1、LCD显示器的原理与控制,液晶的基本知识,LCD显示器的结构与原理及应用,LCD 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来实现色彩的显示器。和CRT显示器相比，LCD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。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，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、无闪烁感的液晶显示器，刷新率不高但图像很稳定。,LCD的构造,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偏光板，因此，如果没有中间的液晶层，从背光
2、源发出的光是无法到达表面的。 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。 用于液晶显示器的是Nematic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，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。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
3、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,TFT LCD,目前,市面主流LCD(液晶显示器)分成以下几大类：TN（Twisted Nemat
4、ic） (扭曲阵列型)、STN（Super TN）(超扭曲阵列型)、DSTN（Dual Scan Tortuosity Nomograph） (双层超扭曲阵列)、TFT（Thin Film Transistor）(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
5、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
6、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1024 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。 笔段型。笔段型 LCD是以长条状显示像素组成一位显示。 在形状上总是围绕数字“8”的结构变化，广泛用于电子表、数字仪表中。 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或 511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
7、呼机、手机、电子记事本等类电子设备中。 点阵图形型。 这种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。由于它也是有X-Y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。,LCD的驱动,LCD可以采用静态和多路驱动方式,静态驱动波形,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“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”。实际
8、上它是一种商品化的部件,1602字符LCM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,5,7,模块引脚功能,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8320bits,全部512bits,HD44780,用于LCD驱动器的扩展,HD44780的内部结构,支持的显示方式,HD44780主要功能介绍,HD44780有两个8位的寄存器,指令寄存器IR和数据寄存器DR IR用于存储指令代码和显示存储器(Display Data RAM, DDRAM)以及字符发生器(Charact
9、er RAM, CGRAM)的地址信息,IR只能由MPU写入. DR用于暂存要写入DDRAM或CGRAM或从其中读出的数据,从MPU写入DR的数据会通过内部操作自动写入DDRAM或CGRAM. “忙”标志:当对RS=0和R/W=1时,即读IR时,其DB7为”忙”标志,DB7=1表示芯片正忙于内部操作. 地址计数器(Address Counter, AC), 它为DDRAM和CGRAM分配地址,当对DDRAM或CGRAM进行读写操作时,AC自动加1, 当读IR时,AC的内容被送到DB0DB6.,DDRAM: 用来存储用8位字符码表示的显示数据,其容量为80个字符,在DDRAM中未被用于显示的容间
10、可以做为通用数据RAM使用, DDRAM地址与显示位置的对应关系(一行显示时).,两行显示时,指令详解,CGROM 和 CGRAM,CGROM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. CGRAM: 在CGRAM中,用户可以编程重写8个5x8点阵字形和4个5x10 点阵字形。,CGROM中字符代码与字形的对应关系,DDRAM中的字符代码、CGRAM中的地址与CGRAM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）,写时序,读时序,上电初始化,上电后由内部电路完成初始化过程,指令初始化过程,关于LCD1602的设置 看:INIT_LCD: ;8位I/O控制 LCD 接口初始化 MOV A,#38H ;双列显示，字形5*7点阵 CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#38H ;双列显示，字形5*7点阵 CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#38H ;双列显示，字形5*7点阵 CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#0CH ;开显示，关光标， CALL WCOM CALL DELAY1 MOV A,#01H ;清除 LCD 显示屏 CALL WCOM CALL DELAY1 RET,实用电路,8位,2行显示控制示例,LCM12864,
