1、第六章第六章 顯示器及其接口技術顯示器及其接口技術本章要點本章要點:1.LED1.LED數碼管顯示器的工作原理、顯示方式及其接口電路數碼管顯示器的工作原理、顯示方式及其接口電路。 2.LCD2.LCD液晶顯示器的結構原理、驅動方式及其接口電路。液晶顯示器的結構原理、驅動方式及其接口電路。3.3.圖形顯示畫面的幾種形式與功能作用。圖形顯示畫面的幾種形式與功能作用。返回總目錄返回總目錄本章主要內容本章主要內容n 引言引言n 6.1 LED6.1 LED數碼管顯示器數碼管顯示器n 6.2 LCD6.2 LCD液晶顯示器液晶顯示器 n 6.3 6.3 圖形顯示器圖形顯示器 思考題思考題 引言引言 顯示

2、裝置顯示裝置 主要用來顯示生產過程的工藝狀況與運行結果主要用來顯示生產過程的工藝狀況與運行結果常用的顯示器件：常用的顯示器件：n顯示記錄儀顯示記錄儀- - 是以模擬方式連續顯示和記錄過程參數的動態變化，但其價格是以模擬方式連續顯示和記錄過程參數的動態變化，但其價格 都很貴，在目前的計算機控制系統中已很少采用。都很貴，在目前的計算機控制系統中已很少采用。nLEDLED數碼管數碼管- - 具有結構簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠具有結構簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠 性高等優點，已被微型計算機控制系統及智能化儀表廣泛采用。性高等優點，已被微型計算機控制系統及智能化儀表

3、廣泛采用。 LCD- LCD- 則以其功耗極低的特點，占據了從電子表到計算器，從袖珍儀表則以其功耗極低的特點，占據了從電子表到計算器，從袖珍儀表 到便攜式微型計算機等應用場合。到便攜式微型計算機等應用場合。nCRTCRT終端終端- - CRTCRT終端以其圖文并茂的直觀生動畫面，可以顯示生產過程中的終端以其圖文并茂的直觀生動畫面，可以顯示生產過程中的 各種畫面及報表，如生產流程圖、顯示報警圖、趨勢曲線圖、各種畫面及報表，如生產流程圖、顯示報警圖、趨勢曲線圖、 路查詢圖等路查詢圖等, ,在在很多微型計算機控制系統中，特別在很多微型計算機控制系統中，特別在DDCDDC，SCCSCC以以 及及DCS

4、DCS控制系統中，大都采用控制系統中，大都采用CRTCRT操作臺進行監視和控制。操作臺進行監視和控制。6.1 LED6.1 LED數碼管顯示器數碼管顯示器n6.1.1 LED 6.1.1 LED 顯示器的顯示器的工作工作原理原理 n6.1.2 LED6.1.2 LED顯示器的顯示方式顯示器的顯示方式n6.1.3 LED6.1.3 LED顯示器接口電路顯示器接口電路 6.1.1 LED 6.1.1 LED 顯示器工作原理顯示器工作原理LED-LED-（Light Emitting DiodeLight Emitting Diode的英文縮寫）的英文縮寫）, ,是利用是利用PNPN結把電能結把電能

5、轉換成光能的固體發光器件，根據制造材料的不同可以發轉換成光能的固體發光器件，根據制造材料的不同可以發出出紅、黃、綠、白紅、黃、綠、白等不同色彩的可見光來。等不同色彩的可見光來。伏安特性伏安特性-類似普通二極管，正向壓降約為類似普通二極管，正向壓降約為2 2伏左右，工作電流伏左右，工作電流 一般在一般在10 -20 10 -20 mAmA。結構形式結構形式-單段的圓形或方形單段的圓形或方形LEDLED常用來顯示設備的運行狀態，常用來顯示設備的運行狀態， 8 8段段LEDLED可以顯示各種數字和字符。可以顯示各種數字和字符。圖圖 LED顯示器顯示器 8 8段段LEDLED顯示器的結構與工作原理顯示

6、器的結構與工作原理鏈接動畫鏈接動畫8 8段段LEDLED段選碼原理段選碼原理鏈接動畫鏈接動畫圖圖 8段段LED段選碼原理段選碼原理實現方法實現方法 CPU的數據線與的數據線與LED各段各段引腳相連，控制輸出引腳相連，控制輸出的數據，點亮的數據，點亮8段段LED不同段的組合，不同段的組合，顯示等十六進制數。顯示等十六進制數。6.1.2 LED6.1.2 LED顯示器顯示方式顯示器顯示方式 在計算機控制系統中，常利用在計算機控制系統中，常利用n n個個LEDLED顯示器構成顯示器構成n n位顯示。位顯示。通常把點亮通常把點亮LEDLED某一段的控制稱為某一段的控制稱為段選段選，而把點亮，而把點亮L

7、EDLED某一位的某一位的控制稱為控制稱為位選或片選位選或片選。根據。根據LEDLED顯示器的段選線、位選線與控顯示器的段選線、位選線與控制端口的連接方式不同，制端口的連接方式不同，LEDLED顯示器有顯示器有靜態顯示與動態顯示靜態顯示與動態顯示兩兩種方式，下面以種方式，下面以4 4個共陰極個共陰極LEDLED的組合為例進行說明。的組合為例進行說明。1 1、靜態顯示方式、靜態顯示方式2 2、動態顯示方式、動態顯示方式1 1靜態顯示方式靜態顯示方式鏈接動畫鏈接動畫適用：適用：規模較大的實時控制系統。規模較大的實時控制系統。2 2動態顯示方式動態顯示方式鏈接動畫鏈接動畫結構特點：結構特點：4個個L

8、ED顯示器各自的段選線連在一起，與一個顯示器各自的段選線連在一起，與一個8位的位的I/O口相連；口相連；各自的各自的COM端則由另一個端則由另一個I/O口進行位選。口進行位選。6.1.3 LED6.1.3 LED顯示器接口電路顯示器接口電路v 1 1靜態顯示接口電路靜態顯示接口電路v 2 2動態顯示接口電路動態顯示接口電路 整個顯示部分正常工作必須有：整個顯示部分正常工作必須有： 顯示部分、鎖存器、譯碼、驅動電路。顯示部分、鎖存器、譯碼、驅動電路。1 1靜態顯示接口電路靜態顯示接口電路鎖存、譯碼、驅動均由硬件實現鎖存、譯碼、驅動均由硬件實現CD4511B。實現過程實現過程74LS138輸出作為

9、輸出作為LED片選，每兩個共用片選，每兩個共用一個片選；每兩個段選碼共用一個字節；一個片選；每兩個段選碼共用一個字節； 接口程序為：接口程序為： MOV BXMOV BX，OFFSET DATA1OFFSET DATA1MOV ALMOV AL，BXBXOUT PORT0OUT PORT0，AL AL ；顯示左；顯示左2 2位位INC BXINC BXMOV ALMOV AL，BXBXOUT PORT1OUT PORT1，AL AL ；顯示右；顯示右2 2位位2 2動態顯示接口電路動態顯示接口電路鎖存、驅動由硬件電路實現；鎖存、驅動由硬件電路實現；段選碼的譯碼由軟件實現。段選碼的譯碼由軟件實現

10、。實現過程實現過程鏈接動畫鏈接動畫LEDLED動態掃描流程圖動態掃描流程圖 假設要顯示的假設要顯示的4位數據已存放在數據緩沖區內，其掃描顯示程序如下：位數據已存放在數據緩沖區內，其掃描顯示程序如下：START: :MOV DI,OFFSET BUFDATA ；指向緩沖區首址指向緩沖區首址 MOV CL,08H ；取點亮；取點亮LED1的位碼的位碼DIS1： MOV AL,DI+0 ；AL中為要顯示的數中為要顯示的數 MOV BX,OFFSET TABLE ；段碼表首址送段碼表首址送BX XLAT ；（BX）+（AL） AL， 將段碼取到將段碼取到AL中中 MOV DX,PORT0 OUT DX

11、,AL ；段碼送到段選通道；段碼送到段選通道 MOV AL,CL MOV DX,PORT7 OUT DX,AL ；位選碼送到位選通道；位選碼送到位選通道n PUSH CX ；保存位選碼n MOV CX,300HnDELAY： LOOP DELAY ；延遲一定時間n POP CXn CMP CL,01 ；顯示掃描是否到最右邊LED4n JZ QUIT ；是，則已顯示一遍，故退出n INC DI ；否，則指向下一位LEDn SHR CL,1 ；位選碼右移指向下一位n JMP DIS1 ；顯示下一位LEDnQUIT： RETTABLE DB 3FH TABLE DB 3FH ；0 0 的段選碼的段選

12、碼 DB 06H DB 06H ；1 1 的段選碼的段選碼 DB 5BH DB 5BH ；2 2 的段選碼的段選碼 DB 4FH DB 4FH ；3 3 的段選碼的段選碼 DB 66H DB 66H ；4 4 的段選碼的段選碼 DB 6DH DB 6DH ；5 5 的段選碼的段選碼 DB 7DH DB 7DH ；6 6 的段選碼的段選碼 DB 07H DB 07H ；7 7 的段選碼的段選碼 DB 7FH DB 7FH ；8 8 的段選碼的段選碼 DB 6FH DB 6FH ；9 9 的段選碼的段選碼 DB 77H DB 77H ；A A 的段選碼的段選碼 DB 7CH DB 7CH ；b b

13、 的段選碼的段選碼 DB 39H DB 39H ；C C 的段選碼的段選碼 DB 5EH DB 5EH ；d d 的段選碼的段選碼 DB 79H DB 79H ；E E 的段選碼的段選碼 DB 71H DB 71H ；F F 的段選碼的段選碼BUFDATA DB 4 DUP BUFDATA DB 4 DUP （? ?） ；4 4個字節的緩沖區個字節的緩沖區 6.2 LCD6.2 LCD液晶顯示器液晶顯示器n 引言n6.2.1 LCD顯示器結構原理 n6.2.2 LCD顯示器驅動方式 n6.2.3 段位式LCD接口電路 n6.2.4 點陣式LCD接口電路 引引 言言 液晶顯示器液晶顯示器LCD(

14、LiquidLCD(Liquid Crystal Crystal Display )Display )是一種利用液晶的扭曲是一種利用液晶的扭曲/ /向列效向列效應制成的新型顯示器，它具有功耗極低、應制成的新型顯示器，它具有功耗極低、體積小、抗干擾能力強、價格廉等特點，體積小、抗干擾能力強、價格廉等特點，目前已廣泛應用在各種顯示領域，尤其在目前已廣泛應用在各種顯示領域，尤其在袖珍儀表和低功耗應用系統中。袖珍儀表和低功耗應用系統中。LCDLCD可分可分為為段位式、字符式和點陣式段位式、字符式和點陣式三種。如右圖三種。如右圖所示。所示。 圖 數字萬用表6.2.1 LCD6.2.1 LCD顯示器結構原

15、理顯示器結構原理 6.2.2 LCD6.2.2 LCD顯示器驅動方式顯示器驅動方式 LCD LCD的驅動方式：的驅動方式：直接驅動直接驅動顯示器件只有一個背極（即下玻璃電極基板），但顯示器件只有一個背極（即下玻璃電極基板），但 每個字符段都有獨立的引腳；每個字符段都有獨立的引腳；多極驅動：多極驅動：顯示器具有多個背極，各字符段按點陣結構排列，顯示器具有多個背極，各字符段按點陣結構排列， 這是顯示字段較多時常采用的驅動方式。這是顯示字段較多時常采用的驅動方式。 直接驅動方式工作過程：直接驅動方式工作過程：段位式段位式7 7段段LCDLCD的電極配置及譯碼驅動電路的電極配置及譯碼驅動電路6.2.3

16、 6.2.3 段位式段位式LCDLCD接口電路接口電路 1 1、硬件電路、硬件電路 2 2顯示程序顯示程序 設單片機內設單片機內 RAM20H-25HRAM20H-25H六個單元為顯示緩沖區，每個單六個單元為顯示緩沖區，每個單 元字節的低元字節的低4 4位依次存放要顯示的位依次存放要顯示的4 4位位BCDBCD碼，相應的顯示驅動碼，相應的顯示驅動子程序如下：子程序如下： DISPDISP： MOV R0MOV R0，#20H #20H ；顯示緩沖單元首址送；顯示緩沖單元首址送R0R0 MOV R3 MOV R3，#00H #00H ；位選碼（左邊第；位選碼（左邊第1 1位）送位）送R3R3 M

17、OV R4 MOV R4，#06H #06H ；位數（；位數（6 6位）送位）送R4R4 LOOP LOOP： MOV AMOV A，R3 R3 ；位選碼送；位選碼送A A SWAP A SWAP A ；位選碼轉為高；位選碼轉為高4 4位位 MOV R2MOV R2，A A ；保存位選碼（在高；保存位選碼（在高4 4位）位） MOV AMOV A，R0 R0 ；取顯示；取顯示BCDBCD碼碼 ORL AORL A，R2 R2 ；位選碼與；位選碼與BCDBCD碼（低碼（低4 4位）組合位）組合 ORL AORL A，#80H #80H ；ACCACC7 7置置1 1 MOV P1 MOV P1，

18、A A ；輸出組合碼；輸出組合碼 ANL P1ANL P1，#7FH #7FH ；清零；清零P1.7P1.7位位ORL P1ORL P1，#80H #80H ；P1.7P1.7再置再置1 1INC R3 INC R3 ；指向下一位顯示數；指向下一位顯示數INC R0 INC R0 ；指向下一位顯示緩沖單元；指向下一位顯示緩沖單元DJNZ R4DJNZ R4，LOOP LOOP ；6 6位未顯示完返回位未顯示完返回RETRET 如果需要顯示小數點，則要給如果需要顯示小數點，則要給40544054送顯示小數點的相送顯示小數點的相應數據。例如第三位要顯示小數點，還需加入下列程序：應數據。例如第三位要

19、顯示小數點，還需加入下列程序：MOV AMOV A，#64H #64H ；高位；高位01100110將選中將選中S6S6，低位，低位01000100將驅動將驅動第三位小數點第三位小數點ORL AORL A，#80H #80H ；ACCACC7 7置置1 1MOV P1MOV P1，A A ；輸出組合碼；輸出組合碼ANL PIANL PI，#7FH #7FH ；清零；清零P1.7P1.7位位ORL PIORL PI，#80H #80H ；P1.7P1.7再置再置1 16.2.4 6.2.4 點陣式點陣式LCDLCD接口電路接口電路n 引言n1. 液晶模塊接線原理n2. 液晶模塊指令說明n3軟件初

20、始化 n4. 應用舉例 引引 言言 點陣式點陣式LCDLCD不但可以顯示字符，而且可以顯示各種圖形及不但可以顯示字符，而且可以顯示各種圖形及漢字。把點陣式漢字。把點陣式LCDLCD與配套或選定的驅動器、控制器集成在一與配套或選定的驅動器、控制器集成在一起，就組成點陣式圖形液晶顯示模塊，控制器的種類很多，起，就組成點陣式圖形液晶顯示模塊，控制器的種類很多，比 如 日 本 東 芝 的比 如 日 本 東 芝 的 T 6 9 6 3 , T 6 9 6 3 , 日 立 的日 立 的 H D 6 1 8 8 0 ,H D 6 1 8 8 0 , 精 工 的精 工 的SED1330/SED1335SED1

21、330/SED1335等。現以等。現以1286412864點陣式點陣式LCDLCD液晶顯示模塊為例液晶顯示模塊為例加以說明。加以說明。 液晶顯示模塊液晶顯示模塊1286412864主要由行主要由行/ /列驅動器及列驅動器及1281286464全點陣全點陣液晶顯示器組成。內部含有國標一級、二級簡體中文字庫和液晶顯示器組成。內部含有國標一級、二級簡體中文字庫和128128個個16168 8點的點的ASCIIASCII字符集。可以同時顯示字符集。可以同時顯示8 84 4個（個（16161616點陣）漢字和圖形顯示。它與點陣）漢字和圖形顯示。它與CPUCPU的接口連線可采用并行或串的接口連線可采用并行

22、或串行兩種方式。行兩種方式。1 1、液晶模塊接線原理、液晶模塊接線原理 圖 液晶模塊與單片機并行連接原理圖 2 2液晶模塊指令說明液晶模塊指令說明 3 3軟件初始化軟件初始化 4 4應用舉例應用舉例 液晶字符顯示使用時還應注意以下液晶字符顯示使用時還應注意以下3 3點：點： （1 1）要在某一個位置顯示中文字符時，應先設定顯示字符位置，即）要在某一個位置顯示中文字符時，應先設定顯示字符位置，即 先設定顯示地址，再寫入中文字符編碼。先設定顯示地址，再寫入中文字符編碼。（2 2）顯示）顯示ASCIIASCII字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連

23、續 字符時，只須設定一次顯示地址，由模塊自動對地址加字符時，只須設定一次顯示地址，由模塊自動對地址加1 1指向下一指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空ASCIIASCII字符位置。字符位置。（3 3）當字符編碼為）當字符編碼為2 2字節時，應先寫入高位字節，再寫入低位字節字節時，應先寫入高位字節，再寫入低位字節。 80H81H82H83H84H85H86H87H90H91H92H93H94H95H96H97H88H89H8AH8BH8CH8DH8EH8FH98H99H9AH9BH9CH9DH9EH9FH例如在第例如在第3 3行第行第1 1

24、、2 2列顯示列顯示“液晶液晶”兩個中文字符時，寫入兩個中文字符時，寫入RAMRAM的地址應為的地址應為88H,89H88H,89H。具體過程如下：。具體過程如下： 首先，應根據首先，應根據ST7920-BIG5ST7920-BIG5中文字形碼中文字形碼( (不同的液晶模塊采用的字庫編碼不同的液晶模塊采用的字庫編碼 可能不同，如有的使用可能不同，如有的使用ST7920-GBST7920-GB簡體中文字型簡體中文字型) )，查找，查找“液液”字的字的 編碼為編碼為“B247B247”, , “晶晶”字的編碼為字的編碼為“B4B9B4B9”. .在進行了軟件初始化后，在進行了軟件初始化后， 其軟其

25、軟 件編程步件編程步 驟如下：驟如下： 步驟步驟1: 1: 令令RSRS，R/WR/W為低電平；為低電平； ( (表示后面送入的內容是指令表示后面送入的內容是指令) ) 步驟步驟2: 2: 送送88H88H到到D7-D0D7-D0； ( (設定顯示的位置，第三行第一列設定顯示的位置，第三行第一列) ) 步驟步驟3: 3: 令令RSRS為高電平，為高電平，R/WR/W為低電平；（表示后面送入的內容是數據）為低電平；（表示后面送入的內容是數據） 步驟步驟4: 4: 送送B2HB2H到到D7-D0;D7-D0;（先送高位字節）（先送高位字節） 步驟步驟5: 5: 送送47H47H到到D7-D0; D

26、7-D0; （后送低位字節，顯示（后送低位字節，顯示“液液”字）字） 步驟步驟6: 6: 令令RSRS，R/WR/W為低電平；為低電平； ( (表示后面送入的內容是指令表示后面送入的內容是指令) ) 步驟步驟7: 7: 送送89H89H到到D7-D0D7-D0； ( (設定顯示的位置，第三行第二列設定顯示的位置，第三行第二列) ) 步驟步驟8: 8: 令令RSRS為高電平，為高電平，R/WR/W為低電平；（表示后面送入的內容是數據）為低電平；（表示后面送入的內容是數據） 步驟步驟9: 9: 送送B4HB4H到到D7-D0; D7-D0; （先送高位字節）（先送高位字節） 步驟步驟10: 10:

27、 送送B9HB9H到到D7-D0; D7-D0; （后送低位字節，顯示（后送低位字節，顯示“晶晶”字）字） 6.3 6.3 圖形顯示器圖形顯示器n6.3.1 圖形顯示器概述 n6.3.2 圖形顯示畫面主要內容主要內容: :6.3.1 6.3.1 圖形顯示器概述圖形顯示器概述常用的圖形顯示器有兩種：常用的圖形顯示器有兩種：CRTCRT顯示器和顯示器和TFTTFT平面顯示器。平面顯示器。 1 1、CRTCRT顯示器顯示器 CRTCRT（CathodCathod Ray Tube Ray Tube）顯示器：由一個圖形監示器和相應的）顯示器：由一個圖形監示器和相應的控制電路組成。在工業計算機中，插入一

28、塊控制電路組成。在工業計算機中，插入一塊VGA/TVGAVGA/TVGA圖形圖形 控制板即可實現功能很強的圖象顯示功能。控制板即可實現功能很強的圖象顯示功能。優點：優點：豐富的畫圖命令：如點、線、矩形、多邊形、圓、弧以豐富的畫圖命令：如點、線、矩形、多邊形、圓、弧以 及區域填充、拷貝、剪裁等操作還有窗口功能等及區域填充、拷貝、剪裁等操作還有窗口功能等缺點：體積與功耗大，易受振動和沖擊，容易受射線輻射、磁缺點：體積與功耗大，易受振動和沖擊，容易受射線輻射、磁 場干擾，因此在惡劣工況下須采用特殊加固和屏蔽措施。場干擾，因此在惡劣工況下須采用特殊加固和屏蔽措施。2 2、TFTTFT顯示器顯示器 (1

29、) (1) 體積小，耗電省，如最薄的壁掛式機型厚度僅為體積小，耗電省，如最薄的壁掛式機型厚度僅為5cm(2in)5cm(2in)；(2) (2) 可靠性高，壽命長，不易受振動、沖擊和射線的干擾影響；可靠性高，壽命長，不易受振動、沖擊和射線的干擾影響；(3) (3) 顯示顏色顯示顏色256256種基色，可擴展至種基色，可擴展至2560025600種組合。種組合。6.3.2 6.3.2 圖形顯示畫面圖形顯示畫面n 引言n1總貌畫面 n2分組畫面 n3點畫面 n4流程圖畫面 n5趨勢曲線畫面 n6報警顯示畫面 n7操作指導畫面 引引 言言 圖形顯示器作用：圖形顯示器作用：直觀形象地監視和操作工業生產過程。直觀形象地監視和操作工業生產過程。顯示畫面功能：顯示畫面功能： 反映出整個生產的工藝流程，便于單元操作控制；反映出整個生產的工藝流程，便于單元操作控制； 要有實時動態數據，又要有歷史記憶功能。要有實時動態數據，又要有歷史記憶功能。顯示畫面功能內容：顯示畫面功能內容：調節器、指示儀、記錄儀、報警儀、模擬屏以調節器、指示儀、記錄儀、報警儀、模擬屏以及開關按鈕、指示燈等。及開關按鈕、指示燈等。設計語言：設計語言： 早期用匯編語言來編寫，后來多采用高級語言，現在采早期用匯