點陣式液晶顯示器的動態(tài)驅(qū)動法

液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場，這個電場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。直流分量通常小于50mV.液晶顯示器的驅(qū)動通過調(diào)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(qū)動電場以實現(xiàn)顯示。

動態(tài)驅(qū)動法

當液晶顯示器顯示的像素眾多時，如點陣型，為了節(jié)省龐大的硬件驅(qū)動電路，液晶顯示器電極的制作與排列做了加工，實施了矩陣式結(jié)構(gòu)：即把水平一組顯示像素的背電極都連在一起引出，稱之為行電極;把縱向顯示像素的段電極都連在一起引出，稱之為列電極。顯示器上每個像素都由其所在行列位唯一確定。液晶顯示器的動態(tài)驅(qū)動法就是循環(huán)地給行電極施加選擇脈沖，同時給所有的列電極加上響應(yīng)的選擇或非選擇的驅(qū)動脈沖，從而實現(xiàn)某行所有像素的顯示功能。這種掃描是逐行順序進行的，循環(huán)周期很短，使得液晶屏上呈現(xiàn)出穩(wěn)定的圖像。

在一幀中每行的選擇時間是相等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N,掃描時間為1,那么一行所占有選擇時間為一幀時間的1/N.這就是液晶顯示驅(qū)動的占空比系數(shù)，也稱為占空比。

克服交叉效應(yīng)

在動態(tài)驅(qū)動方式下，要使某一位置如(i,j)點顯示，就需在第i列和第j行上同時施加選擇電壓，使該點的變電場強最大，但此時除(i,j)點外，第i列和第j行的其余各點也承受了一定電壓，這些點稱為半選擇點。若半選擇點上的有效電壓大于閾值電壓時，在屏幕上將出現(xiàn)不應(yīng)有的顯示，使對比度下降，這就是交叉效應(yīng)。解決交叉效應(yīng)的辦法是平均電壓法，即把半選擇點與非選擇點的電壓平均，適度提高非選擇點的電壓來抵消半選擇點上的一部分電壓，使半選擇點上的電壓下降，從而提高顯示對比度?，F(xiàn)以圖1說明之：

圖1中選擇點為(SEG1,COM2)，以下簡稱為(1,2)?，F(xiàn)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.接下來分析各點的電位差，即行電壓減去列電壓。

選擇點：(1,2)：V1+V2

半選擇點：(1,1)，(1,3)，(1,4)：V2(2,2)，(3,2)，(4,2);V1-1/a'V1

非選擇點：-1/a'V1

為保證選擇點的顯示效果，使V1+V2=VLCD保持在所需的電壓值VLCD.同時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中各點電壓為：

選擇點：(1,2)：VLCD

半選擇點：(1,1)，(1,3)，(1,4)：(1/a)VLCD(2,2)，(3,2)，(4,2)：[(a-2)/a]VLCD

非選擇點：-(1/a)VLCD

可見，行半選擇點和非選擇點上的電壓均為顯示電壓VLCD的1/a.這1/a就稱為偏壓系數(shù)，也稱為偏壓。此方法稱為1/a偏壓的平均電壓法，簡稱為 1/a偏壓法。在這種方法中，MAX{[(A-2)/a]VLCD,(1/a)VLCD}將成為調(diào)整顯示對比度的尺度。當掃描行數(shù)N=1時，動態(tài)驅(qū)動法就等于靜態(tài)驅(qū)動法。

動態(tài)驅(qū)動法的應(yīng)用實例

筆者在進行酒精濃度檢測儀顯示方式的選擇過程中，通過多方調(diào)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(qū)動能力，因而，不論從降低成本考慮還是從簡化電路方面考慮，這樣的選擇無疑是比較合理的。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(nèi)部電壓產(chǎn)生使能;CS1:CS0:LCD時鐘選擇位，“00”=Fosc/256,Fosc=4MHz;LMUX1:LUMX2:公共端數(shù)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幀時鐘分頻選擇位

我采用的配置碼為：***0011,其中“*”代表“0”或“1”.

依據(jù)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狀態(tài)位唯一確定。LCD模塊共有16個像素寄存器，最多可控制4×29=116個像素。我們采用的LCD共有8×8=64個像素。因此，像素數(shù)據(jù)寄存器是足夠用了。LCD的像素數(shù)據(jù)寄存器如圖4所示：

位7:位0:SEGSCOMC表示控制像素數(shù)據(jù)的段碼和公共端數(shù)。其中，下標“S”表示“0~32”個段碼，下標“C”表示“1~4”個公共端。寄存器位為“1”表示打開像素(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LCDSE寄存器來實現(xiàn)。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個公共端)，因此，通過LCDSE寄存器必須選擇3×8=24段才能滿足需要，即表達完全部的碼段像素。當然會有多余，8×9=72,因為每3公共端和3段可以表達9個像素。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(shù)、引腳功能、3COM時管腳控制段數(shù)以及選擇的控制段。根據(jù)上述，LCDSE的控制碼為：00111011.

4、LCD驅(qū)動電壓的產(chǎn)生

LCD驅(qū)動電壓的產(chǎn)生有兩種辦法，內(nèi)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(shè)計風險減小，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，VGEN(LCDCON<4>)應(yīng)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