LCD動態(tài)顯示驅(qū)動芯片MAX7231原理與應(yīng)用
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摘要：MAX7231是MAXIM公司生產(chǎn)的新型液晶顯示驅(qū)動芯片，它體積小、功耗低、外形美觀、價格低廉?？蓮V泛應(yīng)用于便攜式儀表、通信設(shè)備以及醫(yī)藥設(shè)備等系統(tǒng)顯示部分中。本言語介紹了該芯片的原理以及它和單片機的接口應(yīng)用。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/225747.htm關(guān)鍵詞：LCD MAX7231 單片機
1 概述
液晶顯示器（LCD）以其功耗低、體積小、外形美觀、價格低廉等多種優(yōu)勢在儀器儀表產(chǎn)品中得到越來越多的應(yīng)用。與發(fā)光二極管（LED）相比，它雖然存在驅(qū)動電路邏輯比較復(fù)雜、較難與單片機接口等缺點。但是，隨著近年來大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，這些缺點已經(jīng)克服。目前，液晶顯示已經(jīng)進入成熟階段并被大量應(yīng)用于便攜式儀表等系統(tǒng)中。
驅(qū)動液晶顯示器的驅(qū)動芯片有段式、字符點陣和圖形點陣等幾種形式。對于數(shù)字顯示為主的儀器儀表，一般適宜于采用段式液晶顯示。本文介紹的MAX7231是美國MAXIM公司生產(chǎn)的新型段式液晶顯示驅(qū)動芯片。該芯片可驅(qū)動8位7段LCD，并可直接與單片機接口。
該芯片的主要特點如下：
●工作電壓為4.5～5.5V；
●采用并行輸入模式；
●內(nèi)含振蕩器，產(chǎn)生的顯示驅(qū)動脈沖信號的最大頻率為120Hz，典型值為90Hz；
●具有動態(tài)顯示驅(qū)動方式，1/3偏壓；
●最低功耗為0.5W，非常適用于電池供電的裝置以及電源消耗要求比較嚴格的微處理器控制下的便攜式儀表；
●每個顯示位可獨立地驅(qū)動兩個小黑點，顯示布局靈活方便。
圖1為驅(qū)動電壓的調(diào)節(jié)電路。
2 MAX7231引腳說明
MAX7231采用40引腳DIP封裝，引腳說明如表1所列。
表1 MAX7231的引腳功能
| 引腳號 | 名 稱 | 功能說明 |
| 30～31 | AN1～AN2 | 小點1控制點，小點2控制位 |
| 32～35 | DB0～DB3 | 4位二進制數(shù)據(jù)輸入，BDO為最低位， BD3為最高位 |
| 37～39 | A0～A2 | 3位LCD顯示位地址編碼輸入，A0為最低位，A2為最高位 |
| 1 | CS | 片選 |
| 2 | Vdisp | 顯示電壓設(shè)置引腳 |
| 3～5 | COM1～COM3 | 驅(qū)動顯示器背電極 |
| 6～29 | （XYZ）8組 | 筆段驅(qū)動輸出8組每組3個 |
| 40 | V+ | 正電源電壓+5V |
| 36 | GND | 地線 |
3 MAX7231的原理及使用
3.1 調(diào)節(jié)顯示驅(qū)動電壓
MAX7231的交流方波驅(qū)動電壓的大小可以調(diào)節(jié)，因此能適用于多種液晶顯示材料，芯片內(nèi)部Vdisp(引腳2)和V+（引腳40）之間有一個內(nèi)部電阻串，可以用來產(chǎn)生3等分驅(qū)動電壓（見圖1）.這樣，用一只20kΩ的分壓電位器連接在Vdisp和GND之間即可調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓的大小。但必須注意：Vp/3（Vp=V+-Vdisp）應(yīng)該大于所用液晶材料門檻電壓。而且，不允許Vdisp引腳電壓低于地線或高于V+，否則，可能損壞MAX7231.另外，這種調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓的方法只適用于芯片工作溫度在±5℃的變化范圍之內(nèi)，這是因為芯片內(nèi)部的電阻具有溫度體系數(shù)的原因。
3.2 LCD典型的連接方式
MAX7231的輸出引腳適用于3背電極結(jié)構(gòu)和3筆段電極結(jié)構(gòu)的典型7段格式LCD顯示。圖2是這兩種結(jié)構(gòu)的電極連接電路。
4 MAX7231顯示驅(qū)動信號
由于LCD顯示驅(qū)動信號與LED顯示驅(qū)動信號不大相同，因而不能簡單地在動態(tài)顯示驅(qū)動方式的LCD電極上加高電平或低電平，否則顯示會出現(xiàn)混亂。另一方面，LCD兩電極間不能有直流電壓，即兩電極驅(qū)動信號的平衡值應(yīng)該為零。因此，LCD顯示驅(qū)動信號需要采用偏壓法，常用的偏壓法有1/2偏壓，1/3偏壓，1/4偏壓，1/7偏壓等。MAX7231驅(qū)動信號采用1/3偏壓來進行動態(tài)掃描驅(qū)動，掃描信號從背電極輸出，顯示信息從筆段電極輸出，其輸出波形如圖3所示（顯示信息以“Y”段線為例）。
從波形圖可見，MAX7231的背電極（行）掃描信號采用正極性脈沖。掃描信號周期由6拍組成，第一拍掃描COM1行，COM1行電壓幅值為Vp；COM2、COM3為非掃描行，電壓幅值為Vp/36；第二拍掃描COM2行，其電壓幅值為Vp，COM1、COM3為非掃描行，電壓幅值為Vp/3；第三拍掃描COM3行，電壓幅值為Vp,其它兩個的幅值為Vp/3；此外，考慮到驅(qū)動信號不含直流信號，因此掃描一次，要保證高低電平均衡，同時，還需加上第四、五、六拍。在第四拍，使COM1電壓幅值為0。其它為2Vp/3；在第五拍，使COM2電壓幅值為0，其它為2Vp/3；在第六拍，使COM3電壓幅值為0，其它為2Vp/3。背電極（行）掃描信號的相位是固定的，與筆段電極輸出的顯示信息無關(guān)；由于背電極掃描信號采用正極性脈沖，因此，MAX7231的筆段電極（列）驅(qū)動信號必然采用負極性脈沖輸出。對于顯示筆段，前三拍掃描行對應(yīng)的信號幅值為0，后三拍掃描行對應(yīng)的列信號幅值為Vp；對于非顯示筆段，前三拍掃描行對應(yīng)的列信號幅值為2Vp/3，后三拍掃描行對應(yīng)的列信號幅值為Vp/3。從實際效果看，這樣的驅(qū)動信號能提高顯示清晰度，且能延長LCD的使用壽命。
5 筆段譯碼與位選擇碼方式
MAX7231通過數(shù)據(jù)線AN2，AN1，BD3～BD0編程選擇顯示筆段，并通過地址線A3～A0進行位選。其選擇格式如表2所列。
表2 MAX7231的譯碼選擇格式
| AN2 | AN1 | 顯示 | ||
| 0 | 0 | 8 | ||
| 0 | 1 | 8 | ||
| 1 | 0 | 8 | ||
| 1 | 1 | 8 | ||
| BD3 | BD2 | BD1 | BD0 | 顯示輸出（十六進制） |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 8 |
| 1 | 01 | 0 | 1 | 9 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | A |
| 1 | 0 | 1 | 1 | B |
| 1 | 1 | 0 | 0 | C |
| 1 | 1 | 0 | 1 | D |
| 1 | 1 | 1 | 0 | E |
| 1 | 1 | 1 | 1 | F |
| A2 | A1 | A0 | 位選（8位） | |
| 0 | 0 | 0 | D1 | |
| 0 | 0 | 1 | D2 | |
| 0 | 1 | 0 | D3 | |
| 0 | 1 | 1 | D4 | |
| 1 | 0 | 0 | D5 | |
| 1 | 0 | 1 | D6 | |
| 1 | 1 | 0 | D7 | |
| 1 | 1 | 1 | D8 |
6 MAX7231與單片機的接口設(shè)計
MAX7231芯片可提供2條小點數(shù)據(jù)輸入線、4條段選數(shù)據(jù)輸入線和3條位選輸入線來實現(xiàn)與單片機的接口，其接口連接電路如圖4所示。
MOV A，#00100100B
MOV DPTR，#80A0H；選中MAX7231且選中第6位
MAVX @DPTR，A
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