02December20245.10LED和LCD顯示技術數字顯示技術是數字化儀器表必不可少的組成環節。顯示器的品種繁多，目前，常用發光二極管顯示器（LightEmittingDiode），簡稱LED和液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay），簡稱LCD。LED顯示器又可分為七段字型顯示器和矩陣式顯示器。5.10.1七段LED顯示器5.10.2LCD顯示器及其接口技術02December20245.10.1七段LED顯示器LED是近似于恒壓的元件，導電（即發光）時的正向壓降一般約為1.6~2.4V之間，工作電流在10~20mA左右，故電路中需串聯適當的限流電阻。發光強度基本上與正向電流成正比。最常用的顯示器是由七段條形LED組成，見圖5-76。點亮適當的字段，就可顯示出不同的數字。七段LED可接成共陰有或共陽極形式，見圖5-76。圖a為共陰接法，公共陰極接地，當各段陽極上的電平為“1”時，該段點亮，電平為“0”時，該段熄滅。圖b為共陽極接法，公共陽極接+5V，當各段陰極上的電平為“0”時，該段就點亮，電平為“1”時，該段就熄滅。圖中R是限流電阻。圖c為七段LED內段的排列。圖5-76七段LED顯示器02December2024LED顯示器的驅動（點亮）形式LED顯示器的驅動（點亮）形式有兩種。一種是靜態驅動法，即給欲點亮的LED通以恒定的電流。這種驅動法需要有寄存器、譯碼器、驅動電路等邏輯部件。當需要顯示的位數增加時，所需邏輯部件及連線也相應增加，成本也增加。另一種是動態驅動法，該法是給欲點亮的LED通以脈沖電流，此時LED的亮度是通斷的平均亮度。為保證亮度，通過LED的脈沖電流應數倍于其額定電流值。利用動態驅動法可以減少需要的邏輯部件和連線，在智能化測控儀表中常采用動態驅動法。02December20245.10.1.1靜態驅動法及其與8031接口電路圖5-77為LED與8031單片機組成4位靜態顯示接口電路。圖中顯示電路接于P1口，P1.0~P1.3輸出BCD碼，P1.4~P1.7-為位控信號。MC14513具有BCD－七段譯碼、鎖存和驅動功能。圖5-77LED與8031四位靜態顯示接口02December2024軟件譯碼四位靜態LED顯示接口電路圖5-78軟件譯碼四位靜態LED顯示接口電路02December20245.10.1.2動態驅動法及其與8031接口電路在動態顯示中，所有位的段控線相應地并聯在一起，形成段控線的多位復用，而究竟是哪一位點亮，由一個掃描輸出口控制，實現各位分時顯示方式。只要掃描頻率大于25HZ，由于人眼睛對光的滯后慣性作用，就可得到所有位同時點亮的效果。由于動態顯示所加的是脈沖電流，LED的亮度正比于脈沖電流的平均值，為保證足夠的亮度，脈沖電流的幅值較大，因此需加接驅動電路。對于相同的驅動電流，顯示頻率愈高，LED發光亮度愈強，CPU用于顯示的時間也愈長，而CPU用于處理其它工作的時間愈短。由此可見，動態顯示是犧牲CPU的時間去換取元件和能耗的減少。圖5-79硬件譯8位LED動態顯示電路02December2024圖5-80顯示程序流程圖圖5-81軟件譯碼驅動態LED顯示接口電路02December20245.10.2LCD顯示器及其接口技術5.10.2.1LCD顯示器的工作原理

LCD顯示器本身并不發光，只是調節光的亮度。在一定的溫度范圍內，液晶具有流動性、連續性和各向異性的特性。夾在兩塊導電玻璃電極之間的液晶，經過一定的處理后，其內部分子呈90°的扭曲，這種液晶具有旋光特性。當外部線性偏振光通過液晶層時，偏振面會旋轉90°，即原來垂直方向，現在變為水平方向。當玻璃電極加上電壓后，在電場作用下，液晶的旋光作用消失，偏振光可直接通過。電場消失后，液晶又恢復旋光作用。把這樣的液晶放在一兩片偏振片之間，在玻璃電極上加以適當的電平（高電平或低電平），就可得到黑底白字或白底黑字的顯示形式，從而顯示出所需的字符。02December20245.10.2.2LCD顯示器的驅動方式LCD顯示器的驅動方式有靜態和動態驅動兩種。其驅動方式是由LCD的電極引線的選擇方式確定，因此LCD的型號確定以后，用戶無法改變其驅動方式，在選擇LCD顯示器時必須引起注意。由于直流電壓驅動LCD會引起液晶和電極老化，大大地降低使用壽命，因此常采用交流電壓驅動。02December20241.靜態驅動方式靜態驅動LCD的每一字段均要引出電極，所有公共電極BP（COM）連在一起引出，見圖5-82。由圖可見，在LCD的公共極（一般為背極BP）加恒幅值交變電壓，通過控制前極（a、b、c、d、e、f、g）的電壓變化（零電壓或2倍幅值電壓）控制LCD某段亮或滅。目前，已有許多LCD驅動集成芯片，已將多個LCD驅動電路集成在一起，使用起來十分方便。圖5-82七段LCD顯示電路02December2024圖5-83為4位BCD-七段譯碼、鎖存、驅動LCD顯示集成芯片ICM7211系列引腳功能，它能方便地與單片機接口。圖5-83ICM7211系列引腳功能02December2024圖5-848位LCD靜態顯示接口電路02December20242.動態驅動方式

靜態驅動硬件電路和引線較多，成本相應增加，僅適用于顯示位數較少的場合。動態驅動可克服靜態驅動的缺點，適用于顯示位數較多的場合。LCD的動態驅動常用專門集成芯片來實現、MC145000和MC145001為常用的一種。MC145000是主驅動器，MC145001是從