项目10单片机LCD液晶显示器实验测试

项目10、单片机LCD液晶显示器实验测试教学内容：任务1：1602液晶显示器的原理及电路设计任务2：程序设计与仿真调试教学目的：一、了解LCD液晶显示器的工作原理。二、掌握LCD液晶显示器的编程控制方法。任务1：1602液晶显示器的原理及电路设计LCD是LiquidCrystalDisplay的简称是一种利用液晶的扭曲/向列制成的新型显示器。一、LCD的特点：（１）显示质量高，由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点，因此，液晶显示器画质量高且不会闪烁。（２）数字式接口液晶显示器都是数字式的，与单片机系统的接口更加喜欢简单可靠，操作更加方便。（３）体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同的显示面积的传统显示器要轻的多。（4）、功耗低相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其他显示要少得多。二、液晶显示器原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样就可以显示出图形，液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动和易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机和PDA移动通信工具等众多领域。三、LCD的分类１、显示方式：（1）段式（2）字符式（3）点阵式（1）段式的应用：计算器、电子表、数字万用表等；显示类型与数码管类似，靠7个字段拼凑数字显示；一般只能显示0~9，A~F16种字符；驱动简单，耗电量小；在仅需要显示数字的场合应用较多；也用来在便携式应用的场合来代替数码管。（2）、点阵字符式：有192种内置字符，包括数字、字母、常用标点符号等。另外用户也可以自定义5*7点阵的字符等。（3）、点阵图形式：除可以显示字符外，还可显示各种图形信息、汉字等。区别：（1）点阵型Lcd就是整个Lcd由若干个点构成，如240128就是240*128个点，可以显示图形和汉字、字母、符号等，要显示的内容大小可以自己定义（2）字符型Lcd固定每行显示多少个字符，每个字符显示的位置固定。（3）段式一般没有专门的控制器，显示的东西都是相对固定的，一般把显示的内容直接开模做。有专门的多段码液晶驱动控制芯片。（4）字符型、图形式的液晶则有控制器（要翻译MCU送来的控制命令）。不同的控制器指令不一样。而具体的液晶结构，也需要不同的控制器。主要是点阵结构、扫描模式。2、色彩度（1）黑白（2）多灰度（3）彩色显示3、驱动方式：（1）主动矩阵驱动优点：①.广阔的视角LCD是被动显示技术，需要强的背景光线穿过液晶层来形成图像。LCD的特性决定不会产生视觉疲劳的优良性能，同时用为它需要定向的背景光限制了可视角度。LUXEONLCD采用的A-si主动矩阵技术结合其原创的SuperviewTM技术从两个方面有效解决了可视角的难题：a.显示屏漫射增益技术:利用菲涅尔透镜原理，显示屏对特殊的处理，以增大漫反射；在扩大视角的同时可提升显示对比度和亮度均匀性。需要极高的工艺水准。b.液晶微单元技术：将每个液晶单元分割成大量微小的部分，事先将这些微小子单元以不同的方向倾斜，这就使得传播光线在到达这些微小面板的时候向各个方向散射，从而增大可视角度。②.丰富色域表现，可以真正达到16.7M色液晶本身没有颜色，每个LCD的子像素显示的颜色取决于色彩过滤器。LCDPanel的数字信号控制器控制滤色片产生各种颜色。主动矩阵LCD采用8位控制器，可以产生256级灰度。每个子像素能够表现256级，那么你就能够得到256×3种色彩，每个像素能够表现16,777,216种颜色。由于人的眼睛对亮度的感觉并不是线性变化的，人眼对低亮度的变化更加敏感，所以普通的24位的色度并不能完全达到理想要求。框架速率控制（FRC）：通常只应用于高端专业产品；通过时间控制在显示每屏图像时多次刷新像素；与高频振动中将灰度的混合用空间来显示不同色彩过渡层。如果显示一幅画面需要的时间分为很多帧,像素就可以在帧的切换当中造成一种灰度的过渡态，四帧就可以造成三个过渡态。可以不降低图像的分辨率，实现完美的色彩表现。（2）静态驱动静态驱动法是指在像素前后电极士几施加驱动电压时呈显示状态，不施加驱动电压时则呈非显示状态的一种直接驭动方法从前面叙述可知，液晶显示器不宜施加直流电压.故静态驱动法施加到电极上的电压信号为交变信号，也就是说静态驱动方法的基本思想是在相对应的一对电极间连续外加电场或不外加电场。（3）单纯矩阵驱动4、采光方式LCD可公为带背光源和不带背光源两类不带背光源LCD是靠显示器背面的反射膜将射入的自然光从下面反射出来完成的。大部分设备的LCD是用自然光的光源，可选用不带背光的LCD。若产品工作在弱光或黑暗条件下时，则选择带背光的LCD。在电子工业中，背光是一种照明的形式，常被用于LCD显示上。背光式和前光式不同之处在于背光是从侧边或是背后照射，而前光顾名思义则从前方照射。他们被用来增加在低光源环境中的照明度和电脑显示器、液晶荧幕上的亮度，以和CRT显示类似的方式产生出光。其光源可能是白炽灯泡、电光面板(ELP)、发光二极管(LED)、冷阴极管(CCFL)等。电光面板提供整个表面均匀的光，而其他的背光模组则使用散光器从不均匀的光源中来提供均匀的光线。背光可以是任何一种颜色，单色液晶通常有黄、绿、蓝、白等背光。而彩色显示采用白色白光，因其涵盖最多色光。LED背光被用在小巧、廉价的LCD面板上。他的光通常是有颜色的，虽然白色背光已经愈来愈普遍了。电光面板经常被使用在大型显示上，这时均匀的背光是很重要的。电光面板需要经由高压的交流电来驱动，这部份由反用换流器回路来提供。冷阴极管被用在像是电脑显示器上，颜色上通常是白色的，这同样也需要反用换流器和散光器。白炽背光则在需要高亮度时被使用，但是其缺点则是白炽灯泡的寿命相当有限，而且会产生相当多的热量。LED背光可增进LCD显示的色彩表现。LED光是经由三个各别的LED所产生出来，提供相当吻合LCD像点滤色器自身的色光谱。四、图形显示的原理1、线段：点阵图形式液晶由M*N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16*8=128个点组成，屏上64*16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如：屏的第一行的亮暗由RAMaq的0001~~00FH的16字节的内容决定，当（000H）=(FFH)时，则屏幕左上角显示一条短亮线。(1024)10=(400)16000H~~~~3FFH2、字符的显示：用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6*8或8*8点阵组成，既要找到屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还有使每字节的不同位为“1”，其他的为“０”。这样就组成了某个字符，但对于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示器RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。３、显示汉字（1）汉字编码汉字的输入法：音码、形码、区位码①区位码：1980年，为了使每一个汉字有一个全国统一的代码，我国颁布了第一个汉字编码的国家标准：GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集》。将其中的汉字和其他符号按照一定的规则排列成为一个大的表格，在这个个表格中，第一（横）行称为一个“区”，每一（竖）列称为一个“位”，整个表格共有94区，每区有94位，并将“区”和“位”用十进制数字进行编号：即区号为01-94，位号为01-94。第01-09区：分别存放了682个标点符号运算符号制表符号数字序号英文字母俄文字母日文假名希腊字母汉语拼音字母汉语注音字母等第10-15区有待扩展的空白区第16-55区：（最常用的汉字）按照汉语拼音的顺序依次存放了3755个一级汉字第56-87区：（次常用的汉字）按照部首顺序依次存放了3008个二级汉字第88区以后有待扩展的空白区例如：保：区位码：十进制：1703D十六进制：1103H为了去除ASCII表里的前30D（20H）个控制符，在区位码的基础上加上2020H形成国标码。国标码是3123H。但ASCII码表里：西文字符“1”和“#”的ASCII也为31H和23H所以就产生了二义性。计算机在RAM读取时，无法判断。决定把最高位置1，这样保的机内码就形成了：B1A3H最终的公式：区位码H+2020H=国标码+8080H=机内码或：区位码+A0A0H=机内码得出以下两个结论：结论1：汉字机内码的每个字节都大于128（FFH)，这就解决了与西文字符的ASCII码冲突的问题结论2：汉字机内码一个汉字占两个字节②ANSI为使计算机支持更多语言，通常使用0x80~0xFF范围的2个字节来表示1个字符。比如：汉字'中'在ANSI编码中文操作系统中，使用[0xD6,0xD0]这两个字节存储。不同的国家和地区制定了不同的标准，由此产生了GB2312,BIG5,JIS等各自的编码标准。这些使用2个字节来代表一个字符的各种汉字延伸编码方式，称为ANSI编码。在简体中文系统下，ANSI编码代表GB2312编码，在日文操作系统下，ANSI编码代表JIS编码。不同ANSI编码之间互不兼容，当信息在国际间交流时，无法将属于两种语言的文字，存储在同一段ANSI编码的文本中。当然对于ANSI编码而言，0x00~0x7F之间的字符，依旧是1个字节代表1个字符。这一点是ASNI编码与Unicode编码之间最大也最明显的区别。举例：在桌面上新建一文本文档。内容为：联通，如果按照ANSI方式存盘将会出现什么问题？③Unicode编码（具体内容学生可下去自已了解）Unicode是国际组织制定的可以容纳世界上所有文字和符号的字符编码方案。Unicode用数字0-0x10FFFF来映射这些字符，最多可以容纳1114112个字符，或者说有1114112个码位。码位就是可以分配给字符的数字。UTF-8、UTF-16、UTF-32都是将数字转换到程序数据的编码方案。通用字符集（UniversalCharacterSet，UCS）是由ISO制定的ISO10646（或称ISO/IEC10646）标准所定义的标准字符集。UCS-2用两个字节编码，UCS-4用4个字节编码。历史上存在两个独立的尝试创立单一字符集的组织，即国际标准化组织（ISO）和多语言软件制造商组成的统一码联盟。前者开发的ISO/IEC10646项目，后者开发的统一码项目。因此最初制定了不同的标准。1991年前后，两个项目的参与者都认识到，世界不需要两个不兼容的字符集。于是，它们开始合并双方的工作成果，并为创立一个单一编码表而协同工作。从Unicode2.0开始，Unicode采用了与ISO10646-1相同的字库和字码；ISO也承诺，ISO10646将不会替超出U+10FFFF的UCS-4编码赋值，以使得两者保持一致。两个项目仍都存在，并独立地公布各自的标准。但统一码联盟和ISO/IECJTC1/SC2都同意保持两者标准的码表兼容，并紧密地共同调整任何未来的扩展。在发布的时候，Unicode一般都会采用有关字码最常见的字型，但ISO10646一般都尽可能采用Century字型。UCS-4根据最高位为0的最高字节分成2^7=128个group。每个group再根据次高字节分为256个平面（plane）。每个平面根据第3个字节分为256行（row），每行有256个码位（cell）。group0的平面0被称作BMP（BasicMultilingualPlane）。将UCS-4的BMP去掉前面的两个零字节就得到了UCS-2。每个平面有2^16=65536个码位。Unicode计划使用了17个平面，一共有17*65536=1114112个码位。在Unicode5.0.0版本中，已定义的码位只有238605个，分布在平面0、平面1、平