段式LCD驱动电路的设计Word格式文档下载.docx
- 文档编号:14673203
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:776.88KB
段式LCD驱动电路的设计Word格式文档下载.docx
《段式LCD驱动电路的设计Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《段式LCD驱动电路的设计Word格式文档下载.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
科研项目训练报告
题目:
段式LCD的驱动电路的设计
XXX
起止日期:
2013年8月26—2013年9月6
第1章 概述
为了满足用户的需求,LCD厂家研制和生产了各种性能的和规格的LCD显示模块,厂家把LCD控制器、驱动器和显示屏集成在一个模块上,用户只需把模块上的LCD控制器接口和微处理器简单链接,并按不同LCD控制指令系统编写驱动程序,即可完成系统的显示工作。
1.1 段式LED发展的背景及意义
1923年,罗塞夫(Lossen.o.w)在研究半导体SIC时有杂质的P-N结中有光发射,研究出了发光二极管(LED:
LightEmittingDiode),一直不受重视。
随着电子工业的快速发展,在60年代,显示技术得到迅速发展,人们研究出PDP激光显示等离子显示板、LCD液晶显示器、发光二极管LED、电致变色显示ECD、电泳显示EPID等多种技术。
由于半导体的制作和加工工艺逐步成熟和完善,发光二极管已日趋在固体显示器中占主导地位。
段式LCD主要用来显示数字,也可显示定制的或图案。
显示数字时和LED数码管差不多,由7段组成。
与LED相比,LCD的主要特点是功耗极低,适合电池供电的设备使用,驱动电压一般为3V,3.3V供电的单片机引脚可以和液晶屏直接链接。
段式LCD还有一个特点是要求交流电压驱动,若用直流电压驱动会损坏段式液晶屏,这就决定了单片机驱动段式LCD的方法与驱动LED数码管的方法不同,动态LED数码管的链接方法是同名的段连接在一起,每个数码管引出一个一个公共电极。
而LCD数码管则是每个数码管的几个相同的段连在一起作为公共电极,单个数码管不在同一公共电极上的几个段连在一起引出。
段式液晶有价格低廉,驱动成本低,操作简单,格式自由等几大特点,因此得到广泛应用。
如以下领域作为显示:
*仪器、仪表:
煤气表、水表、公交系统、加油机计数
*显示屏办公设备:
传真机、打卡机、考勤机、门禁系统
*通讯设备:
各种IC卡电话、网络电话、IP电话
*银行系统:
POS机
*税务系统:
税控机
*医疗设备:
生理监护仪及各类保健器械
*工控设备:
自动化控制
*各种人机界面,手持设备等
1.2 预期目标
通过几种方案的比较,分析并选择出最佳的驱动段式LCD的方案,达到实现操作容易,可行性搞的效果。
第2章文件检索综述
2.1检索工具
互联网
2.2关键字
段式LCD、LCD显示原理、单片机驱动LCD、驱动电路
第3章 实现方案设计思路及方案可行性分析
一般物质可分为气体,液体及固体。
但有些物质的特性不属于这3种,液晶就是其中的一种,它不是完全的液体,也不是完全的固体。
它能像液体般流动,又具有固体状的结晶。
在自然状态下,液晶分子放置于很细的凹曹内,液晶分子会依照凹槽方向排列【3】。
LCD显示器就是利用液晶的这些性质工作的。
在LCD显示器的上下两电极间加有液晶材料,液晶分子呈平行排列,具有旋光性,平时呈透明态,当上下电极间加上一定电压时,液晶分子转成垂直排列,失去旋光性而呈黑色【4】。
为了防止液晶氧化,要求LCD电极之间的相对电压直流平均值必须为零【1】,因此LCD不能简单用电平信号驱动,而要用一定的方波序列来驱动。
其驱动波形是很讲究的,以偏置比为1/2的时分割方式为例。
图
(2)示出了欲使某一笔画亮或不亮在段极和公共电极上应该产生的波形。
从图
(2)中可以看出,B1与COM2的波形方向,所以B1亮;
B3与COM1的波形同向,所以B3灭【5】。
(其中,B1和B3共用一个SEG端口)
图
(2)
一般COM端口的波形总是固定的,对动态1/2时分割方式,COM1和COM2端的波形是反相的,要控制各笔画的显示与熄灭,就必须在相应电极上产生合适的波形。
波形的实现有如下特点:
1)、两根公共电极上看出,两根公共电极有3种电平,它们分别是0V,1.5V和3V三种电压;
2)、两根公共电极COM1和COM2波形是方向的;
3)、公共电极和段码的驱动波形的周期是相同的,其中公共电极每个周期变化4次,段码每个周期变化两次,是方波信号。
因为公共电极的驱动波形的特点,在业界,大都采用单片机和相应的软件来产生公共电极的驱动波形,而对于ASIC的设计来说,如果采用上述方法,就占用了很大的芯片面积,增加了成本。
因此,本文将要介绍一种实用的数字和模拟电路作为段码式LCD的驱动。
第4章详细的设计过程
4.2.1
COM1和COM2波形产生电路
设计要点:
正如在显示原理部分所述,两个公共电极的波形是固定的,它有3种电平,分别是0V,1.5V,3V,每个周期变化4次,COM1和COM2的波形是方向的。
图(3)给出了解决方案,该电路由NMOS管和3态控制门构成,DA的频率是d3的2倍,其中NMOS管接1.5V电压,3态门用3V电压,这样就能够产生每个周期变化4次,有3种电平的固定公共电极波形。
为了能够被人眼识别,d3的频率采用了10Hz,由该电路产生的HSPICE波形如图(3-1)所示(用1.5V电源供电,3V的电压由外围的倍压电路产生)。
达到这样的设计要求,图(3)中,N管的W/L=28uM/4uM,3态门的两个P管的W/L=8uM/3uM,两个N管的W/L=4uM/3uM。
图(3)
4.2.2
SEG口电路和波形
技术要点:
11个段极和2个公共电极共同驱动电子表的显示,段极和公共电极周期要保持相同。
其解决方案如图(4)所示,图(4)是段极驱动电路,它是由一个异或门和一个非门电路搭成,为了让公共电极和段极周期保持一致,输入信号d3和COM电路中的d3是同一个信号,都是频率为10Hz的周期方波;
D1的信号是由译码电路产生,它决定电子表显示数码译码,产生的结果由三种类型,恒为高电平1,恒为电平0,周期方波(其频率为d3的2倍,周期为其1/2),图(4-1),图(4-2),图(4-3)分别是上面3种情况对应的verilog_xl产生的波形。
SEG口就是用数字电路来实现的,对于晶体管的尺寸没有要求。
图(4)
从公共电极和段码电极的仿真波形可以看出,设计的电路符合液晶显示原理的要求,公共电极每个周期变化4次和3种不同的电平,公共电极和段极的周期要保持一致,欲使某一笔划亮或者不亮,则段极(SEG)和(COM)口要满足一定关系,其关系如下表所示:
当SEG口和COM1口反相的时候,对应的段极亮,同相时,对应的段极灭。
优点:
显示效果良好,无鬼影。
缺点:
显示字节多时,Layout线路变的复杂,端子数太多。
4.2.3 单片机直接驱动段式LCD
静态驱动方式下,公共电极(CMOS)输出方波,要显示的段(SEG)输出相位相反的方波,不显示的段则和公共电极连在一起。
静态驱动方式波形图见图5。
以单片机驱动3位半数字万用表液晶屏低2位的数码管为例,编程思路是设1个数组作为显示数码管的接口,程序主要更改数组内容就可以更改显示内容,显示数码管子程序由定时中断子程序来实现,在子程序中根据显示内容确定公共电极和段的输出。
显示数码“21”的效果见图5.1.这种显示方式驱动较为简单,但是需要单片机有更多的引脚用来驱动LCD。
在动态驱动的方式下,依次对所有公共电极扫描,位扫描的公共电极点平为VLCD/2,每个公共电极扫描时要显示的段与扫描方波相反,不显示的则同相。
动态驱动(3个公共电极)方式波形见图5.2
图(5)静态驱动方式波形图
图(5.1)静态驱动测试效果
图(5.2)动态驱动方式波形图
从波形图中可以看出,占空比位1/3,偏压比为1/2,VLCD/2的实现方式是用2个1M欧的电阻串联,两端分别接电源和地,中间接单片机公共电极输出就行了,这样单片机引脚可以直接输出高、低电平。
当引脚设为仅为输入时,则引脚电平由电阻分压决定,变为VLCD/2。
一般来说,3个或4个公共电极选偏压比为1/3时对比度效果较好,只是用单片机实现比较复杂,还是选偏压比为1/2容易实现,适当降低单片机工作电压可以使对比度提高些。
单片机驱动4位半数字万用表液晶屏,3.3V电压时分辨率比较差,隐约能看到不需要显示的段,2.8V时显示效果比较好。
驱动电路简单,适合于LCD要显示的像素不多时,公共电极可扩展为3个或4个以上。
驱动多字节显示是IO口受限制。
4.2.4单片机间接驱动段式LCD
单片机直接驱动段式LCD的电路虽然简单,但是在段数较多的单片机的引脚就不够用了,可以外接芯片扩展端口,推荐用PCF8576(40*4位)等段式LCD专用驱动电路,部分单片机把段式LCD驱动集成到内部,使用更加方便。
下面介绍用PCF8576CT驱动十位数码管的方法,原理图见图6,效果图见图6.1。
1.CF8576是一种外围器件,它可为任何静态或动态段式LCD提供驱动信号。
PCF8576具有4路公共电极输出和40路段输出,通过级联可驱动大规模的LCD应用显示。
单片机只需通过I2C总线与PCF8576通信会直接驱动LCD显示存储内容。
2.CF8576有5个控制命令,可以分别对LCD的显示方式、地址指针、器件选择、显示存储分区、闪烁方式等进行设置,指令的最高位C表示后续字节是指令字节还是显示数据字节,C=0表示本字节为最后一指令字节,后续字节位显示数据字节。
显示存储器分区很少用,可以不用设置。
图6PCF8576CT驱动段式LCD原理图
图6.1PCF8576CT驱动10位液晶屏
第5章结论及下一步的工作
从上述3种驱动方式中,单片机的直接驱动适用于小规模的显示,而对于大规模的字节显示时需要采用单片机额间接驱动段式LCD的方式。
下面就级将根据上述所选方案,根据详细的设计方案,并更正设计中的不足之处。
参考文献
1,孙俊喜.LCD驱动电路,驱动程序设计及典型应用[M].人民邮电出版社,2009.
2,周长锁.小巧节能的段式LCD[J].无线电,2009(11):
77-79.
(注:
本资料素材和资料部分来自网络,仅供参考。
请预览后才下载,期待你的好评与关注!
)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 段式 LCD 驱动 电路 设计