【正文】 表和低功耗電子產(chǎn)品中 ??1 。 液晶顯示器分為段式 LCD、字符型 LCD和點(diǎn)陣型 LCD。段式 LCD和字符式 LCD只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點(diǎn)陣式 LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線以及漢字、動畫，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕滾動、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能 ，用途十分廣泛。 攜式單片機(jī)系統(tǒng)人機(jī)交互界面的重要組成部分被廣泛應(yīng)用于實(shí)時檢測和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的點(diǎn)陣型液晶在現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一種十分常用的顯示設(shè)備，漢字 BP 機(jī)、手機(jī)上的顯示屏就是點(diǎn)陣型 LCD。點(diǎn)陣型 LCD 是現(xiàn)代單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的人機(jī)交互界面之一 ??1 。 本文主要研究內(nèi)容及要解決的問題有： (1)液晶顯示器件原理及液晶控制器 KS0108 (2)單片機(jī)工作原理以及端口功能 (3)選 擇合適的編程軟件 (4)熟練運(yùn)用軟件編程并進(jìn)行仿真 (5)實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏上中文顯示及滾動和圖片顯示功能山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 人類生活與顯示技術(shù) 人類生活離不開信息，正如控制論創(chuàng)始人 ： “ 要有效地生活，就要有足夠的信息 ?！?人們生活在社會上，每時每刻都在與外部交流信息，人們隨時隨地都在通過眼、耳、鼻、舌、身從外部世界獲得信息。其中，視覺獲得的信息大約占 70％以上，其他如聽覺、味覺、嗅覺、觸覺加在一起不足 30％?？梢?，最大量的信息是通過眼睛獲取的。視覺信息不僅數(shù)量最大，而且最準(zhǔn)確、最及時、也 最可靠，人們常引用的成語： “ 一目了然 ” 就是這個意思。又如， “ 百聞不如一見 ” 也是說視覺信息的重要遠(yuǎn)勝于其他信息來源。 因此，長久以來，人們一直致力于將各種信息轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X信息在傳遞給人們。這種將各種信息轉(zhuǎn)化為視覺信息的過程就稱之為顯示，這種轉(zhuǎn)化技術(shù)就稱之為顯示技術(shù) ??2 。 顯示，最大的特點(diǎn)是光與電的結(jié)合，是光與近代科學(xué)成就的結(jié)合。這種顯示所追求的目標(biāo)是清晰、準(zhǔn)確、實(shí)時、直觀、方便、節(jié)能、攜帶信息量大、傳遞速度快。這種顯示技術(shù)是 21 世紀(jì)植根于近代科學(xué)技術(shù)中發(fā)展起來的，是現(xiàn)代 科學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。更準(zhǔn)確地說應(yīng)該稱為現(xiàn)代顯示，是一種現(xiàn)代顯示技術(shù)。 這種現(xiàn)代顯示的一般基本過程是將各種電量、非電量（如聲、光、熱、力、數(shù)字、化學(xué)等）的信息源通過一定的處理器，進(jìn)行處理后再由顯示器進(jìn)行顯示，也可將這種現(xiàn)代顯示技術(shù)稱之為信息顯示技術(shù) ??3 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會的進(jìn)步，人類所接觸的信息量也在不斷增加。統(tǒng)計表明，信息量的增長平均每年在 13％以上，今后更將以每年 40％以上的速度增長。人們把這種增長稱之為 “ 信息爆炸 ” 。面臨著如此浩如煙海的大量信息，人們已經(jīng)成功地使用了計算機(jī)來進(jìn)行處理。計算機(jī)可以將人們原來一生處理不完的信息在幾秒鐘內(nèi)處理完畢。但是要想將處理后的信息及時、準(zhǔn)確的傳遞給人們，還必須通過顯示技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。顯示技術(shù)是現(xiàn)代社會人與信息間最可靠的橋梁。不能想象一個沒有現(xiàn)代顯示技術(shù)的現(xiàn)代社會，將會成為什么狀態(tài)。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 2 在信息顯示技術(shù)中，人們總是要對信息數(shù)字化。數(shù)字化后的信息才能更準(zhǔn)確，而且具有了同一性，才能被計算機(jī)識別、處理，才能準(zhǔn)確清晰地傳遞給人們。所以數(shù)字顯示是信息顯示的一個重要內(nèi)容。數(shù)字顯示是應(yīng)用面最廣、使用量最大、開發(fā)器件種類最多的一種顯示。熒光顯 示器件（ VFD）、輝光顯示器件、等離子顯示器件（ PDP）、液晶顯示器件（ LCD）、半導(dǎo)體顯示器件（ LED）、電致發(fā)光顯示器件（ EL）、平板場發(fā)射顯示器件、電泳顯示器件、電致變色顯示器件、有機(jī)電致發(fā)光器件（有機(jī) EL）、數(shù)字微鏡顯示（ DM）等都是各具特色。因此，用途廣闊的數(shù)字顯示器件，它們都已深深地扎根于人類的生活和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域了?？梢源_信，現(xiàn)代顯示技術(shù)的發(fā)展必將為人類的進(jìn)步、社會的發(fā)展帶來不可估量的影響。 液晶和液晶顯 液晶是物質(zhì)的一種特殊狀態(tài)。它從宏觀上看，既具有液體的流動性，又具有晶體的物理 和光學(xué)向異性。從微觀上觀察，液晶的分子一般都是剛性的棒狀分子 ，而且沿分子軸的不同方向會表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)。液晶的物理性質(zhì)具有各向相異性，例如介電常數(shù) ? 、電導(dǎo)率 ? 、粘滯系數(shù) ? 等均有異向行?？傊?，液晶既不同于液體，又不是晶體，而是一種既有液體流動性又具有晶體各向異性的特殊物質(zhì)態(tài) ??1 。 正是由于存在著各向異性，所以在定溫度區(qū)域內(nèi)，呈液晶態(tài)時 ，分子之間的作用是使其分子呈現(xiàn)有序排列。一般根據(jù)分子排列的不同，液晶可以分為近晶相、向列相和膽甾相。 目前，廣泛用于顯示器件上的液晶叫列相。其分子呈長棒狀，平時，是沿棒狀長軸方向有序排列的，當(dāng)它與固體表面接觸時，會沿與固體表面狀態(tài)最低自由能狀態(tài)排列。不過，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膽甾相和近晶相也開始應(yīng)用在最新的顯示器件上了。 液晶是一種很有價值，應(yīng)用廣泛的物質(zhì)形態(tài)。顯示器件是液晶發(fā)展應(yīng)用最快的一個領(lǐng)域。液晶由于稍微受外界環(huán)境影響分子排列就會改變，因而是一種具有很多奇異性能的功能材料。此外，在生命、醫(yī)療領(lǐng)域液晶將 更能發(fā)揮獨(dú)特的作用，成為打開生命迷宮的一把鑰匙。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 3 液晶作為顯示器件時，方式很多。最常見的液晶顯示器件（ LCD）屬于扭曲相列型 (TN)。此外，還有不用偏振片，具有存儲效應(yīng)的相變型（ PC） 。有電流效應(yīng)的動態(tài)散射型（ DS）；有加入染料的賓主彩色型（ GH） 。有彩色偏振片型（ STN）；有可以作為液晶電視的有源矩陣型（ TFT） 。還有正在開發(fā)的后起之秀鐵電型（ FE）及 MLC、 LCOS 等等 ??1 。 目前，應(yīng)用在電子表、計算器及其它廣泛應(yīng)用在儀器、儀表上的液晶顯示器件屬于一種叫做扭曲向 列型的顯示器件。它使將液晶夾在兩片玻璃之間，并使其分子沿玻璃表面平行并在兩片玻璃之間又連續(xù)扭轉(zhuǎn) 90176。 。玻璃外面前后再配上正交偏振片。這樣，當(dāng)顯示部位施加上電壓后，引起液晶分子排列狀態(tài)的改變，調(diào)制了外界光，從而達(dá)到了顯示的目的。 這種顯示器件的最大特點(diǎn) ??3 是： 1. 微功耗，每個顯示字符只有幾個毫安。是所有顯示器件中功耗最小的。 2. 低壓驅(qū)動，一般扭曲向列型（ TN）器件閥值電壓僅 － 2V，可以直接與大規(guī)模集成電路直接匹配。 3. 平板形結(jié)構(gòu)，尺寸可以很大，也可以 很小。顯示的有效面積相對來說也是比較大的。顯示圖案的自由度也相當(dāng)大。 4. 液晶顯示器件屬于被動型，不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的。因此，在陽光下也能看的很清楚，既沒有刺目感，也不會引起視覺疲勞，更沒有射線輻射，傷害視力。所以它是高信息量信息顯示的理想器件。 5. 液晶顯示器件雖然所需材料都有特殊、較高的要求，但是其結(jié)構(gòu)簡單，而且工藝非常適應(yīng)現(xiàn)代化規(guī)模生產(chǎn)。所以其生產(chǎn)成本不高。 正因為它具有這些特點(diǎn)，所以在一切小型、便攜、數(shù)字、智能化儀表中具有最大競爭力；在大信息量、彩色化、微型及巨型顯示領(lǐng)域，液 晶顯示器件也具有很大的潛力。 液晶顯示器發(fā)展史 液晶顯示技術(shù)最早于 1968 年問世，不過真正運(yùn)用在產(chǎn)品上還是在 1973 年。SHARP 公司在其生產(chǎn)的小型計算器上首次采用了 LCD，它所采用的是扭轉(zhuǎn)向列型（ Twisted Nematic， TN）液晶顯示技術(shù)，畫面反應(yīng)時間較慢，且輸出的光線亮山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 4 度不高，所以稱為 “ 被動式 ” 。這一類液晶顯示器對動、靜態(tài)影像的顯示表現(xiàn)都不好。而且可視角度小，拖影現(xiàn)象十分明顯，因此僅被應(yīng)用于計算機(jī)面板、電子表及電器零件顯示器，及早期的低價位筆記本電腦等對圖像顯示質(zhì)量要求不高的設(shè)備上 ??3 。 在其后的 10年間，液晶顯示器技術(shù)發(fā)展的十分緩慢，當(dāng) 1985 年東芝公司推出全球第一臺筆記本電腦時，液晶顯示器立即與筆記本電腦融為一體，頻繁地“ 拋頭露面 ” 。但那時的液晶顯示器色彩單一，亮度很低，用戶所能看到是沒有色度的黑白顯示屏。 一年后，（ STN）液晶顯示器出現(xiàn)了， STN 是 “Super Twisted Nematic” 的縮寫，從字面上我們就可以知道 “Super Twisted Nematic” 是 “Twisted Nematic” 的改進(jìn)增強(qiáng)型。 STN 的出現(xiàn)首次讓 LCD 出現(xiàn)了色彩， STN 主要應(yīng)用于一些顯示屏尺寸較大要求不高的產(chǎn)品中。 1989 年，在東芝公司的努力下，第一臺彩色的 DSTN 顯示器正式應(yīng)用在筆記本電腦中，這次革新讓筆記本電腦用戶所面對的黑白世界瞬間進(jìn)入了真正的彩色世界。 DSTN 是 Dual Scan Tortuosity Nomograph 的縮寫，中文稱之為 “ 雙重掃描被動式 ” ，我們也把 DSTN 俗稱 “ 偽彩 ” 。盡管實(shí)現(xiàn)了彩色輸出， DSTN 顯示器依然存在著許多令人無法忍受的局限性，由于視角狹小、圖像品質(zhì)較差、分辨率和彩色深度低等缺點(diǎn)， DSTN 顯示只能提供 EGA(640350) 分辨率，顯示出 16 種色彩。 1994 年，東芝公司又推出了專為筆記本電腦設(shè)計的 TFT 液晶顯示屏，并且迅速登上時代的舞臺，成為當(dāng)今 IT 業(yè)界的主流選擇。 TFT(Thin Film Transistor)液晶即薄膜場效應(yīng)晶體管液晶，是有源矩陣類型液晶顯示器 (AMLCD)中的一種，其具有更高的對比度、更豐富的色彩和更新頻率更快等特性，俗稱 “ 真彩 ” 。相對于 DSTN 而言， TFT 液晶的主要特點(diǎn)是為每個像素配置一個半導(dǎo)體開關(guān)器件，其加工工藝類似于大規(guī)模集成電路。由于每個像素都可以通過點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個節(jié)點(diǎn) 都相對獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)時間，同時在灰度控制上也可以做到非常精確，這就是 TFT 色彩較DSTN 更為逼真的原因。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 5 近兩年來，隨著 TFT 制造技術(shù)的逐漸完善，產(chǎn)品成品率的提高， TFT 的價格下降了許多，加上一些新技術(shù)的出現(xiàn)，使得 TFT 液晶顯示器在響應(yīng)時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進(jìn)步，進(jìn)一步拉近了與傳統(tǒng) CRT 顯示器的差距。目前，液晶顯示器的響應(yīng)時間都在 50ms 以下，亮度在 200cd/m2 左右，可視度達(dá)到 120176。 以上。 液晶顯示（ LIQUID CRYSTAL DISPLAY）由于眾多優(yōu)點(diǎn)而成為被人們廣泛應(yīng)用的一種顯示材料，而它的種類又有很多。 1．常用液晶的種類： 液晶產(chǎn)品可根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特性、顯示方式、特殊工藝等幾個方面進(jìn)行分類。其中按結(jié)構(gòu)特性分類是最基本的。而 TN、 STN 型液晶最為普通常見，應(yīng)用也最為廣泛。近年來由于電腦液晶顯示器的出現(xiàn)，使 TFT 型液晶顯示屏成為液晶高端產(chǎn)品中的新星。 低端產(chǎn)品中 TN 型液晶顯示器件是最常見的一種液晶顯示器件。常見的手表、數(shù)字儀表、電子鐘等都是 TN 型器件。一般來講，只要是筆段式的液晶顯示器大都是采用 TN 型液晶顯示材料。 STN 型液晶 顯示器件在定義中被稱為超扭曲向列液晶顯示器件。與 TN 型 LCD 顯著不同之處在于，它的分子排列的扭曲角加大，使其具有更適合多路驅(qū)動的特性。目前，幾乎所有的點(diǎn)陣圖形和大部分點(diǎn)陣字符液晶顯示器件都是采用 STN 型液晶材料 。 2．液晶種類 ??4 如圖 所示： 圖 液晶種類圖表 Fig. The chart of LCD type 液 晶 顯 示 器 無源方式 有源方式 TN（扭曲向列型） HTN（高扭曲向列型） STN（超扭曲向列型 ） FTN（格式化超扭曲向列型） DTFD（數(shù)字化薄膜二極管） TFT（薄膜二極管） 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 6 不同種 類 液晶簡單參數(shù) ??5 如表 所示： 表 液晶簡單參數(shù) Table LCD simple parameters 項目 TN LCD HTN LCD STN LCD FTN LCD 名稱 扭曲向列型 高扭曲向列型 超扭曲向列型 格式化扭曲 向列型 液晶分子扭曲角度 90176。 110176。 210176。~255176。 210176。~255176。 對比度 可接受 好 良 優(yōu) 占空比 靜態(tài) ~1/16 1/8~1/16 1/16~更高 1/64~更高 顯示 正性 黑 /白 黑 /白 紫 /黃綠 藍(lán) 紫 /灰 黑 /白 負(fù)性 白 /黑 白 /黑 白 /藍(lán) 白 /黑 價格 最低 中 中 高 應(yīng)用舉例 計數(shù)器，時鐘等 計數(shù)器，時鐘等 傳呼機(jī)，記事本等 手提式電腦 等 本文的主要工作 本文的主要工作是： (1)掌握液晶顯示器件原理及液晶控制器 LS0108。 (2)深入熟悉單片機(jī)工作原理以及端口用法。 (3)熟練運(yùn)用 Proteus 及 Keil 軟件編程方法。 (4)實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏上中文顯示及滾動和圖片顯示功能。山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 7 第二章 液晶顯示系統(tǒng)原理 AT89C51 單片機(jī) 功能原理 AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn) （ 1） 8