点阵式液晶显示器的动态驱动法

发布时间:2022-06-04 04:36:30来源:八戒体育在线app作者:八戒体育全站网页版

  液晶的显示是由于在显示像素上施加了电场,这个电场是显示像素前后两电极上的电位信号的合成。由于直流电场容易使液晶的寿命降低,因此,一般都只建立直流成分非常小的交流电场。直流分量通常小于50mV.

  当液晶显示器显示的像素众多时,如点阵型,为了节省庞大的硬件驱动电路,液晶显示器电极的制作与排列做了加工,实施了矩阵式结构:即把水平一组显示像素的背电极都连在一起引出,称之为行电极;把纵向显示像素的段电极都连在一起引出,称之为列电极。显示器上每个像素都由其所在行列位唯一确定。液晶显示器的动态驱动法就是循环地给行电极施加选择脉冲,同时给所有的列电极加上响应的选择或非选择的驱动脉冲,从而实现某行所有像素的显示功能。这种扫描是逐行顺序进行的,循环周期很短,使得液晶屏上呈现出稳定的图像。

  在一帧中每行的选择时间是相等的。假设一帧的扫描行数为N,扫描时间为1,那么一行所占有选择时间为一帧时间的1/N.这就是液晶显示驱动的占空比系数,也称为占空比。

  在动态驱动方式下,要使某一位置如(i,j)点显示,就需在第i列和第j行上同时施加选择电压,使该点的变电场强最大,但此时除(i,j)点外,第i列和第j行的其余各点也承受了一定电压,这些点称为半选择点。若半选择点上的有效电压大于阈值电压时,在屏幕上将出现不应有的显示,使对比度下降,这就是交叉效应。解决交叉效应的办法是平均电压法,即把半选择点与非选择点的电压平均,适度提高非选择点的电压来抵消半选择点上的一部分电压,使半选择点上的电压下降,从而提高显示对比度。现以图1说明之:

  图1中选择点为(SEG1,COM2),以下简称为(1,2)。现第2行施加V1电压,其余各行电压0V;第一列施加-V2电压,其余均为非选择电压1/aV1.接下来分析各点的电位差,即行电压减去列电压。

  为保证选择点的显示效果,使V1+V2=VLCD保持在所需的电压值VLCD.同时为了提高显示的对比度,令V2=-1/aV1,即:

  可见,行半选择点和非选择点上的电压均为显示电压VLCD的1/a.这1/a就称为偏压系数,也称为偏压。此方法称为1/a偏压的平均电压法,简称为 1/a偏压法。在这种方法中,MAX{[(A-2)/a]VLCD,(1/a)VLCD}将成为调整显示对比度的尺度。当扫描行数N=1时,动态驱动法就等于静态驱动法。

  笔者在进行酒精浓度检测仪显示方式的选择过程中,通过多方调研考察,最终选用了香港精电公司生产的VM807-2型8位码段型(7段)液晶显示器。这除了因为液晶显示器耗电极微之外,还因为我们采用的MCU(PIC16C924)本身已具有LCD的驱动能力,因而,不论从降低成本考虑还是从简化电路方面考虑,这样的选择无疑是比较合理的。下面我们将针对MCU中LCD模块的具体运用加以说明。

  像素由像素寄存器的第一个状态位唯一确定。LCD模块共有16个像素寄存器,最多可控制4×29=116个像素。我们采用的LCD共有8×8=64个像素。因此,像素数据寄存器是足够用了。LCD的像素数据寄存器如图4所示:

  位7:位0:SEGSCOMC表示控制像素数据的段码和公共端数。其中,下标“S”表示“0~32”个段码,下标“C”表示“1~4”个公共端。寄存器位为“1”表示打开像素(黑);寄存器位为“0”表示关闭像素(亮)。

  段码的使能通过LCDSE寄存器来实现。因为VIM807-2是8位7段显示器,而我们选择的是1/3占空比(即3个公共端),因此,通过LCDSE寄存器必须选择3×8=24段才能满足需要,即表达完全部的码段像素。当然会有多余,8×9=72,因为每3公共端和3段可以表达9个像素。公共端和段选择方式如图5所示。

  各位所代表的意义分别是位数、引脚功能、3COM时管脚控制段数以及选择的控制段。根据上述,LCDSE的控制码为:00111011.

  LCD驱动电压的产生有两种办法,内部充电泵法或者外部梯形电阻网络法。由于LCD充电泵正处在发展中,为了使设计风险减小,我们采用较为成熟的外部梯形电阻网络法。使用外部梯形电阻网络时,VGEN(LCDCON)应清零。