《单片机原理及应用》项目八--显示器接口设计与编程.pptx
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1、单片机原理及应用技术显示器接口设计与编程任务一任务一 LEDLED显示器接口设计显示器接口设计任务二任务二 LCDLCD显示器接口设计显示器接口设计Project 83 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计任务1LED显示器接口设计4 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计目前LED显示器的种类有很多,按颜色来按颜色来划分划分可以分为单基色显示屏单基色显示屏(单一颜色,红单一颜色,红色或绿色色或绿色)、双基色显示屏双基色显示屏(红和绿双基色,红和绿双基色,可以显示可以显示6553665536种颜色种颜色)和全彩色显示屏全彩色显示屏(红、红、绿、蓝三基色,可以显示一
2、千六百多万种颜色绿、蓝三基色,可以显示一千六百多万种颜色)。5 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计米字型数码管按外观来划分,可以分为七段数码管七段数码管、米字型数米字型数码管码管、点阵块点阵块等。如图所示为各种不同形状的数码管。七段数码管点阵块6 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计1数码管的结构及工作原理七段数码管由8个发光二极管(以下简称字段字段)构成,如图所示(注:由于注:由于小数点字段不常用,所以一般称为七段小数点字段不常用,所以一般称为七段),通过不同的组合可以显示数字09、字符AF、H、L、P、U、符号“”及小数点“”。数码管基础知识one7 项目
3、八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计根据发光二极管物理连接的不同发光二极管物理连接的不同,七段数码管可以分为共阴极共阴极和共阳极共阳极两种结构。共阴极型数码管如左图所示,所有字段的阴极均连接低电平,因此在使用共阴极数码时,需要在相应字段上加使用共阴极数码时,需要在相应字段上加高电平,才会使其发光高电平,才会使其发光。共阳极数码管如右图所示,所有字段的阳极均连接高电平,在使用时,需共阳极数码管如右图所示,所有字段的阳极均连接高电平,在使用时,需要在相应字段上加低电平要在相应字段上加低电平。8 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计2数码管的字形编码在单片机控制系统中要使
4、数码管显示出相应的数字或字符,单片机需要输出相应的字形编码。在项目五中,我们已经介绍了共阳极数码管的数字编码,这里我们介绍共阴极数码管的编码共阴极数码管的编码,如表所示。引脚引脚P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0码值码值段名称DPGFEDCBA数字0001111113FH数字10000011006H数字2010110115BH数字3010011114FH数字40110011066H段名称DPGFEDCBA9 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计引脚引脚P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0码值码值数字5011011016D
5、H数字6011111017DH数字70000011107H数字8011111117FH数字9011011116FH字母A0111011177H字母B011111007CH字母C0011100139H字母D010111105EH字母E0111100179H字母F0111000171H续上表10 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计引脚引脚P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0码值码值字母H0111011076H字母L0011100038H字母P0111001173H字母U001111103EH字符0100000040H字符1000000080H续上表11
6、 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计LED静态显示方法two1静态显示原理静态显示方式是指当显示器显示某一字符时,发光二极管的位选始终被选中当显示器显示某一字符时,发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下,每一个LED数码管显示器都需要一个8位输出口进行控制,如图所示。12 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计静态显示主要的优点优点是电路设计简单电路设计简单,显示稳定显示稳定,编程简单编程简单,而且LEDLED的亮度控制容易的亮度控制容易(只需在驱动端增加相应的电流调节电阻即可方便地调节LED的亮度)。其不足之处不足之处是占用硬件资源较多占用硬件资源较多,
7、每个LED数码管需要独占8条输出线,随着显示器位数的增加,需要的I/O口线也将增加。13 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计2接口设计在实际应用静态显示方式时,通常通过扩展扩展I/OI/O口口的形式解决输出口数量不足的问题。如图所示,这里通过使用锁存器74LS377将单片机的并行I/O口进行扩展,三个数码管可以在同时显示不同的字符。14 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计3软件设计将片内存储器中以40H单元为首址的数据区内容输出,经数码管显示(假设数据区的数据最高位没有超过百位)。程序如下ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOVDPT
8、R,#TAB;将字段编码表首地址送DPTRMOVA,40H;将数据区首址送A15 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计;MOVB,#100;除数100送BDIVAB;计算显示数据的百位值MOVCA,A+DPTR;将百位值的编码送入A中MOVDPTR,#0DFFFH;将百位数码管地址送DPTRMOVXDPTR,A;显示百位数据;MOVA,B;将计算百位后的余数送AMOVB,#10;除数10送BDIVAB;计算显示数据的十位值MOVDPTR,#TAB;将字段编码表首地址送DPTRMOVCA,A+DPTR;将十位值的编码送入A中16 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设
9、计MOVDPTR,#0BFFFH;将十位数码管地址送DPTRMOVXDPTR,A;显示十位数据;MOVA,B;将计算十位后的余数送AMOVDPTR,#TAB;将字段编码表首地址送DPTRMOVCA,A+DPTR;将个位值的编码送入A中MOVDPTR,#7FFFH;将个位数码管地址送DPTRMOVXDPTR,A;显示个位数据SJMP$;TAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND17 项目八显示器接口设计与编程任务一LED显示器接口设计问题既然硬件结构中的数码管是共阴极结构的,为什么软件设计中的字段表需要使用共阳极型的?18 项目八显示器接口设
10、计与编程任务二LCD显示器接口设计任务2LCD显示器接口设计19 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计LCD显示器基础知识one提示液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约110nm。在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别。1LCD显示器的工作原理LCDLCD显示器显示器是LiquidCrystalDisplayLiquidCrystalDisplay的简称,LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,通
11、过电场来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。除液晶电脑、液晶电视的显示屏外,我们常见到的手机、计算器的屏幕也都属于液晶产品。20 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计2LCD显示器的种类液晶显示器的分类方法有很多种,按显示方式按显示方式可以分为段式段式(如计算器屏)、字符式字符式(如仪器的表盘)和点阵式点阵式(如MP3、手机屏)等;按显示颜色可以分为黑白显示、多灰度、彩色显示等;按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD和主动矩阵式LCD两种。生活中各种常见的LCD显示屏如图所示。电脑液晶屏单片机实验中常用的液晶屏计算器中的液晶显示屏空调遥控器上的液晶显示屏21 项目
12、八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计3LCD显示器的技术参数液晶显示器所标示的可视面积尺寸与实际可以使用的屏幕范围一致。可视面积可视角度是指在观看屏幕不失真的情况下,左右或上下视线之间的夹角。它又分为水平可视角度和垂直可视角度,其中,水平可视角度对称,而垂直可视角度不一定上下对称。目前,一般液晶显示器的水平和垂直可视角度都在160上下。可视角度一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm214.3mm,它的最大分辨率为1024768,那么点距就等于:可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素),即285.7mm/1024=0.279mm(或214.3mm/768=0.279mm)。
13、点距22 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计LCD面板是由多个像素点组成显像的,每个独立的像素点色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分液晶显示器的每个基本色(R、G、B)为6位,可表现64(26)种颜色,那么每个独立的像素就有646464=262144种色彩。现在有些厂商使用FRC(Frame Rate Control)技术以仿真方式来表现全彩画面,每个基本色能达到8位,那么每个独立的像素可以达到28282816777216种色彩。色彩度对比值是指最大亮度值(全白)与最小亮度值(全黑)的比值。一般来说,人眼可以接受的对比值约为250:1,而目前LCD显示器的
14、对比值通常高达1000:1。对比值响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的时间。响应时间越小越好。若响应时间太长,液晶显示器在显示动态图像时就有可能出现拖尾现象。一般的液晶显示器的响应时间为2030ms。响应时间23 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计基于HD44780的字符型芯片的功能及使用方法three在单片机实验中我们常用到的是字符型液晶显示模块字符型液晶显示模块,此种类型的模块一般都由字符型液晶显示屏LCD,主控制驱动芯片HD44780及其扩展驱动电路,以及少量阻、容元件和结构件等装配在电路板上而成。如图所示显示了1602型液晶显示模块。1602型LCD显示模块
15、(a)显示模块的前面(b)显示模块的后面24 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计主控制驱动芯片主控制驱动芯片HD44780HD44780是字符型液晶显示模块中至关重要的部件,它拥有8080字节字节的显示存储器显示存储器(DDRAMDDRAM),保存常用字符点阵定义的字符发生器字符发生器(CGROMCGROM)用于保存自定义特殊字符点阵的字符发生字符发生器(器(CGRAMCGRAM),并且自身拥有一组可执行的指令。下面将详细讲述该芯片的功能和使用方法。25 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计1HD44780的引脚与时序(1)HD44780的引脚HD44780的
16、外部引脚一般有16个,其中包括8条数据线DB0DB7、3条控制线RS、R/W、E,各引脚功能如表所示。引脚号引脚号引脚名引脚名电平电平状态状态作用作用1Vss0V电源地2VDD5V10%电源(+5V)3V005V液晶驱动电压4RS0/1输入0:输入指令;1:输入数据5R/W0/1输入0:写入指令或数据1:读取数据26 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计引脚号引脚号引脚名引脚名电平电平状态状态作用作用6E1,10输入使能信号,1:读取信息10:执行指令7DB00/1三态数据总线8DB10/1三态数据总线9DB20/1三态数据总线10DB30/1三态数据总线11DB40/1三态数
17、据总线12DB50/1三态数据总线13DB60/1三态数据总线14DB70/1三态数据总线15LED+VccLED背光电源正极16LED接地LED背光电源负极续上表27 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计(2)HD44780的时序RS、R/W与E信号相互配合,进行HD44780的读写操作,逻辑信号功能如表所示RSR/WEDB7DB0功能功能0010输入将指令代码写入HD44780011输出读忙标志BF及AC值1010输入写数据到DDRAM或CGRAM111输出从DDRAM或CGRAM读数据28 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计读、写时序如图所示读操作时序图
18、写操作时序图29 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计tR:E上升沿时间tSP1:地址建立时间tHD2:数据保持时间(读操作)tF:E下降沿时间tHD1:地址保持时间tHD2:数据保持时间(写操作)tC:E信号周期tPW:E脉冲宽度tSP2:数据建立时间(写操作)tSP2:数据延迟时间(读操作)读写时序参数说明30 项目八显示器接口设计与编程任务二LCD显示器接口设计2、HD44780的可编程结构HD44780内部主要由指令寄指令寄存器(存器(IRIR)、地址计数器(地址计数器(ACAC)、数据寄存器(数据寄存器(DRDR)、忙标志忙标志(BFBF)、显示数据存储器显示数据存储
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