基于HT48單片機(jī)的筆段型液晶顯示的簡易驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
筆段型液晶顯示器件是指以長條狀顯示像素組成一位顯示類型的液晶顯示器件，簡稱段型液晶顯示器件。
1 筆段型液晶顯示器件
段型顯示器件主要是顯示數(shù)字，或圍繞數(shù)字顯示。在形狀中總是圍繞"8"的結(jié)構(gòu)變化。其中以七段顯示最為常用。段型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)分為兩類：一是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)；二是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。由于段型動(dòng)態(tài)液晶顯示器件尋址路數(shù)一般不超過4路，故動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)通常稱為多路尋址驅(qū)動(dòng)。多路尋址驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，引腳排布如表1所列。其中PIN1～3為液晶SEGMENT段，PIN4～6為液晶COM段。PB.0、PB.1、PB.2、PA.7、PA.6、PA.5為單片機(jī)驅(qū)動(dòng)管腳。
2 筆段型液晶顯示的驅(qū)動(dòng)
由于LCD在各個(gè)像素點(diǎn)上應(yīng)加上AC電壓(加上直流電壓將會(huì)引起永久性損壞)，因此，LCD顯示器的對比度由提供到每個(gè)像素上的實(shí)際RMS電壓控制，這個(gè)值相當(dāng)于COM引腳上RMS電壓減去SEG引腳上電壓。只有當(dāng)RMS電壓大于LCD的飽和電壓才能打開像素點(diǎn)，同時(shí)必須小于閾值電壓才能關(guān)閉像素點(diǎn)。這種要求限制了直流電路的零電壓，而且不能以最少數(shù)目的連接來控制盡可能多的像素點(diǎn)。
為此，需要由系統(tǒng)來控制單片機(jī)以產(chǎn)生時(shí)間和增益都可變的信號(hào)提供給LCD顯示器使用。這種信號(hào)的占空比決定了使用COM口的個(gè)數(shù)，也稱為底板或COMS。通常占空比有1／2、1／3、1／4 (分別表示COM的個(gè)數(shù)為2、3、4)，可以用來定義每個(gè)LCD信號(hào)幀內(nèi)的時(shí)間分割數(shù)。圖2所示是3個(gè)COM口上的電壓時(shí)序信號(hào)波形。圖3則為l／3占空比和1／2偏壓值的LCD信號(hào)。3個(gè)COM口中，每個(gè)COM均有亮、滅兩種狀態(tài)，因此共有23種狀態(tài)。
3 顯示驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
3.1 HT48系列單片機(jī)簡介[2]
HT48系列是8位的高性能、高效益的RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)，適用于多輸入／輸出的控制，該系列包含HT48R10A-1／HT48C10-1、HT48R30A-1／HT48C30-l、HT48R50A-1／HT48C50-1、HT48R70A-1／HT48C70-1等型號(hào)。其內(nèi)部特殊特性(如暫停、喚醒功能、振蕩器選擇和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)等)提升了單片機(jī)的靈活度，同時(shí)也降低了成本。該系列產(chǎn)品主要的不同在于I／O引腳數(shù)目、RAM和ROM的容量、定時(shí)器數(shù)目和大小等，其中HT48R10A-1、HT48R30A-1、HT48R50A-1、HT48R70A-1為一次可編程單片機(jī)(One-TimeProgrammable，OTP)，而HT48C10-1、HT48C30-1、HT48C50-1、HT48C70-1為掩膜版，它們與OTP版完全兼容。
圖4所示是基于AT48系列單片機(jī)的LCD驅(qū)動(dòng)電路。圖中的5 V電源經(jīng)電阻分壓后分別接在PA7～PA5口，U1為HT48R10A-1單片機(jī)。HT48系列單片機(jī)I／O口通過控制寄存器(PAC、PBC、PCCl可設(shè)置成三種狀態(tài)。例如：SET PAC.7，PA.7為輸入態(tài)，相當(dāng)于高阻態(tài)。5 V電壓經(jīng)R4、R1分壓接入液晶COM3時(shí)，其電壓為：VCOM3=5R1／(R1+R4)=2.5V(VB)；CLR PAC.7，PA.7為輸出態(tài)，CLR PA.7，PA.7輸出為低電平，當(dāng)該低電平直接接在液晶COM3時(shí)，電壓為0 V(VSS)；SET PA.7，PA.7輸出高電平，高電平直接接在液晶COM3上，電壓為5 V (VA)。這樣就可得到3個(gè)COM 口的液晶驅(qū)動(dòng)電壓。
3.3 軟件設(shè)計(jì)
由圖2可知，每一個(gè)COM口的一幀信號(hào)均含有6個(gè)脈沖周期。由圖3所示的驅(qū)動(dòng)輸出時(shí)序，當(dāng)SEGMENTS信號(hào)在6個(gè)脈沖周期里分別為H、L、H、L、H、L時(shí)為全不亮，當(dāng)SEGMENTS信號(hào)在6個(gè)脈沖周期里分別為L、H、L、H、L、H時(shí)為全亮。由此，根據(jù)圖3給出的時(shí)序圖，就可以點(diǎn)亮或熄滅段型液晶顯示器的任何一位。其模擬脈沖子程序如下：
顯示筆段A段可由COM0和PB.1共同控制。但在COM0上除了可控制A段以外，還可控制B段。因此在點(diǎn)亮A段時(shí)，同時(shí)要熄滅B段。其部分程序如下：
顯示其余各段時(shí)，可依據(jù)圖3所示的時(shí)序，在1～6模擬脈沖內(nèi)將相應(yīng)的SEGMENT腳置高或者清零。尤其要注意是，筆段型液晶驅(qū)動(dòng)時(shí)，不點(diǎn)亮的段位要做熄滅處理。
通過本文介紹的驅(qū)動(dòng)方案，可以從機(jī)理上掌握筆段型液晶驅(qū)動(dòng)方法。在液晶顯示不太復(fù)雜的設(shè)計(jì)中，采用這種方法可以簡化設(shè)計(jì)、節(jié)約成本。通過作者在多種數(shù)字儀表上的應(yīng)用證明，該方法效果很好。
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