智能仪器人机交互接口.ppt

25-26学时
智能仪器与系统
第4章智能仪器人机交互接口
(三) LCD显示及接口
1、LCD显示器结构和工作原理简介:
液晶显示器LCD以其功耗低:(工作电流比LED小几个数量级)体积小:(尺寸小,厚度约为LED的1/3),字形美观等突出优点在一些便携式仪器仪表等中广泛使用。
LCD主要有笔段式,字符点阵式和图形点阵式3种形式.
:
一. LCD数码显示的原理及分类
液晶材料(内部分子呈90度扭曲)
上偏振片
上电极基板
封接剂
电极(笔划)
光反射板
下偏振片
下电极基板
它是在上下两片导电玻璃之间注入向列型液晶材料,密封而成。利用外部光的反射起显示作用。本身不发光,光源是利用周围自然光和设备光源两大类;目前市售的LCD都是利用液晶的扭曲-向列效应原理制成的。
在无电场下,液晶分子呈90度扭曲,线性偏振光透过时,偏振面会旋转90度,使光不能通过;若玻璃电极上加有电压,在电场作用下,该电极下液晶的扭曲结构消失,旋光作用消失,偏振光便可直接通过,就可以显示该电极相应的笔划。
液晶材料(内部分子呈90度扭曲)
上偏振片
上电极基板
封接剂
电极(笔划)
光反射板
下偏振片
下电极基板
是专门用来显示字母,数字,符号等的点阵型液晶显示模块,它是由若干个5X7或5X10点阵组成,每个点阵显示一个字符,这类模块广泛用于智能仪器和单片机应用系统中.

1)笔段型
是以长条状显示像素组成一位显示,它和LED七段显示器相似,该类型主要用于数字显示,也可用于显示字母,,8段,在形状上主要围绕数字“8”的结构变化,广泛用于智能仪器中.
2)点阵字符型
3)点阵图形型
是在一块平板上排列多行或多列,形成矩阵形式的晶格点,点的大小可根据显示的清晰度来设计.
这类显示器广泛用于电脑,游戏机等.

对于笔段式LCD显示器来说,它和LED七段显示器相似,有a~g七个笔划,(称为背极)。要显示LCD的某一个字段,必须给该字段电极加上电压,这一驱动电压有两种方式:直流驱动和交流驱动。直流驱动会导致液晶破坏分解,减少寿命,故通常采用交流驱动方式(其平均直流分量为 0)。:
1. LCD的基本驱动电路
图中LCD表示一个显示字段,显示控制信号从A端输入,高电平为显示状态,显示频率信号(连续方波)从B端输入,经反向后,相连.
由于异或门的作用,当A点为低电平时,S点信号与C点方波同向,使电极电压Vsc=0V,LCD不显示,当A点变为高电平时, S点信号与C点方波反向,.
对于7段LCD来说,当加在笔划(a-g)中某个电极上的方波和公共电极上的方波信号同相位时,相对电压为零,则该笔划段不显示;当加在笔划中某个电极上的方波和公共电极上的方波信号相位相反时,则有幅值二倍于方波幅值的电压加在液晶上,该笔划被选中而显示.
1
=1
LCD
A
B
C
S
Vsc
COM
例如要显示数值“3”则应使a,b,c,d,电极上方波的相位相反,而e,电极上方波同相位。其控制波形如下图:
一般控制方波的频率为25-100Hz,并保证其为对称方波,从而使加在液晶极板上的交流电压的平均值为零。否则,有较大的直流分量,将使液晶材料迅速分解,大大缩短显示器的工作寿命。
例1、单片机通过MC14543驱动两位 LCD 数码管的硬件译码静态显示电路。MC14543各引脚功能说明如下:

LCD驱动方式有静态驱动和动态驱动二种.
常用的笔段式LCD为7段式数字显示较多,其专用BCD码的7段译码/ LCD驱动器有CD4055,CD4056等, BCD码7段锁存/译码/LCD驱动器有MC14544, MC14543,MC14054等. 其功能是把要显示的4位二进制数码转换为7段码.