【正文】 由于液晶分子使液體，分之排列結(jié)構(gòu)不像固態(tài)晶體那樣強(qiáng)固。一旦給液晶層施加上電壓，則在介電各向異性 ?? 或發(fā)偶極子 P 0 和電場的相互作用下，分子排列狀態(tài)很容易發(fā)生變化。這就使液晶顯示的基本原理。它是液晶顯示的基礎(chǔ)。 液晶顯示模塊是一種被動式顯示模塊，由于它的功耗極低，抗干擾能力強(qiáng)，因而，在低功耗的單片系統(tǒng)中大量的使用。這是一種電場效應(yīng)，夾在兩片導(dǎo)電玻璃電極間的液晶經(jīng)過一定的處理后，它的內(nèi)部的分子呈 90 ? 的扭曲，當(dāng)線性偏振光透過其偏振面會旋轉(zhuǎn) 90 ? ，當(dāng)在玻璃電極上加上電壓后，在電場作用下，液晶的扭曲結(jié)構(gòu)消失，其旋光作用也消失，偏振光便可以直接通過，當(dāng)去掉電場后，液晶分子又恢復(fù)其扭曲結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 22 LCD 的基本構(gòu)造 ]4[ 液晶顯示器件從結(jié)構(gòu)上說，屬于平板顯示器件。典型液晶顯示器件基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。 當(dāng)然，不同類型的液晶顯示器件其部分部件可能會有不同，如：相變型、PDLC、多穩(wěn)態(tài)型液晶顯示器件沒有偏振片，有源矩陣型液晶顯示器件在基板上制作有有源矩陣電路等，但是所有液晶顯示器件都可以認(rèn)為是由兩片光刻有透明導(dǎo)電電極的基扳，夾持一個液晶層，封接成一個偏平盒，有時在外表面還可能貼 裝上偏振片等構(gòu)成。將兩片光刻好透明導(dǎo)電極圖形的平板玻璃相對放置在一起，使其間相距為 6—7um。液晶材料即是通過該注入口在真空條件下注入的。當(dāng)然，作為扭曲向列型液晶顯示器件，在液晶盒內(nèi)表面還應(yīng)制作上一層定向?qū)?。從而使其具有特有的光學(xué)和電光學(xué)特性。表面蒸鍍有一層 In2O3 或SnO2透明導(dǎo)電層，即 ITO 膜層。這些圖形由像素圖形和外引線圖形組成。如果劃傷、割斷或腐蝕，則會造成器件報廢。不同器件所用液晶材料 不同，液晶材料大都是由幾種乃至十幾種單體液晶材料混合而成。因此也要求每種液晶顯示器件必須使用和保存在 Ts—TL 之間的一定溫度范圍內(nèi)，如果使用或保存溫度過低，結(jié)晶會破壞液晶顯示器件的定向?qū)?；而溫度過高，液晶會失去液晶態(tài)，也就失去了液晶顯示器件的功能。涂有一層光學(xué)壓敏膠，可以貼在液晶盒的表面。 LCD 的驅(qū)動方式 液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場的緣故，而這個電場則由顯 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 24 示像素前后兩電極上的電位信號合成產(chǎn)生，在顯示像素上建立直流電場是非常容易的事，但直流電場將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動電場，并且要求這個交流電場中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于 50mV。 顯示像素上交流電場的強(qiáng)弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閾值電壓時，像素呈顯示態(tài)；當(dāng)有效值 小于閾值電壓時，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閾值電壓附近時，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時將會影響液晶顯示器件的對比度。液晶顯示的驅(qū)動方式有許多種，常用的驅(qū)動方法有：靜態(tài)驅(qū)動法和動態(tài)驅(qū)動法。這兩種方式相比較各有優(yōu)缺點。 1. 靜 態(tài)驅(qū)動法 靜態(tài)驅(qū)動法是獲得最佳顯示質(zhì)量的最基本的方法。表 示出此類液晶顯示器件的電極結(jié)構(gòu)，當(dāng)多位數(shù)字組合時，各位的背電極 BP 是連接在一起的。這就是靜態(tài)驅(qū)動法。 表 液晶顯示器件電機(jī)結(jié)構(gòu) BP A SEG 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 當(dāng)液晶顯示器件上顯示像素眾多時，如點陣型液晶顯示器件，為了節(jié)省龐大的硬件驅(qū) 動電路，在液晶顯示器件電極的制作與排列上作了加工 ，實施了矩陣型的結(jié)構(gòu)，即把水平一組顯示像素的背電極都連在一起引出，稱之為行電極，把縱向一組顯示像素的段電極都連接起來一起引出，稱之為列電極。在驅(qū)動方式上相應(yīng)地采用了類同于 CRT 的光柵掃描方法。我們把液晶顯示的掃描驅(qū)動方式稱為動態(tài) 驅(qū)動法。液晶顯示器件中的每個顯示像素都可以單獨被電場控制，不同的顯示像素按照控制信號的 “指揮 ”便可以在顯示屏上組成不同的字符、數(shù)字及圖形。 液晶控制器 KS0108 結(jié)構(gòu)及功能 KS0108B及其兼容顯示控制驅(qū)動器與 KS0107B及其兼容顯示控制器是一種帶有列驅(qū)動輸出的圖形液晶顯示控制器與 KS0107B配合對液晶屏進(jìn)行行列驅(qū)動可直接與 8位微處理器相聯(lián)。 2． KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器是列驅(qū)動器具有 64路列驅(qū)動器輸出。 4． KS0108B及其兼容 控制驅(qū)動器的占空比為 1/32—1/64。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 27 圖 KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器管腳圖和功能原理圖 KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器的引腳功能如表 ，表 所示 表 與為處理器的接口信號 引腳符號 狀態(tài) 引腳名稱 功能 CS1B,CS2B,CS3 輸入 芯片片選端 CS1B和 CS2B低電平選通， CS3高電平選通 E 輸入 讀寫使能信號 在 E下降沿，數(shù)據(jù)被鎖存（寫） 入 KS0108B及其兼容控制驅(qū)動器：在 E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 28 R/W 輸入 讀寫選擇信號 R/W＝ 1為讀選通， R/W＝ 0為寫選通 RS 輸入 數(shù)據(jù)，指令選擇信號 RS=1為數(shù)據(jù)操作 RS＝ 0為寫指令或讀狀態(tài) DB0DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 RSTB 輸入 復(fù)位信號 復(fù)位信號有效時，關(guān)閉液晶顯示，使顯示起始行為 0。 說明：對應(yīng)模塊接口為 D/I 表 與 LCD 接口信號和其它 引腳符號 狀態(tài) 引腳名稱 功能 S1—S64 Vcc,GND 內(nèi)部邏輯電源 VEE1,VEE2 液晶顯示驅(qū)動電路的電源 常令 VEE1=VEE2 V0L,V0R V2L,V2R V3L,V3R V5L,V5R 液晶顯示驅(qū)動電壓 其電壓值均在 Vcc 和 VEE 之間 ADC 決定 Y1Y64 與液晶屏的連接順序 ADC=1 時， Y1=﹩ 0,Y64=﹩ 63 ADC=0 時， Y1=﹩ 63,Y64=﹩ 0 該引腳直接接 Vcc或 GND即可 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 29 該類液晶顯示模塊（即 KS0108B 及其兼容控制驅(qū)動器）的指令系統(tǒng)也是比較簡單的。 這是一種內(nèi)藏控制器型的點陣圖形模塊。這種控制器是液晶驅(qū)動器與計算機(jī)的接口，它以最簡單的方式受控于計算機(jī)，接收并反饋計算機(jī)的各種信息，經(jīng)過自己獨立的信息處理實現(xiàn) 對顯示緩沖區(qū)的管理， 并 向驅(qū)動器提供所需要的各種信號、脈沖，操縱驅(qū)動器實現(xiàn)模塊的顯示功能。 該液晶模塊共有兩片 KS0108B 或兼容控制驅(qū)動器和一片 HD61202 或兼容驅(qū)動器，結(jié)構(gòu)如圖 : 圖 LG128643 液晶模塊結(jié)構(gòu) 實物圖如圖 所示。可以顯示 8 頁， 16 列 。 RS=“H” DB0—DB7 代表顯示數(shù)據(jù)； RS=“L” DB0—DB7 代表指令 5． R/W：讀寫控制信號 R/W=1 開始讀 R/W=0 開始寫 6． E：使能端 7． DB0DB7：數(shù) 據(jù)端口 8． CS1：左半屏片選 9． CS2：右半屏片選 10． /RST：復(fù)位端 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 32 11． Vout：輸出電壓（－ 10V） ：背光電源正 13． LEDK：背光電源負(fù) 液晶顯示模塊 LG128643 是由雙電源供電。由于所選用的液晶模塊是雙電源（ VDD/V0）供電的所以就需要提供一個負(fù)電壓（即液晶驅(qū)動電壓 V0/VEE），用以調(diào)節(jié)對比度，接在液晶模塊的 V0 引腳上。為滿足這一要求，就要選擇較大值的負(fù)電源，然后做一個溫度補(bǔ)償電路，或者安排一個電位器，調(diào)整負(fù)電壓值。 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 33 單片機(jī)控制板電路設(shè)計要求 1．要求由單片機(jī)控制液晶顯示模塊。 單片機(jī)控制板原理框圖及功能 按照設(shè)計的要求，在硬件部分必須要由單片機(jī)控制液晶顯示模塊，并且要有 8 個按鍵和單片機(jī)連接，從而可以控制液晶顯示模塊的輸入。原理圖分為兩個部分： 8 個按鍵接口和液晶顯示模塊接口部分。編碼鍵盤通過硬件電路產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼和一個選通脈沖。這種鍵盤使用方便，所需程序簡單，但硬件電路復(fù)雜，常不被微型計算機(jī) 采用。按鍵的作用只是使相應(yīng)接點接通或斷開，在相應(yīng)程序配合下也可產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼。 本次設(shè)計中通過 按鍵通過鎖存器與單片機(jī)的 I/0 口 直接 連接。 圖 鍵 盤接口電路圖 該鍵盤有 8 個按鍵，分兩行，四列， 八個按鍵分別通過 74LS244 接到 P0口。 當(dāng)某 單片機(jī)控制液晶顯示系統(tǒng) 35