【正文】 狼煙 ”等 ,都是一種用煙火傳遞信息的方式。而 “孔明燈 ”、 “刁斗 ”、 “走馬燈 ”等，則可以看做是人類(lèi)早期對(duì)顯示技術(shù)的嘗試。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 不過(guò)，現(xiàn)在所說(shuō)的顯示和顯示技術(shù)是與人類(lèi)早期的顯示嘗試根本不同的?，F(xiàn)在所說(shuō)的顯示，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(shí)、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(lái)的，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。更準(zhǔn)確地說(shuō)應(yīng)該稱(chēng)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(guò)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(guò)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(chēng)之為信息顯示技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步，人類(lèi)所接觸的信息量也在不斷增加。統(tǒng)計(jì)表明，信息量的增長(zhǎng)平均每年在 13％以上，今后更將以每年 40％以上的速度增長(zhǎng)。人們把這種增長(zhǎng)稱(chēng)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(jì)算機(jī)來(lái) 進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)可以將人們?cè)瓉?lái)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(shí)、準(zhǔn)確的傳遞給人們，還必須通過(guò)顯示技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。顯示技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)人與信息間最可靠的橋梁。不能想象一個(gè)沒(méi)有現(xiàn)代顯示技術(shù)的現(xiàn)代社會(huì)，將會(huì)成為什么狀態(tài)。 在信息顯示技術(shù)中，人們總是要對(duì)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(jì)算機(jī)識(shí)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(gè)重要內(nèi)容。數(shù)字顯示是應(yīng)用面最廣、使用量最大、開(kāi)發(fā)器件種類(lèi)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(chǎng)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，它們都已深單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 深地扎根于人類(lèi)的生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域了 ]3[ 。 可以確信，現(xiàn)代顯示技術(shù)的發(fā)展必將為人類(lèi)的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)不可估量的影響。 液晶和液晶顯示 早再一百年前人們就發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)特殊物質(zhì) ——液晶。從宏觀上 看，既有液體的流動(dòng)性，又具有晶體所特有的光學(xué)異性。從微觀上考察，其分子一般是長(zhǎng)形棒狀或其他規(guī)則形狀，而且沿分子軸的不同方向會(huì)表現(xiàn)出不同的物理性質(zhì)?？傊壕Ъ炔煌谝后w，又不是晶體，而是一種既有液體流動(dòng)性又具有晶體各向異性的特殊物質(zhì)態(tài) ]2[ 。 液晶的獨(dú)特性質(zhì)使其具有很多奇妙的用途。液晶作為顯示方面的應(yīng)用就使其最早、最廣泛的應(yīng)用之一。目前，應(yīng)用在電子表、計(jì)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) 90? 。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)是： 1. 微功耗，每個(gè)顯示字符只有幾個(gè)毫安。是所有顯示器件中功耗最小的。 2. 低壓驅(qū)動(dòng)，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(duì)來(lái)說(shuō)也是比較大的。顯示圖案的自 由度也相當(dāng)大。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 4. 液晶顯示器件屬于被動(dòng)型，不發(fā)光，靠調(diào)制外界光達(dá)到顯示目的。因此，在陽(yáng)光下也能看的很清楚，既沒(méi)有刺目感，也不會(huì)引起視覺(jué)疲勞，更沒(méi)有射線(xiàn)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(jiǎn)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?yàn)樗哂羞@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(jìng)爭(zhēng)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。 LCD 發(fā)展史 ]5[ 1888 年奧地利植物學(xué)家 Friedrich Reinitzer 在加熱苯酸脂晶體時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫度升到 176。C 時(shí)晶體融化成為乳白色粘稠的液體。再繼續(xù)加熱到176。C 時(shí)乳白粘稠的液體變成完全透明的液體。后經(jīng)德國(guó)卡爾斯呂愛(ài)大學(xué)教授 Otto Lehmann 研究，這種乳白粘稠的液體具有光學(xué)各向異性，因而建議稱(chēng)之為液體晶體（ Liquid Crgstal）。 二十世紀(jì)二十年代，德國(guó) Heidelberg 大學(xué)的 Ludwig Gattermann 首先合Halle 大 學(xué)的 Daniel Vorlander 則先后合成了 300 多種液晶，并指出液晶分子是棒狀的分子。在此基礎(chǔ)上，法國(guó)的 Gee Frieda 及 Fogramjean 等對(duì)液晶的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能作了詳細(xì)的研究，并于 1922 年完成了液晶分類(lèi)的工作，將液晶劃分為：近晶相、向列相和膽甾相。 1917 年 Manguin 發(fā)明了摩擦定向法，用以制作單疇液晶和研究光學(xué)各向異性。 1909 年 Emboss 建立了攢動(dòng)（ Swarm）學(xué)說(shuō)，并得到 及 等人的實(shí)驗(yàn)支持 (1918 年），后經(jīng) de Genes 論述為 統(tǒng)計(jì)性起伏。 ，并得到 （ 1958年）。 Ambon（ 1916 年）和 （ 1926 年）發(fā)現(xiàn)并研究了液晶單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的介電各向異性。 1932 年， 據(jù)此將向列相分為正、負(fù)性?xún)纱箢?lèi)。 1927年， 和 發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場(chǎng)（或磁場(chǎng)）作用下，發(fā)生形變并存在電壓閾值（ Freederichsz 轉(zhuǎn)變）。這一發(fā)現(xiàn)為液晶顯示器的制作提供了依據(jù)。 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(lèi)又有很多。 1．常用液晶的種類(lèi)： 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(gè)方面進(jìn)行分類(lèi)。其中按結(jié)構(gòu)特性分類(lèi)是最基本的。而 TN、 STN 型液晶最為普通常見(jiàn)，應(yīng)用也最為廣泛。近年來(lái)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(jiàn)的一種液晶顯示器件。常見(jiàn)的手表、數(shù)字儀表、電子鐘等都是 TN 型器件。一般來(lái)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(chēng)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(dòng)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(lèi)如圖 所示： 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 液晶種類(lèi)圖表 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 不同種 類(lèi) 液晶簡(jiǎn)單參數(shù)如表 所示： 表 液晶簡(jiǎn)單參數(shù) 項(xiàng)目 TN LCD HTN LCD STN LCD FTN LCD 名稱(chēng) 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(duì)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(jià)格 最低 中 中 高 應(yīng)用舉例 計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘等 計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘等 傳呼機(jī)，記事本等 手提式電腦 等 液晶顯示器發(fā)展史 ]3[ 想要對(duì)一件新事物產(chǎn)生清晰的認(rèn)識(shí)，了解它的發(fā)展過(guò)程是一個(gè)比較好的辦法。液晶顯示器從無(wú)到有，從單色到彩色，期間風(fēng)風(fēng)雨雨也經(jīng)歷了 40多年的歷程，從下面的這段文字中就可以清楚地看到液晶顯示器的幾次技術(shù)轉(zhuǎn)變過(guò)程。 液晶顯示技術(shù)最早于 1968 年問(wèn)世，不過(guò)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(jì)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(huà)面反應(yīng)時(shí)間較慢，且輸出的光線(xiàn)亮度不高，所以稱(chēng)為 “被動(dòng)式 ”。這一類(lèi)液晶顯示器對(duì)動(dòng)、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(jì)算機(jī)面板、電子表及電器零件顯示器，及早期的低價(jià)位筆記本電腦等對(duì)圖像顯示質(zhì)量要求不高的設(shè)備上。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 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?yáng)|芝公司推出全球第一臺(tái)筆記本電腦時(shí)，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(shí)的液晶顯示器色彩單一，亮度很低，用戶(hù)所能看到是沒(méi)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(xiě)，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(tái)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(hù)所面對(duì)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(xiě)，中文稱(chēng)之為 “雙重掃描被動(dòng)式 ”，我們也把 DSTN 俗稱(chēng) “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(wú)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(zhuān)為筆記本電腦設(shè)計(jì)的 TFT 液晶顯示屏，并且迅速 登上時(shí)代的舞臺(tái)，成為當(dāng)今 IT 業(yè)界的主流選擇。 TFT(Thin Film Transistor)液晶即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管液晶，是有源矩陣類(lèi)型液晶顯示器(AMLCD)中的一種，其具有更高的對(duì)比度、更豐富的色彩和更新頻率更快等特性，俗稱(chēng) “真彩 ”。相對(duì)于 DSTN 而言， TFT 液晶的主要特點(diǎn)是為每個(gè)像素配置一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件，其加工工藝類(lèi)似于大規(guī)模集成電路。由于每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計(jì)方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)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。 近兩年來(lái)，隨著 TFT 制造技術(shù)的逐漸完善，產(chǎn)品成品率的提高， TFT單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 的價(jià)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(shí)間、對(duì)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(shí)間都在 50ms 以下，亮度在 200cd/m2 左右，可視度達(dá)到 120176。以上。 2. 液晶顯示系統(tǒng)原理 AT89C52 單片機(jī)功能原理 ATMEL 公司介紹 ATMEL 公司是美國(guó)目前著名的半 導(dǎo)體公司之一。 ATMEL 公司是從生產(chǎn) EPROM 和 E 2 PROM 起家的。后來(lái)在 90 年代初又增加了可編邏輯器件PLD 的生產(chǎn)；隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用， ATMEL 公司在 90 年代中期加入了單片機(jī)生產(chǎn)的行列，并生產(chǎn)出了 AT89C51 單片機(jī)，并且開(kāi)始了單片機(jī)系列化的生產(chǎn)和應(yīng)用的進(jìn)程。 ATMEL 公司最引人注目的是它的閃速存貯器技術(shù)和高質(zhì)量，高可靠的生產(chǎn)技術(shù)。高性能存貯器，數(shù)字集成電路以及高度的品質(zhì)一直是 ATMEL引以為豪的基點(diǎn)。在 CMOS 器件的生產(chǎn)領(lǐng)域中 ATMEL 先進(jìn)的設(shè)計(jì)水平，優(yōu) 秀的生產(chǎn)工藝以及封裝技術(shù)一直處于世界的領(lǐng)先地位。這些技術(shù)用于單片機(jī)的生產(chǎn)，從而使得單片機(jī)也具有優(yōu)秀的品質(zhì)，無(wú)論在結(jié)構(gòu)、性能、功能等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。 ATMEL 公司的單片機(jī)是目前世界上一種特色顯著而性能卓越的單片機(jī)。 ATMEL 公司在 8031 單片機(jī)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出了 89 系列的單片機(jī)。由于這個(gè)系列的單片機(jī)的內(nèi)部存貯器是由 ATMEL 公司的閃速存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的，所以， ATMEL 公司的 89 系列單片機(jī)也叫做 Flash 單片機(jī)，在單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 內(nèi)部功能和引角上， 89 系列單片機(jī)和 MCS－ 51 單片機(jī)是兼容的；這樣， 89系列單片機(jī) 就是一種十分有特色的系列，既和 MCS－ 51 兼容的 Flash 單片機(jī)系列。這個(gè)系列既繼承了 MCS－ 51 原有的功能，而且又?jǐn)U展了它的功能，提高了它的水準(zhǔn)。 AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn) ATMEL89 系列單片機(jī)是以 8031 為內(nèi)