6.10 LED和LCD显示技术6.10 LED和LCD显示技术 数字显示技术是数字化仪器表必不可少的组成环节。显示 器的品种繁多，目前，常用发光二极管显示器（Light Emitting Diode），简称LED和液晶显示器（Liquid Crystal Display），简称LCD。LED显示器又可分为七段字型显示器 和矩阵式显示器。 6.10.1 七段LED显示器 6.10.2 LCD显示器及其接口技术6.10.1 七段LED显示器 LED是近似于恒压的元件，导电（即发光）时的正向压降 一般约为1.62.4V之间，工作电流在1020mA左右，故电 路中需串联适当的限流电阻。发光强度基本上与正向电流 成正比。 最常用的显示器是由七段条形LED组成，见图676。点亮 适当的字段，就可显示出不同的数字。 七段LED可接成共阴有或共阳极形式，见图676。图a为共 阴接法，公共阴极接地，当各段阳极上的电平为“1”时， 该段点亮，电平为“0”时，该段熄灭。图b为共阳极接法， 公共阳极接+5V，当各段阴极上的电平为“0”时，该段就点 亮，电平为“1”时，该段就熄灭。图中R是限流电阻。图c 为七段LED内段的排列。图6-76 七段LED显示器LED显示器的驱动（点亮）形式 LED显示器的驱动（点亮）形式有两种。一种是静态驱动 法，即给欲点亮的LED通以恒定的电流。这种驱动法需要 有寄存器、译码器、驱动电路等逻辑部件。当需要显示的 位数增加时，所需逻辑部件及连线也相应增加，成本也增 加。另一种是动态驱动法，该法是给欲点亮的LED通以脉 冲电流，此时LED的亮度是通断的平均亮度。为保证亮度 ，通过LED的脉冲电流应数倍于其额定电流值。利用动态 驱动法可以减少需要的逻辑部件和连线，在智能化测控仪 表中常采用动态驱动法。6.10.1.1 静态驱动法及其与8031接口电路 图677为LED与8031单片机组成4位静态显示接口电路。图 中显示电路接于P1口，P1.0P1.3输出BCD码，P1.4P1.7为位控 信号。MC14513具有BCD七段译码、锁存和驱动功能。图6-77 LED与8031四位静态显示接口软件译码四位静态LED显示接口电路图6-78 软件译码四位静态LED显示接口电路6.10.1.2 动态驱动法及其与8031接口电路 在动态显示中，所有位的段控线相应地并联在一起，形成 段控线的多位复用，而究竟是哪一位点亮，由一个扫描输 出口控制，实现各位分时显示方式。只要扫描频率大于 25HZ，由于人眼睛对光的滞后惯性作用，就可得到所有位 同时点亮的效果。由于动态显示所加的是脉冲电流，LED 的亮度正比于脉冲电流的平均值，为保证足够的亮度，脉 冲电流的幅值较大，因此需加接驱动电路。对于相同的驱 动电流，显示频率愈高，LED发光亮度愈强，CPU用于显示 的时间也愈长，而CPU用于处理其它工作的时间愈短。由 此可见，动态显示是牺牲CPU的时间去换取元件和能耗的 减少。图6-79 硬件译8位LED动态显示电路图6-80 显示程序流程图图6-81软件译码驱动态 LED显示接口电 路6.10.2 LCD显示器及其接口技术6.10.2.1 LCD显示器的工作原理LCD显示器本身并不发光，只是调节光的亮度。在一 定的温度范围内，液晶具有流动性、连续性和各向异性的 特性。夹在两块导电玻璃电极之间的液晶，经过一定的处 理后，其内部分子呈90的扭曲，这种液晶具有旋光特性 。当外部线性偏振光通过液晶层时，偏振面会旋转90， 即原来垂直方向，现在变为水平方向。当玻璃电极加上电 压后，在电场作用下，液晶的旋光作用消失，偏振光可直 接通过。电场消失后，液晶又恢复旋光作用。把这样的液 晶放在一两片偏振片之间，在玻璃电极上加以适当的电平 （高电平或低电平），就可得到黑底白字或白底黑字的显 示形式，从而显示出所需的字符。6.10.2.2 LCD显示器的驱动方式 LCD显示器的驱动方式有静态和动态驱动两种。其驱动方 式是由LCD的电极引线的选择方式确定，因此LCD的型号确 定以后，用户无法改变其驱动方式，在选择LCD显示器时 必须引起注意。 由于直流电压驱动LCD会引起液晶和电极老化，大大地降 低使用寿命，因此常采用交流电压驱动。1.静态驱动方式静态驱动 LCD的每一字段均要引出电极，所有公共电极BP（COM） 连在一起引出，见图682。由图可见，在LCD的公共极（ 一般为背极BP）加恒幅值交变电压，通过控制前极（a、b 、c、d、e、f、g）的电压变化（零电压或2倍幅值电压） 控制LCD某段亮或灭。目前，已有许多LCD驱动集成芯片， 已将多个LCD驱动电路集成在一起，使用起来十分方便。图6-82 七段LCD显示电路 图683为4位BCD七段译 码、锁存、驱动LCD显示 集成芯片ICM7211系列引 脚功能，它能方便地与 单片机接口。图6-83 ICM7211系列引脚功能图6-84 8位LCD 静态显示接口电路2.动态驱动方式 静态驱动硬件电路和引线较多，成本相应增加，仅适用于 显示位数较少的场合。动态驱动可克服静态驱动的缺点， 适用于显示位数较多的场合。 LCD的动态驱动常用专门集成芯片来实现、MC145000和 MC145001为常用的一种。MC145000是主驱动器， MC145001是从驱动器。主、从驱动器采用串行数据输入 ，一片主驱动器可带多片从驱动器。主驱动器可驱动48个 显示字段或点陈，每增加一片从驱动器可增加驱动44个显 示字段或点阵。图6-85 LCD动态驱动与8031接口电路Do you have made a progress today ?