液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)是顯示像素前后兩電極上的電位信號的合成。由于直流電場(chǎng)容易使液晶的壽命降低，因此，一般都只建立直流成分非常小的交流電場(chǎng)。直流分量通常小于50mV.液晶顯示器的驅動(dòng)通過(guò)調整施加在液晶顯示器電極上的電位信號的相位、峰值、頻率等建立驅動(dòng)電場(chǎng)以實(shí)現顯示。
動(dòng)態(tài)驅動(dòng)法
當液晶顯示器顯示的像素眾多時(shí)，如點(diǎn)陣型，為了節省龐大的硬件驅動(dòng)電路，液晶顯示器電極的制作與排列做了加工，實(shí)施了矩陣式結構：即把水平一組顯示像素的背電極都連在一起引出，稱(chēng)之為行電極;把縱向顯示像素的段電極都連在一起引出，稱(chēng)之為列電極。顯示器上每個(gè)像素都由其所在行列位唯一確定。液晶顯示器的動(dòng)態(tài)驅動(dòng)法就是循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖，同時(shí)給所有的列電極加上響應的選擇或非選擇的驅動(dòng)脈沖，從而實(shí)現某行所有像素的顯示功能。這種掃描是逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周期很短，使得液晶屏上呈現出穩定的圖像。
在一幀中每行的選擇時(shí)間是相等的。假設一幀的掃描行數為N,掃描時(shí)間為1,那么一行所占有選擇時(shí)間為一幀時(shí)間的1/N.這就是液晶顯示驅動(dòng)的占空比系數，也稱(chēng)為占空比。
克服交叉效應
在動(dòng)態(tài)驅動(dòng)方式下，要使某一位置如(i,j)點(diǎn)顯示，就需在第i列和第j行上同時(shí)施加選擇電壓，使該點(diǎn)的變電場(chǎng)強最大，但此時(shí)除(i,j)點(diǎn)外，第i列和第j行的其余各點(diǎn)也承受了一定電壓，這些點(diǎn)稱(chēng)為半選擇點(diǎn)。若半選擇點(diǎn)上的有效電壓大于閾值電壓時(shí)，在屏幕上將出現不應有的顯示，使對比度下降，這就是交叉效應。解決交叉效應的辦法是平均電壓法，即把半選擇點(diǎn)與非選擇點(diǎn)的電壓平均，適度提高非選擇點(diǎn)的電壓來(lái)抵消半選擇點(diǎn)上的一部分電壓，使半選擇點(diǎn)上的電壓下降，從而提高顯示對比度�，F以圖1說(shuō)明之：
圖1中選擇點(diǎn)為(SEG1,COM2)，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為(1,2)�，F第2行施加V1電壓，其余各行電壓0V;第一列施加-V2電壓，其余均為非選擇電壓1/a'V1.接下來(lái)分析各點(diǎn)的電位差，即行電壓減去列電壓。
選擇點(diǎn)：(1,2)：V1+V2
半選擇點(diǎn)：(1,1)，(1,3)，(1,4)：V2(2,2)，(3,2)，(4,2);V1-1/a'V1
非選擇點(diǎn)：-1/a'V1
為保證選擇點(diǎn)的顯示效果，使V1+V2=VLCD保持在所需的電壓值VLCD.同時(shí)為了提高顯示的對比度，令|V2|=|-1/a'V1|,即：
解之：
令：a'+1=a,得：
于是，圖1中各點(diǎn)電壓為：
選擇點(diǎn)：(1,2)：VLCD
半選擇點(diǎn)：(1,1)，(1,3)，(1,4)：(1/a)VLCD(2,2)，(3,2)，(4,2)：[(a-2)/a]VLCD
非選擇點(diǎn)：-(1/a)VLCD
可見(jiàn)，行半選擇點(diǎn)和非選擇點(diǎn)上的電壓均為顯示電壓VLCD的1/a.這1/a就稱(chēng)為偏壓系數，也稱(chēng)為偏壓。此方法稱(chēng)為1/a偏壓的平均電壓法，簡(jiǎn)稱(chēng)為 1/a偏壓法。在這種方法中，MAX{[(A-2)/a]VLCD,(1/a)VLCD}將成為調整顯示對比度的尺度。當掃描行數N=1時(shí)，動(dòng)態(tài)驅動(dòng)法就等于靜態(tài)驅動(dòng)法。
動(dòng)態(tài)驅動(dòng)法的應用實(shí)例
筆者在進(jìn)行酒精濃度檢測儀顯示方式的選擇過(guò)程中，通過(guò)多方調研考察，最終選用了香港精電公司生產(chǎn)的VM807-2型8位碼段型(7段)液晶顯示器。這除了因為液晶顯示器耗電極微之外，還因為我們采用的MCU(PIC16C924)本身已具有LCD的驅動(dòng)能力，因而，不論從降低成本考慮還是從簡(jiǎn)化電路方面考慮，這樣的選擇無(wú)疑是比較合理的。下面我們將針對MCU中LCD模塊的具體運用加以說(shuō)明。
LCD模塊的配置
1、對LCDCON寄存器的配置
LCDCON寄存器如圖2所示：
其中：LCDEN:LCD模塊使能;SLPEN:休眠模式使能;VGEN:內部電壓產(chǎn)生使能;CS1:CS0:LCD時(shí)鐘選擇位，“00”=Fosc/256,Fosc=4MHz;LMUX1:LUMX2:公共端數目與偏置選擇，“10”=3公共端，1/3偏置。
我采用的配置碼為：10000010.
對LCDPS寄存器的配置
LCDPS寄存器如圖3所示：
其中：LP3:LP0幀時(shí)鐘分頻選擇位
我采用的配置碼為：***0011,其中“*”代表“0”或“1”.
依據幀頻率計算公式，幀頻率為：
CLOCk source/96(LP3:LP1+1)
=4×106/96×(3+1)×256
=40.69Hz
2、像素控制
像素由像素寄存器的第一個(gè)狀態(tài)位唯一確定。LCD模塊共有16個(gè)像素寄存器，最多可控制4×29=116個(gè)像素。我們采用的LCD共有8×8=64個(gè)像素。因此，像素數據寄存器是足夠用了。LCD的像素數據寄存器如圖4所示：
位7:位0:SEGSCOMC表示控制像素數據的段碼和公共端數。其中，下標“S”表示“0~32”個(gè)段碼，下標“C”表示“1~4”個(gè)公共端。寄存器位為“1”表示打開(kāi)像素(黑);寄存器位為“0”表示關(guān)閉像素(亮)。
3、段碼使能
段碼的使能通過(guò)LCDSE寄存器來(lái)實(shí)現。因為VIM807-2是8位7段顯示器，而我們選擇的是1/3占空比(即3個(gè)公共端)，因此，通過(guò)LCDSE寄存器必須選擇3×8=24段才能滿(mǎn)足需要，即表達完全部的碼段像素。當然會(huì )有多余，8×9=72,因為每3公共端和3段可以表達9個(gè)像素。公共端和段選擇方式如圖5所示。
LCDSE寄存器如圖6所示：
各位所代表的意義分別是位數、引腳功能、3COM時(shí)管腳控制段數以及選擇的控制段。根據上述，LCDSE的控制碼為：00111011.
4、LCD驅動(dòng)電壓的產(chǎn)生
LCD驅動(dòng)電壓的產(chǎn)生有兩種辦法，內部充電泵法或者外部梯形電阻網(wǎng)絡(luò )法。由于LCD充電泵正處在發(fā)展中，為了使設計風(fēng)險減小，我們采用較為成熟的外部梯形電阻網(wǎng)絡(luò )法。使用外部梯形電阻網(wǎng)絡(luò )時(shí)，VGEN(LCDCON<4>)應清零。
5、LCD模塊配置程序
……
MAIN BCF STATUS,PRO
BSF STATUS,RP1
MOVLW 0X82
MOVWF LCDCON
}
MOVLW 0X03
MOVMF LCDPS
MOVLW 0X3B
MOVWF LCDSE |
