LED 显示器的显示器的工作工作原理原理 n6.1.2 LED6.1.2 LED显示器的显示方式显示器的显示方式n6.1.3 LED6.1.3 LED显示器接口电路显示器接口电路 6.1.1 LED 6.1.1 LED 显示器工作原理显示器工作原理LED-LED-(Light Emitting DiodeLight Emitting Diode的英文缩写)的英文缩写),是利用是利用PNPN结把电能结把电能转换成光能的固体发光器件,根据制造材
5、料的不同可以发转换成光能的固体发光器件,根据制造材料的不同可以发出出红、黄、绿、白红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。等不同色彩的可见光来。伏安特性伏安特性-类似普通二极管,正向压降约为类似普通二极管,正向压降约为2 2伏左右,工作电流伏左右,工作电流 一般在一般在10-20 10-20 mAmA。结构形式结构形式-单段的圆形或方形单段的圆形或方形LEDLED常用来显示设备的运行状态,常用来显示设备的运行状态,8 8段段LEDLED可以显示各种数字和字符。可以显示各种数字和字符。图图 LED显示器显示器 8 8段段LEDLED显示器的结构与工作原理显示器的结构与工作原理链接动画链接动画结构形式
6、结构形式结构形式结构形式共阴极:发光管的阴极并接成公共端共阴极:发光管的阴极并接成公共端共阴极:发光管的阴极并接成公共端共阴极:发光管的阴极并接成公共端COMCOM,加高,加高,加高,加高电平灯亮电平灯亮电平灯亮电平灯亮;共阳极:发光管的阳极并接成公共端共阳极:发光管的阳极并接成公共端共阳极:发光管的阳极并接成公共端共阳极:发光管的阳极并接成公共端COMCOM,加,加,加,加低电平灯亮低电平灯亮低电平灯亮低电平灯亮.8 8段段LEDLED段选码原理段选码原理链接动画链接动画图图 8段段LED段选码原理段选码原理实现方法实现方法 CPU的数据线与的数据线与LED各段各段引脚相连,控制输出引脚相连
7、,控制输出的数据,点亮的数据,点亮8段段LED不同段的组合,不同段的组合,显示等十六进制数。显示等十六进制数。6.1.2 LED6.1.2 LED显示器显示方式显示器显示方式 在在计计算算机机控控制制系系统统中中,常常利利用用n n个个LEDLED显显示示器器构构成成n n位位显显示示。通通常常把把点点亮亮LEDLED某某一一段段的的控控制制称称为为段段选选,而而把把点点亮亮LEDLED某某一一位位的的控控制制称称为为位位选选或或片片选选。根根据据LEDLED显显示示器器的的段段选选线线、位位选选线线与与控控制制端端口口的的连连接接方方式式不不同同,LEDLED显显示示器器有有静静态态显显示示
8、与与动动态态显显示示两两种方式,下面以种方式,下面以4 4个共阴极个共阴极LEDLED的组合为例进行说明。的组合为例进行说明。1 1、静态显示方式、静态显示方式2 2、动态显示方式、动态显示方式1 1静态显示方式静态显示方式链接动画链接动画结构特点:结构特点:结构特点:结构特点:4 4个个个个COMCOM端连接在一起并接有效电平端连接在一起并接有效电平端连接在一起并接有效电平端连接在一起并接有效电平无位选;无位选;无位选;无位选;每个每个每个每个LEDLED的段选各自与一个的段选各自与一个的段选各自与一个的段选各自与一个8 8位并行位并行位并行位并行I/OI/O口相连口相连口相连口相连段选独段
9、选独段选独段选独立。立。立。立。工作特点:工作特点:工作特点:工作特点:缺点缺点缺点缺点是电路中占用是电路中占用是电路中占用是电路中占用I/OI/O口资源多;口资源多;口资源多;口资源多;优点优点优点优点是占用是占用是占用是占用CPUCPU机时少,显示稳定可靠机时少,显示稳定可靠机时少,显示稳定可靠机时少,显示稳定可靠适用:适用:规模较大的实时控制系统。规模较大的实时控制系统。2 2动态显示方式动态显示方式链接动画链接动画结构特点:结构特点:4个个LED显示器各自的段选线连在一起,与一个显示器各自的段选线连在一起,与一个8位的位的I/O口相连;口相连;各自的各自的COM端则由另一个端则由另一个
10、I/O口进行位选。口进行位选。工作特点:工作特点:工作特点:工作特点:优点优点优点优点是占用是占用是占用是占用I/OI/O资源少;资源少;资源少;资源少;缺点缺点缺点缺点是需用软件程序不断地循环扫描定时刷新,因而占是需用软件程序不断地循环扫描定时刷新,因而占是需用软件程序不断地循环扫描定时刷新,因而占是需用软件程序不断地循环扫描定时刷新,因而占用了用了用了用了CPUCPU的大多数机时。的大多数机时。的大多数机时。的大多数机时。适用:适用:适用:适用:小型测控系统小型测控系统小型测控系统小型测控系统6.1.3 LED6.1.3 LED显示器接口电路显示器接口电路v 1 1静态显示接口电路静态显示
11、接口电路v 2 2动态显示接口电路动态显示接口电路 整个显示部分正常工作必须有:整个显示部分正常工作必须有:显示部分、锁存器、译码、驱动电路。显示部分、锁存器、译码、驱动电路。1 1静态显示接口电路静态显示接口电路锁存、译码、驱动均由硬件实现锁存、译码、驱动均由硬件实现CD4511B。实现过程实现过程74LS138输出作为输出作为LED片选,每两个共用片选,每两个共用一个片选;每两个段选码共用一个字节;一个片选;每两个段选码共用一个字节;接口程序为:接口程序为:MOV BXMOV BX,OFFSET DATA1OFFSET DATA1MOV ALMOV AL,BXBXOUT PORT0OUT
12、PORT0,AL AL ;显示左;显示左2 2位位INC BXINC BXMOV ALMOV AL,BXBXOUT PORT1OUT PORT1,AL AL ;显示右;显示右2 2位位2 2动态显示接口电路动态显示接口电路锁存、驱动由硬件电路实现;锁存、驱动由硬件电路实现;段选码的译码由软件实现。段选码的译码由软件实现。实现过程实现过程各个各个各个各个LEDLED段选线对应并接到一片段选线对应并接到一片段选线对应并接到一片段选线对应并接到一片8D8D触发器触发器触发器触发器74LS37474LS374(U1U1)进行段选控制,其间串有)进行段选控制,其间串有)进行段选控制,其间串有)进行段选控
13、制,其间串有8 8个三极管以个三极管以个三极管以个三极管以正向驱动正向驱动正向驱动正向驱动LEDLED的阳极;各个的阳极;各个的阳极;各个的阳极;各个LEDLED的的的的COMCOM端由另一片端由另一片端由另一片端由另一片 74LS37474LS374(U2U2)进行位选控制,其间接有达林顿阵列驱)进行位选控制,其间接有达林顿阵列驱)进行位选控制,其间接有达林顿阵列驱)进行位选控制,其间接有达林顿阵列驱动器动器动器动器MC1413MC1413(内含(内含(内含(内含7 7对复合三极管)对阴极进行反向驱对复合三极管)对阴极进行反向驱对复合三极管)对阴极进行反向驱对复合三极管)对阴极进行反向驱动;
14、动;动;动;74LS13874LS138:控制位选和段选的锁存器:控制位选和段选的锁存器:控制位选和段选的锁存器:控制位选和段选的锁存器74LS37474LS374,Y0=0,Y0=0,锁存锁存锁存锁存CPUCPU输出的段选码;输出的段选码;输出的段选码;输出的段选码;链接动画链接动画LEDLED动态扫描流程图动态扫描流程图 假设要显示的假设要显示的4位数据已存放在数据缓冲区内,其扫描显示程序如下:位数据已存放在数据缓冲区内,其扫描显示程序如下:START:MOV DI,OFFSET BUFDATA ;指向缓冲区首址指向缓冲区首址 MOV CL,08H ;取点亮;取点亮LED1的位码的位码DI
15、S1:MOV AL,DI+0 ;AL中为要显示的数中为要显示的数 MOV BX,OFFSET TABLE ;段码表首址送段码表首址送BX XLAT ;(BX)+(AL)AL,将段码取到将段码取到AL中中 MOV DX,PORT0 OUT DX,AL ;段码送到段选通道;段码送到段选通道 MOV AL,CL MOV DX,PORT7 OUT DX,AL ;位选码送到位选通道;位选码送到位选通道n PUSH CX ;保存位选码n MOV CX,300HnDELAY:LOOP DELAY ;延迟一定时间n POP CXn CMP CL,01 ;显示扫描是否到最右边LED4n JZ QUIT ;是,则
16、已显示一遍,故退出n INC DI ;否,则指向下一位LEDn SHR CL,1 ;位选码右移指向下一位n JMP DIS1 ;显示下一位LEDnQUIT:RETTABLE DB 3FH TABLE DB 3FH ;0 0 的段选码的段选码 DB 06H DB 06H ;1 1 的段选码的段选码 DB 5BH DB 5BH ;2 2 的段选码的段选码 DB 4FH DB 4FH ;3 3 的段选码的段选码 DB 66H DB 66H ;4 4 的段选码的段选码 DB 6DH DB 6DH ;5 5 的段选码的段选码 DB 7DH DB 7DH ;6 6 的段选码的段选码 DB 07H DB 0
17、7H ;7 7 的段选码的段选码 DB 7FH DB 7FH ;8 8 的段选码的段选码 DB 6FH DB 6FH ;9 9 的段选码的段选码 DB 77H DB 77H ;A A 的段选码的段选码 DB 7CH DB 7CH ;b b 的段选码的段选码 DB 39H DB 39H ;C C 的段选码的段选码 DB 5EH DB 5EH ;d d 的段选码的段选码 DB 79H DB 79H ;E E 的段选码的段选码 DB 71H DB 71H ;F F 的段选码的段选码BUFDATA DB 4 DUP BUFDATA DB 4 DUP(?);4 4个字节的缓冲区个字节的缓冲区 6.2 L
18、CD6.2 LCD液晶显示器液晶显示器n 引言n6.2.1 LCD显示器结构原理 n6.2.2 LCD显示器驱动方式 n6.2.3 段位式LCD接口电路 n6.2.4 点阵式LCD接口电路 引引 言言 液晶显示器液晶显示器LCD(LiquidLCD(Liquid Crystal Crystal Display)Display)是一种利用液晶的扭曲是一种利用液晶的扭曲/向列效向列效应制成的新型显示器,它具有功耗极低、应制成的新型显示器,它具有功耗极低、体积小、抗干扰能力强、价格廉等特点,体积小、抗干扰能力强、价格廉等特点,目前已广泛应用在各种显示领域,尤其在目前已广泛应用在各种显示领域,尤其在袖
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- 计算机控制 技术 工程 应用 第六
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