LCD显示原理
LCD Driver(液晶驱动器)
在单片机的应用中，人机界面占据相当重要的地位。人机界面主要包括事件输入和结果指示，事件输入包括键盘输入，通讯接口，事件中断等，结果指示包括LED/LCD显示、通讯接口、外围设备操作等。而在这些人机界面当中，LCD 显示技术由于其具有界面友好，成本较低等特点而在很多应用场合得以广泛应用。
我们在第一章SH6xxx单片机分类中就介绍过，LCD类单片机是SH6xxx单片机产品线的一个重要类别。
0.LCD的显示原理
在讲解LCD driver之前，我们先就LCD的显示原理作一简单的介绍。
LCD(Liquid Crystal Display)是利用液晶分子的物理结构和光学特性进行显示的一种技术。液晶分子的特性：
液晶分子是介于固体和液体之间的一种棒状结构的大分子物质；
在自然形态，具有光学各向异性的特点，在电(磁)场作用下，呈各向同性特点；
下面以直视型简单多路TN/STN LCD Panel(液晶显示面板)的基本结构介绍LCD 的基本显示原理，示意图如图1-1：
图1-1 LCD的基本显示原理
整个LCD Panel 由上下玻璃基板和偏振片组成，在上下玻璃之间，按照螺旋结构将液晶分子有规律的进行涂层。液晶面板的电极是通过一种ITO 的金属化合物蚀刻在上下玻璃基板上。如图所示，液晶分子的排列为螺旋结构，对光线具有旋旋旋光性，上下偏振片的偏振角度相互垂直。在上下基板间的电压为0时，自然光通过偏振片后，只有与偏振片方向相同的光线得以进入液晶分子的螺旋结构的涂层中，由于螺旋结构的的旋旋旋光性，将入射光线的方向旋转90度后照射到另一端的偏振片上，由于上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线通过另一端的偏振片完全的射出，光线完全进入观察者的眼中，看到的效果就为白色。而在上下基板间的电压为一交流电压时，液晶分子的螺旋结构在电(磁)场的作用下，变成了同向排列结构，对光线的方向没有作任何旋转，而上下偏振片的偏振角度相互垂直，这样入射光线就无法通过另一端的偏振片射出，光线无法进入观察者的眼中，看到的效果就为黑色。这样通过在上下玻璃基板电极间施加不同的交流电压，即可实现液晶显示的两种基本状态亮(On)和暗(Off)。
在实际的液晶模以驱动电压中，有几个参数非常关键：
交流电压，液晶分子是需要交流信号来驱动的，长时间的直流电压加在液晶分子两端，会影响液晶分子的电气化学特性，引起显示模糊，寿命的减少，其破坏性为不可恢复；
扫描频率，直接驱动液晶分子的交流电压的频率一般在60～100Hz 之间，具体是依据LCD Panel 的面积和设计而定，频率过高，会导致驱动功耗的增加，频率过低，会导致显示闪烁，同时如果扫描频率同光源的频率之间有倍数关系，则显示也会有闪烁现象出现。
1-2 帧频(Frame)示意图
液晶分子是一种电压积分型材料，它的扭曲程度(透光性)仅仅和极板间电压的有效值有关，和充电波形无关。电压的有效值用COM/SEG 之间的电压差值的均方根VRMS 表示：
[]dt t V T
RMS V T
2
)(1
)(∫=
LCD 显示黑白(透光和不透光)的电压有效值的分界电压称为开启电压Vth，当电压有效值超过Vth，螺旋结构的旋光角度加大，透光率急剧变化，透明度急剧上升。反之，则透明度急剧下降。光线的透射率与交流电压的有效值的关系如图1-3：
10090
100
T r a n s p a r e n t D e g r e e (R e l a t i v e )
Voltage(Vrms)
Von(rms)
Voff(rms)
图1-3 光线的透射率与交流电压的有效值的关系图
LCD 类单片机内嵌的LCD driver(液晶驱动器)，正是通过系统的控制，按照用户定义的显示图案，产生点亮LCD(Liquid Crystal Display，液晶)所需的模拟驱动波形，接到LCD Panel(液晶显示屏)上点亮对应的像素而达到显示的效果。
占空比(Duty)
该项参数一般也称为Duty 数或COM 数。由于STN/TN 的LCD 一般是采用时分动态扫描的驱动模式，在此模式下，每个COM 的有效选通时间与整个扫描周期的比值即占空比(Duty)是固定的，等于1/COM 数。 偏置(Bias)
LCD 的SEG/COM 的驱动波形为模拟信号，而各档模拟电压相对于LCD 输出的最高电压的比例称为偏置，而一般来讲，Bias 是以最低一档与输出最高电压的比值来表示，如图1-4所示(1/4 Duty,1/3 Bias):
SEGn
V3
COM4 - SEGn
SEGn+1
0COM4
COM3
COM2
COM1
COM4
COM3
COM2
COM1
V2V1V30V2V1
V3
0V2V1V3
V2V1V30
V2V1V 0V2V1V3
0V V1
SEGn+1SEGn
Select
COMX
Light
SEGX Unselect
Unlight
Unlight Unlight
SEGX
V3V2
V10V3
V2
V10V3V2
V1
Select
Unselect
图1-4 LCD driver 驱动波形图
该图对应的是1/4 duty，1/3 bias 的液晶驱动波形，COM 数为4，每个COM
的有效选通时间与整个扫描周期的比值(Duty)=1/4，驱动波形的模拟电压共
分3档，V3位输出最高电压，V2，V1为输出中间电压，并且V1/V3=1/3，所
以上述波形图对应的Duty=1/4，Bias=1/3。
一般而言，Bias和Duty之间是有一定关系的，duty数越多，每根COM对应
的扫描时间变短，而要达到同样的显示亮度和显示对比度，VON的电压就要提高，选电平和非选电平的差异需要加大，即Bias需要加大，Duty和Bias间
有一经验公式，即
Bias+
1
=
)1
Duty
/(
0.LCD驱动器的电源
液晶驱动波形为由若干档直流电平组合而成的模拟波形，各档直流电平的比
例关系反映驱动波形的Bias比例关系，各档电平的具体幅值取决于LCD Panel的
液晶特性和Duty数的多少。图1-5为一LCD驱动电源部分的示意图：
COM1~COMn
SEG1~SEGn
图1-5 LCD驱动电源部分的示意图
电源调整器部分(Power Regulator)：
产生LCD驱动所需的最高直流电平，一般分为三种：
a) LCD驱动所需的最高直流电平等于外部输入电源VDD的，此部分就直接
将VDD输入至后续电路；
b) LCD驱动所需的最高直流电平大于外部输入电源VDD，且不需要稳压输出
的，如固定等于1.5VDD或2.0VDD，此部分通常做法是将外部输入电源VDD
通过升压电路(pump)升至所需的电压，输入至后续电路；
c) LCD驱动所需的最高直流电平大于外部输入电源VDD，且需要稳压输出的，
即驱动所需的最高直流电平不随VDD的变化而变化的，如要求VDD =2.4～
5.5V全电压范围里，VLCD的输出电压都保持不变，此部分通常做法是首
先产生一个误差范围符合要求的电压基准源，然后将此电压基准源比例放
大至所需的电压，同时外部输入电源VDD通过升压电路(pump)升至一定的
电压，如2VDD，作为比例放大部分的电源。如图1-6：
图1-6电源调整器部分结构示意图
对比度/亮度调整部分(Contrast Adjustment)：
通过对比度/亮度控制寄存器，调节输出的LCD驱动电压。
设置此部分的目的有三个：
)同一颗单片机适配的LCD Panel的选择余地较大，LCD panel的工作电压(额定电压)处于LCD 驱动器输出的最高电压和最低电压之间即可；
)可以有效的消除LCD Panel在制作过程中工作电压的偏移，特别是TN/STN 等对成本要求较严格的LCD Panel，其最佳工作电压与设计工作电压间的偏移较大；
)有些产品的LCD driver无电源调整电路，其LCD输出的最高电压(VLCD)与外部输入电源跟随变化。在实际产品中，特别是使用电池作为电源的应用场合，外部输入电源随着使用时间的加长会慢慢降低，LCD输出的电压和LCD Panel的对比度也会随之降低，这时保持LCD Panel的对比度不变，就可以通过调节对比度/亮度控制寄存器进行调节。
此部分依据每颗单片机产品的定位不同，有所差异，有些产品无部分，包含此部分的在调节档数或调节精度上也有所差异。
偏置电压产生部分(Bias Voltage Generator)：
LCD driver输出的最高电压通过偏置电压产生电路，根据选择的偏置设置，产生LCD交流驱动波形所需要的其它几档偏置电压(VLCD,Vn,Vn-1,…V1,V0)，提供给后续的COM/SEG波形产生电路。
此部分的实现方式一般分为两种：
)电阻分压结构，即依据Bias的设置，选择合适的分压电阻，产生需要的直流分压电平，如图1-7；
V3=5/6*VLCD
VLCD
V1=2/3*VLCD
V0=1/3*VLCD
1/3 Bias
VLCD
V2=3/4*VLCD
V1=2/4*VLCD
V0=1/4*VLCD
1/4 Bias
VLCD
V3=4/5*VLCD
V2=3/5*VLCD
V1=2/5*VLCD
V0=1/5*VLCD
1/5 Bias
VLCD
V2=4/6*VLCD
V1=2/6*VLCD
V0=1/6*VLCD
1/6 Bias
图1-7电阻分压结构的偏压电路示意图
) 电容结构，这是一种较为特殊的LCD driver 的电源结构，在这种结构下，
电压调整部分和电压偏置部分是整合在一起的，电源升压部分是直接按照
Bias 的设置产生LCD driver 需要的直流分压电平，如图中，VP2是2倍的VDD，VP1是3倍的VDD。
在此结构下，如图1-8所示的外接电容一般情况是必须要的，否则仅仅依
靠芯片内的电容，其驱动能力较差。
图1-8电容分压结构的偏压电路示意图
COM/SEG 驱动波形产生部分(COM/SEG driver)： 此部分的结构示意如图1-9：
COM/SEG pad
COM/SEG pad
COM/SEG pad
COM/SEG pad
VLCD Vx Vy GND
图1-9 COM/SEG 驱动波形产生示意图
COM/SEG driver 可以看作一组多路选择开关，COM driver 依据扫描计数器的值，SEG driver 依据显示数据RAM 对应的值，从输入的直流分压电平中进行选择并从相应的COM/SEG 引脚加以输出。这样从整个LCD 扫描周期来讲，从COM/SEG 引脚上就输出了驱动LCD Panel 所需要的模拟电压波形。 直流分压电平的选择关系如表1-1及图1-10：
项目
1/3Bias
1/4Bias
1/5Bias
1/7Bias
直流分压电平
VLCD
V1=2/3VLCD V2=1/3VLCD GND
VLCD V1=3/4VLCD V2=2/4VLCD V3=1/4VLCD
GND
VLCD V1=4/5VLCD V2=3/5VLCD V3=2/5VLCD V4=1/5VLCD
GND
VLCD V1=6/7VLCD V2=5/7VLCD V3=2/7VLCD V4=1/7VLCD
GND 选电平
VLCD
VLCD
VLCD
VLCD
COM driver 非选电平 V2 V3 V4 V4 选电平
GND GND GND GND 前半扫描周期 SEG driver 非选电平
V1 V2 V2 V2 选电平
GND GND GND GND COM driver 非选电平 V1 V1 V1 V1 选电平
VLCD VLCD VLCD VLCD 后半扫描周期 SEG driver 非选电平
V2
V2
V3
V3
表1-1 直流分压电平的选择关系表
SELECT
UNSELECT
COM
SELECT UNSELECT
SEG
1/5 BIAS
1/4 BIAS
SELECT
UNSELECT
VLCD V1V2COM
V3GND
SELECT
UNSELECT
V1
SEG
V2V3
V4VLCD V4GND
VLCD V1V2
V3GND
VLCD V1V2V3GND
SEG
COM3
COM2
COM1
VLCD V1
V2V3GND VLCD V1
V2V3GND VLCD V1
V2V3GND VLCD V1
V2V3GND
图1-10 SEG/COM 波形图
0.LCD显示RAM(LCD Display RAM)
用户对LCD Driver的操作一方面是通过操作LCD driver的控制寄存器，来设置LCD driver的工作模式(包括Duty/Bias/Contrast/扫描频率/LCD开关等的设置)，另一方面LCD Panel上显示所需的内容是通过读写LCD显示RAM来实现。LCD RAM的结构不同于其它Data RAM，它是一个双口RAM(Dual Port)的结构，一边为CPU的读写接口，另外一边是与LCD driver的读接口。
LCD RAM的字节排列顺序是与LCD 输出的COM/SEG阵列相对应的。
如表1-2：
Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
Address
COM4 COM3 COM2 COM1
$300 SEG1 SEG1 SEG1 SEG1
$301 SEG2 SEG2 SEG2 SEG2
$302 SEG3 SEG3 SEG3 SEG3
$303 SEG4 SEG4 SEG4 SEG4
$304 SEG5 SEG5 SEG5 SEG5
$305 SEG6 SEG6 SEG6 SEG6
$306 SEG7 SEG7 SEG7 SEG7
$307 SEG8 SEG8 SEG8 SEG8
$308 SEG9 SEG9 SEG9 SEG9
$309 SEG10 SEG10 SEG10 SEG10
$30A SEG11 SEG11 SEG11 SEG11
$30B SEG12 SEG12 SEG12 SEG12
$30C SEG13 SEG13 SEG13 SEG13
$30D SEG14 SEG14 SEG14 SEG14
$30E SEG15 SEG15 SEG15 SEG15
… … … … …
表1-2 LCD RAM分配表
举例，如果要将COM2与SEG3交点处的点点亮，只需将LCD RAM $302的Bit1置1即可，其余的工作由LCD driver的硬体自动完成。
0.LCD COM/SEG的复用功能
SH6xxx 产品线中，有些产品的LCD COM/SEG正常情况下用作LCD driver的COM/SEG信号的输出线，但依据实际应用情况，如LCD扫描线有空余，输入输出端口有所不够，在这个时候，就可以讲这些扫瞄线设置为输入输出端口，当作通用
的输入输出端口来使用，当然有些可能设置为输出端口，具体的功能和设置请参考相应的产品说明书。
例如：在SH67P54中，SEG1～8的第二功能为输入输出端口PORTC和PORTD，
SH67K(P)93中，SEG36～50的第二功能为PORTF，PORTE，PORTD和PORTC，SEG24～35的第二功能为输出端口。
LCD COM/SEG复用为输入输出端口(I/O)，输出端口(Output)
LCD扫描与键盘扫描复用
LCD COM/SEG的第二功能设置为输入输出端口时，其可以作为通用的端口使用，设置为输出端口时，其仅可以作为输出端口使用。在后一种情况下，LCD与键盘扫描扫描线复用是一种最常见的应用，下面就这一应用进行讨论。
下图为LCD扫描与键盘扫描复用时的示意图(以3x3键盘为例)：
图1-11 LCD扫描与键盘扫描复用时的示意图
如图1-11中，SEGa～c的第二功能为输出扫描口，同时接到键盘矩阵和LCD Panel 上，Px，Py，Pz为三根输入输出端口，用作键盘扫瞄输入线，其内部上拉电阻打开，或外接上拉电阻，图中二极管的作用为防止双键或多键按下时，按键对LCD
显示产生影响。SEG/COM用作输出口时，对应的数据位一般为一独立的数据寄存器。如SH67P90中SEG24～35：
Addr Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 R/W
Remarks
$15
-
O/S2 O/S1 O/S0 R/W LCD control register1 $3C8 SCAN35
SCAN34
SCAN33
SCAN32
R/W
Data Register of LCD SEG35 - 32 when SEG35 - 32 shared as output port. $3C9 SCAN31 SCAN30 SCAN29 SCAN28 R/W
Data Register of LCD SEG31 - 28 when
SEG20 - 17 shared as output port. $3CA SCAN27 SCAN26 SCAN25 SCAN24 R/W
Data Register of LCD SEG27 - 24 when SEG16 – 13 shared as output port.
$15为SEG24～35 第一/第二功能选择控制寄存器，$3C8～3CA 为SEG24～35用作输出端口时的数据寄存器。 程序操作流程如图1-12：
图1-12 LCD 扫描与键盘扫描复用程序流程图
在上述流程中有几点非常重要：
COM/SEG 用作键盘扫描线的时间越快越好，这样才能最大程度的避免键盘扫瞄对LCD 显示带来的影响。 1) 切换到键盘扫描线之前，先将扫描输出端口数据寄存器数据设置好，设置好后再行切换；
2) 键盘扫描线输出后，立即读取键盘输入端口的状态，并将COM/SEG 切换回LCD COM/SEG 输出，再行处理键盘扫瞄数据； 3) 键盘扫瞄的频率不宜太快，否则即使每次扫描的时间很短，但同一时间内
扫描次数太多，结果是对LCD显示仍然产生较大的影响，同键盘扫瞄频率
较慢，但每次扫描时间较长的产生的影响一样。一般键盘扫瞄的频率限制
在2～3Hz以下，由于存在按键数量差异，液晶扫描频率不同，液晶面板
的大小/电压/段码差异，此值依据具体的案例会有所不同。
上述流程只是提供一种思路，并未涉及如消抖等细节问题，具体应用中仅供参考。
0.LCD应用实例
在使用带LCD驱动模块的中颖单片机来驱动LCD的时候，在电路接口设计上是非常简单的。
首先要先查看所要驱动的LCD共有多少个COMMON口和SEGMENT口，根据COMMON 口和SEGMENT口的数目来挑选所要匹配的单片机上的LCD驱动口。由于有些单片机的LCD驱动口是与I/O口复用的，所以在考虑这一点的时候还要考虑一下I/O 口是否够用。比如作用SH66P51来驱动一片有4个COMMON口、12个SEGMENT口的LCD，且I/O口的使用上使用到了PORTC和PORTD，这样先根据LCD有4个COMMON 口，所以SEG29/COM4的引脚必须选择作为COM4使用，而SEG27/COM6和SEG28/COM5就可以选择为SEG27和SEG28使用（由于这块LCD只有12个SEGMENT口，所以最终单片机的SEG27和SEG28也是没用到）。单片机由于被使用到了PORTC和PORTD 的I/O口，所以SEG1～SEG8就不能再使用了，LCD上的SEGMENT1～SEGMENT12就只好依次接到单片机的SEG9～SEG20，剩下的SEG21～SEG28不使用，可以悬空。
LCD显示软件模块
现在以SH66P51为例讲述一下一个4个COMMON口，8个SEGMENT口的显示时间的LCD的驱动。
LCD平面显示图如图1-13所示：
图1-13 LCM平面显示图
这块LCD共有12个引脚，包括4个COMMON口和8个SEGMENT口，显示12小时制的时钟和分钟。
这里，我们可以看一下这块LCD的SEGMENT图与COMMON图：
图1-14 LCD SEG/COM走线图
电路原理图
由于系统设计中并没有要求要使用到PORTC和PORTD的I/O口，所以将PORTC 和PORTD与SEG1～8这八个复用引脚设置为SEG1～8来使用。LCD有4个COMMON 口，SEG29/COM4设置为COM4使用。
SH66P51内部有自带的RESET引脚上拉电阻，所以在搭建电路时可以省去外部RESET电路中的上拉电阻，只需在烧写IC的时候打开RESET引脚上拉电阻即可。使用32.768KHz晶振作为主振荡器，LCD驱动的时锺来源于晶振的振荡时锺。
从AM12：00开始，循环运行。
当上电时，由于LCD驱动寄存器的值是不定的，若在这个时候打开LCD的话，就会导致LCD显示一些乱的点，所以在上电未打开LCD的时候要先对用于LCD显示的寄存器进行清零，以避免出现上电乱显示。
在写LCD显示程序之前，要先对LCD进行分析，由显示的段和SEGMENT线与COMMON线的关系列出LCD的矩阵表，得到如下表：
REGISTER LCD COM4 COM3 COM2 COM1 $300 SEG1 MIN_L_d MIN_L_c MIN_L_b MIN_L_a
$301 SEG2 CIRH MIN_L_e MIN_L_g MIN_L_f
$302 SEG3 MIN_H_d MIN_H_c MIN_H_b MIN_H_a
$303 SEG4 CIRL MIN_H_e MIN_H_g MIN_H_f
$304 SEG5 HOU_L_d HOU_L_c HOU_L_b HOU_L_a
$305 SEG6 AM HOU_L_e HOU_L_g HOU_L_f
$306 SEG7 HOU_H_d HOU_H_c HOU_H_b HOU_H_a
$307 SEG8 PM HOU_H_e HOU_H_g HOU_H_f
表1-3 LCD显示矩阵表
得到矩阵表之后，可对矩阵表进行分析，找出最方便写出显示程序的规律。比如上面这张表，我们可以看出LCD中的每个7段码的排列是有规律的：都是从高到低为d段、c段、b段和a段依次存在同一个寄存器中，e段、g段和f段又是从高到低放在同一个寄存器的低三位。这样就方便了建表，具体的建表方法请参看程序。
例6-1 以时间LCD显示为例带有LCD显示模块的程序
LIST P=66P51
ROMSIZE=2048
;************************************************
; 系统寄存器(BANK0)
;************************************************
IE EQU 00H ;中断使能标志
IRQ EQU 01H ;中断请求标志
BTM EQU 03H ;基本定时器模式寄存器
LCDON EQU 07H ;位2:设置打开LCD
TBR EQU 0EH ;查表寄存器
INX EQU 0FH ;间接寻址伪索引寄存器
DPL EQU 10H ;INX数据指针低四位
DPM EQU 11H ;INX数据指针中三位
DPH EQU 12H ;INX数据指针高三位
OSDUTY EQU 15H ;位1-0:选择LCD占空比, 位2:设置PORTC作为 SEG1-4, 位3:设置
;PORTD作为SEG5-8
WDT EQU 1EH ;位2-0:看门狗定时控制寄存器, 位3:看门狗溢出标志
;************************************************
; 系统寄存器BANK6(LCD)
;************************************************
SEG1 EQU 00H ;SEG1寄存器
SEG2 EQU 01H ;SEG2寄存器
SEG3 EQU 02H ;SEG3寄存器
SEG4 EQU 03H ;SEG4寄存器
SEG5 EQU 04H ;SEG5寄存器
SEG6 EQU 05H ;SEG6寄存器
SEG7 EQU 06H ;SEG7寄存器
SEG8 EQU 07H ;SEG8寄存器
;************************************************
; 用户定义寄存器 (BANK0)
;************************************************
AC_BAK EQU 28H ;AC值备份寄存器
TMP EQU 29H ;临时寄存器
FLAG1 EQU 2AH ;位0=1, 已计一次0.5秒
;位1=1为PM, 位1=0为AM
SEC_L EQU 2BH ;秒钟低位寄存器
SEC_H EQU 2CH ;秒钟高位寄存器
MIN_L EQU 2DH ;分钟低位寄存器
MIN_H EQU 2EH ;分钟高位寄存器
HOU_L EQU 2FH ;时钟低位寄存器
HOU_H EQU 30H ;时钟高位寄存器
;************************************************
; 程序
;************************************************
ORG 0000H
JMP RESET
RTNI
RTNI
JMP BASETIMER ;基准定时器中断服务程序入口
RTNI
;*******************************************
; 子程序: BASETIEMR中断服务程序
;*******************************************
BASETIMER:
STA AC_BAK,00H ;备份AC值
ANDIM IRQ,1101B ;清基准定时器中断请求标志 BASETIMER_END:
LDI IE,0010B ;打开基准定时器中断
LDA AC_BAK,00H ;取出AC值
RTNI
;*******************************************
; 上电程序
;*******************************************
RESET:
NOP
LDA WDT,00H ;重置WDT
;--------------------------------------
;先清用户寄存器
POWER_RESET:
LDI DPL,08H
LDI DPM,02H
LDI DPH,00H
POWER_RESET_1:
LDI INX,00H
ADIM DPL,01H
LDI TBR,00H
ADCM DPM,00H
BA3 POWER_RESET_2
JMP POWER_RESET_3
POWER_RESET_2:
ADIM DPH,01H
ANDIM DPM,0111B
POWER_RESET_3:
SBI DPH,01H
BNZ POWER_RESET_1
SBI DPM,02H
BNZ POWER_RESET_1
SBI DPL,08H
BNZ POWER_RESET_1
;--------------------------------------
;上电时，先对驱动LCD的寄存器进行清零，以免打开LCD时出现乱点 CLR_LCD:
LDI DPL,00H
LDI DPM,00H
LDI DPH,06H
CLR_LCD_1:
LDI INX,00H
ADIM DPL,01H
CLR_LCD_2:
SBI DPL,08H
BNZ CLR_LCD_1
;--------------------------------------
;初始化系统寄存器
SYSTEM_INITIAL:
;初始化基准定时器
LDI BTM,1010B ;设置基准定时器预分频为/8, 中断定时为0.5s
;初始化LCD驱动模块
LDI OSDUTY,1100B ;设置PORTC作为SEG1-4, 设置PORTD作为SEG5-8,
;1/4占空比, 1/3偏压, SEG29/COM4作为COM4使用 LDI LCDON,0100B ;打开LCD
;初始化WDT
LDI WDT,0001B ;设置看门狗定时为1s
;--------------------------------------
;初始化用户寄存器
USER_INITIAL:
LDI HOU_H,01H ;设置初始时间为AM12:00
LDI HOU_L,02H
LDI MIN_H,00H
LDI MIN_L,00H
;--------------------------------------
MAIN_PRE:
LDI IRQ,00H
LDI IE,0010B ;打开基准定时器中断
;*********************************
MAIN:
NOP
HALT ;进入HALT模式，等待中断唤醒，不影响LCD显示
NOP
NOP
;*********************************
TIME:
LDA WDT,00H ;重置WDT
LDA FLAG1,00H
BA0 TIME_ADDS ;之前已计一次0.5s，应该加上1s
ORIM FLAG1,0001B ;置 "已计一次0.5s"标志
JMP TIME_END
TIME_ADDS:
ANDIM FLAG1,1110B ;清"已计一次0.5s"
ADIM SEC_L,01H ;秒数加一
DAA SEC_L
LDI TBR,00H
ADCM SEC_H,00H
SBI SEC_H,06H
BAZ TIME_ADDM ;满60秒，分钟应该加一
JMP TIME_END
TIME_ADDM:
LDI SEC_H,00H ;清秒钟为00
ADIM MIN_L,01H ;分钟加一
DAA MIN_L
LDI TBR,00H
ADCM MIN_H,00H
SBI MIN_H,06H
BAZ TIME_ADDH ;满60分，时钟应该加一
JMP TIME_END
TIME_ADDH:
LDI MIN_H,00H ;清分钟为00
SBI HOU_H,01H
BNZ TIME_ADDH_2
SBI HOU_L,02H
BNZ TIME_ADDH_2 ;时钟不是12点，跳转
;时钟为12点，下一个小时应该是1点，设置时钟为01 TIME_ADDH_1:
LDI HOU_H,00H
LDI HOU_L,01H
JMP TIME_END
TIME_ADDH_2:
ADIM HOU_L,01H ;时钟加一
DAA HOU_L
LDI TBR,00H
ADCM HOU_H,00H
SBI HOU_H,01H
BNZ TIME_END
SBI HOU_L,02H
BNZ IME_END ;加完时钟后不是12点，跳转
;加完之后时钟为12点，该转换AM和PM
EORIM FLAG1,0010B ;转换AM/PM标志
TIME_END:
;**************************************
; 模块: LCD显示模块
; 输入变量: FLAG1,MIN_L,MIN_H,HOU_L,HOU_H
; 使用变量: TBR,TMP
; 输出变量: SEG1,SEG2,SEG3,SEG4,SEG5,SEG6,SEG7,SEG8
;**************************************
DISP:
LDI TBR,1000B
EORM SEG2,06H
LDI TBR,1000B
EORM SEG4,06H ;每0.5秒，改变":"的亮/灭，达到闪烁 ":"，周期为1秒 DISP_AMPM:
LDA FLAG1,00H
BA1 DISP_PM ;PM，跳转
DISP_AM:
LDI TBR,0111B
ANDM SEG8,06H ;清"PM"显示
LDI TBR,1000B
ORM SEG6,06H ;显示"AM"
JMP DISP_M
DISP_PM:
LDI TBR,0111B
ANDM SEG6,06H ;清"AM"显示
LDI TBR,1000B
ORM SEG8,06H ;显示"PM"
DISP_M:
LDI TBR,0FH
LDA MIN_L,00H
CALL 07FAH ;查表得显示数据
STA SEG1,06H ;显示分钟低位的dcba四段
LDI TMP,1000B
ANDM SEG2,06H
LDA TBR,00H
TFT-LCD液晶显示器的工作原理
TFT-LCD液晶显示器的工作原理 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
TFT LCD显示原理详解
TFT LCD显示原理详解 <什么是液晶> 我们一般认为物体有三态：固态、液态、气态，其实这只是针对水而言，有一些有机化和物还有介于固态和液态中间的状态就是液晶态，如下图（一）: 图（一）
图（七） b-1:当在不加上电极的时候，当入射的光线经过下面的偏光板(起偏器)时, 会剩下单方向的光波,通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达上层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度。下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。所以光线便可以顺利的通过，如果光打在红色的滤光片上就显示为红色。效果如图（七）中前两个图所示。 b-2:当在加上电极后(最大电极)，液晶分子在受到电场的影响下，都站立着，光路没有改变，光就无法通过上偏光板，也就无法显示，如图（七）蓝色滤光片下面的液晶。 c:TFT-LCD驱动电路。 为了显示任意图形，TFT-LCD用m×n点排列的逐行扫描矩阵显示。在设计驱动电路时，首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质，为确保寿命一般都采用交流驱动方式。已经形成的驱动方式有：电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。由于TFT-LCD主要用于笔记本计算机，所以驱动电路大致分成：信号控制电路、电源电路、灰度电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路（栅极驱动IC）。上述驱动电路的主要功能是：信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC，并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC；电源电路将需要的电源电压供给数字IC和栅极驱动IC；灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动；公用电极驱动电路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极；数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示数据以及时钟信号，定时顺序锁存并续进内部，然后此显示数据以6比特DA变换器转换成模拟信号，再由输出电路变换成阻抗，供给液晶屏的资料线；栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号，通过移位寄存器转换动作，将输出电路切换成ON／OFF电压，并顺次加到液晶屏上。最后，将驱动电路装配在TAB （自动焊接柔性线路板）上，用ACF（各向异性导电胶膜）、TCP（驱动电路柔性引带）与液晶显示屏相连接。 d:TFT-LCD工作原理 首先介绍显示原理。液晶显示的原理基于液晶的透光率随其所施电压大小而变化的特性。当光通过上偏振片后，变成线性偏振光，偏振方向与偏振片振动方向一致，与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致。当光通过液晶层时，由于受液晶折射，线性偏振光被分解为两束光。又由于这两束光传播速度不同（相位相同），因而当两束光合成后，必然使振光的振动方向发生变化。通过液晶层的光，则被逐渐扭曲。当光达到下偏振片时，其光轴振动方向被扭曲了90度，且与下偏振片的振动方向保持一致。这样，光线通过下偏振片形成亮场。加上电压以后，液晶在电场作用下取向，扭曲消失。这时，通过上偏振片的线性偏振光，在液晶层不再旋转，无法通过下偏振片而形成暗场。可见液晶本身不发光，在外光源的调制下，才能显示，在整个显示过程中，液晶起到一个电压控制的光阀作用。TFT-LCD的工作原理则可简述为：当栅极正向电压大于施加电压时，漏源电极导通，当栅极正向电压等于0或负电压时，漏源电极断开。漏电极与ITO象素电极连结，源电极与源线（列电极）连结，栅极与栅线（行电极）连结。这就是TFT-LCD的简单工作原理
液晶显示器的工作原理
液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基
板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC 与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白
TFT LCD液晶显示器的驱动原理
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 我们针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图. SVGA分辨率的二阶驱动波形 我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver 来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate
driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate d river打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压. 而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的t iming介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc). Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压 我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成f eed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed thro ugh电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame 的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将7
单片机之LCD显示原理
5.自制单片机之五LCD1602的驱动 LCD1602已很普遍了，具体介绍我就不多说了，市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，定义如下表所示： 字符型LCD的引脚定义 HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。 DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表： 也就是说想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"A"字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码就行了。但具体的写入是要按LCD模块的指令格式来进行的，后面我会说到的。那么一行可有40个地址呀？是的，在1602中我们就用前16个就行了。第二行也一样用前16个地址。对应如下： DDRAM地址与显示位置的对应关系 我们知道文本文件中每一个字符都是用一个字节的代码记录的。一个汉字是用两个字节的代码记录。在PC上我们只要打开文本文件就能在屏幕上看到对应的字符是因为在操作系统里和BIOS里都固化有字符字模。什么是字模？就代表了是在点阵屏幕上点亮和熄灭的信息数据。例如“A” 字的字模： 01110 ○■■■○ 10001 ■○○○■ 10001 ■○○○■ 10001 ■○○○■ 11111 ■■■■■ 10001 ■○○○■
10001 ■○○○■ 上图左边的数据就是字模数据，右边就是将左边数据用“○”代表0，用“■”代表1。看出是个“A”字了吗？在文本文件中“A”字的代码是41H，PC收到41H的代码后就去字模文件中将代表A字的这一组数据送到显卡去点亮屏幕上相应的点，你就看到“A”这个字了。 刚才我说了想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个"A"字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码41H就行了，可41H这一个字节的代码如何才能让LCD模块在屏幕的阵点上显示“A”字呢？同样，在LCD模块上也固化了字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。 HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM(Character Generator RAM)。下图说明了CGROM和CGRAM与字符的对应关系。 从上图可以看出，“A”字的对应上面高位代码为0100，对应左边低位代码为0001，合起来就是01000001，也就是41H。可见它的代码与我们PC中的字符代码是基本一致的。因此我们在向DDRAM写C51字符代码程序时甚至可以直接用P1＝'A'这样的方法。PC在编译时就把“A”先转为41H代码了。 字符代码0x00～0x0F为用户自定义的字符图形RAM(对于5X8点阵的字符，可以存放8组，5X10点阵的字符，存放4组)，就是CGRAM了。后面我会详细说的。 0x20～0x7F为标准的ASCII码，0xA0～0xFF为日文字符和希腊文字符，其余字符码(0x10～0x1F及0x80～0x9F)没有定义。 那么如何对DDRAM的内容和地址进行具体操作呢，下面先说说HD44780的指令集及其设置说明，请浏览该指令集，并找出对DDRAM的内容和地址进行操作的指令。 共11条指令： 1.清屏指令 功能：<1> 清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"空白"的ASCII码20H; <2> 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; <3> 将地址计数器(AC)的值设为0。 2.光标归位指令 功能：<1> 把光标撤回到显示器的左上方; <2> 把地址计数器(AC)的值设置为0; <3> 保持DDRAM的内容不变。
TFT LCD 原理详解
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 TFT LCD液晶显示器的驱动原理（一） 我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs.
图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate 的方式的原因. 至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显
12864液晶显示图片原理(完整版)
51单片机综合学习 12864液晶原理分析1 辛勤学习了好几天，终于对12864液晶有了些初步了解～没有视频教程学起来真有些累，基本上内部程序写入顺序都是根据程序自我变动，然后逆向反推出原理…… 芯片：YM12864R P-1 控制芯片:ST7920A带中文字库 初步小结： 1、控制芯片不同，寄存器定义会不同 2、显示方式有并行和串行，程序不同 3、含字库芯片显示字符时不必对字符取模了 4、对芯片的结构地址一定要理解清楚
5、显示汉字时液晶芯片写入数据的顺序（即显示的顺序）要清楚 6、显示图片时液晶芯片写入数据的顺序（即显示的顺序）要清楚 7、显示汉字时的二级单元（一级为八位数据写入单元）要清楚 8、显示图片时的二级单元（一级为八位数据写入单元）要清楚 12864点阵液晶显示模块（LCM）就是由128*64个液晶显示点组成的一个128列*64行的阵列。每个显示点对应一位二进制数，1表示亮，0表示灭。存储这些点阵信息的RAM称为显示数据存储器。要显示某个图形或汉字就是将相应的点阵信息写入
到相应的存储单元中。图形或汉字的点阵信息由自己设计，问题的关键就是显示点在液晶屏上的位置（行和列）与其在存储器中的地址之间的关系。由于多数液晶显示模块的驱动电路是由一片行驱动器和两片列驱动器构成，所以12864液晶屏实际上是由左右两块独立的64*64液晶屏拼接而成，每半屏有一个512*8 bits显示数据RAM。左右半屏驱动电路及存储器分别由片选信号CS1和CS2选择。显示点在64*64液晶屏上的位置由行号（line,0~63）与列号（column,0~63）确定。512*8 bits RAM中某个存储单元的地址由页地址（Xpage,0~7）和列地址（Yaddress,0~63）确定。每个存储单元存储8个液晶点的显示信息。
TFT液晶显示屏原理
传统电视机采用CRT作为图像的显示器件，它体积大、重量重、屏幕尺寸受限制等缺点，目前在电视机上的应用已经逐步被薄而轻的液晶和等离子显示屏取代，这样我们从事电视维修的技术人员就必须尽快的掌握被称为平板电视的液晶、等离子电视的维修技术。 目前在家庭中；液晶电视和CRT电视一样；一般是用来接收电视台播放的模拟电视节目；把接收下来的模拟电视节目，经过处理；由显示器重现图像。但是作为液晶电视机和CRT电视机的本身，两者则有巨大的区别： 首先图像显示器件：CRT电视采用的是一个体积较大、厚度大的显像管；液晶电视则采用的是一块显示面积较大，厚度很薄的液晶显示屏，厚度小于10公分；可以悬挂在墙上所以也成为平板电视。 在电视机的信号处理电路上：除高频头电路、中频放大电路、视频检波电路以外；视频小信号处理电路已经完全不同了，普通的CRT电视机一般采用的是模拟电路来处模拟信号（高清CRT除外）；液晶电视是采用数字的方式来处理模拟信号。并且计算机软件技术、总线技术及大规模数字集成电路的大量应用等，电视机的电原理图越来越计算机化，我们原来的维修人员基本上缺乏数字电路的知识，对图纸也越来越看不懂。也无法去分析故障。 在开关电源电路上；为了克服CRT电视机开关电源电流波形的畸变而引起的电磁干扰（EMC）和电磁兼容（EMI）问题，目前生产的液晶电视均采用了PFC 技术，这样具有PFC功能的开关电源其电路原理及结构异常复杂。而且对于属于被动发光的液晶显示屏，还要有一个对液晶显示屏背光灯供电的背光高压板，这两项也是我们维修人员必须要过的一道门槛。 在所用的元器件上：比较突出的是在开关电源等大功率电路中采用了性能优秀的MOS管，取代过去常用的大功率晶体三极管作为开关管应用，电源部分的故障率大大降低，但是由于MOS管和普通大功率晶体三极管特性的不同，激励及周边电路也完全不同。对我们维修人员也是一个新的课题。 从上述看；要掌握液晶电视的维修除了要了解液晶屏成像的简单道理外，最主要的还是要掌握CRT电视机原来没有应用过的新技术、新电路、新元器件的知识，看懂电路并能分析电路原理，并掌握新型元器件的结构、性能、正确的应用方法，了解一下数字电路的基本知识，这样，修理液晶电视和原来修理显像管电视机一样得心应手，甚至还要简单。 本文重点就是前期CRT电视没有的新技术、新知识入手入以通俗语言全面详细介绍，最后以典型液晶电视进行整机电路分析及故障检查、故障分析乃至故障排除方法及典型案例。引导大家逐步掌握液晶电视机的维修技能。本书的目的是；从原理的讲解为主；以提高维修人员分析问题及处理问题的能力为目的，认识到基层知识的重要性，逐步改善，不按原理分析故障、盲目修机的现象。本书的特点是；复杂的原理均配以大量的图片；以“看图识字”的方式学习新知识、新技术。 在介绍液晶显示屏的工作原理之前，先把液晶究竟是什么，液晶控制光线的道理是什么简单的介绍一下 1、液晶是什么？ 液晶是一种有机化合物，是液体；但是其分子具有固体水晶（水晶石）分子的特性，水晶石的分子对光具有优秀的投射和折射性能（用水晶石制造的镜片、镜头都是性能优秀、昂贵的）。 液晶的分子除了对光有优秀的特性以外；并且对电场有极其敏感的特性；把
TFT显示原理
我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs. 图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由
液晶屏原理
液晶屏原理 1.液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。 2.液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源，必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年，一位奥地利的植物学家，菲德烈．莱尼泽（Friedrich Reinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物，在为这种化合物做加热实验时，意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间，有点类似肥皂水的胶状溶液，但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质，也由于其独特的状态，后来便把它命名为「Liquid Crystal」，就是液态结晶物质的意思。不过，虽然液晶早在1888年就被发现，但是真正实用在生活周遭的用品时，却是在80年后的事情了。公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理，RCA公司发明
了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中，举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早，但世人了解此一现象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小组的化学家乔．卡司特雷诺（Joe Castellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的，这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的，却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。 3.什么是液晶液晶显示器是以液晶材料为基本组件，由于液晶是介于固态和液态之间，不但具有固态晶体光学特性，又具有液态流动特性，所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应，我们必须来解释液晶的物理特性，包括它的黏性（visco-sity）与弹性（elasticity）和其极化性（polarizalility）。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看，可说是一个具有排列性质的液体，依照作用力量不同的方向，应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中，短木棍随着河水流着，起初显得凌乱，过了一会儿，所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致，这表示着次黏性最低的流动方式，也是流动自由能最低的一个物理模型。此外，液晶除了有黏性的反应外，还具有弹性的反应，它们都是对于外加的力量，呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中，必然会按照
液晶显示器电源工作原理及维修
液晶显示器电源工作原理及维修 详细介绍液晶显示器电源的作用、工作原理、维修及代换， 一、电源的作用 1、电源的基本知识 液晶电源的作用是为整机提供能量，常见的电源适配器外观如图所示 它的输入是220V交流电，输出为12V、4A直流电。电源适配器的内部电路结构如图所示
2、液晶电源的常见存在形式 常见的液晶电源有内置式和外置式两种。内置式电源一般是和高压板做在一起，形成二合一电源板，驱动板需要的各路电压均有电源板产生。外置式电源也就是通常所说的电源适配器，它一般是220V交流电输入，12V直流电输出，驱动板需要的其他电原在驱动板上进行变换。 二、电源的工作原理 由于LCD采用低电压工作，而一般市电提供提是110V或220V的交流电压，因此显示器需要配备电源。电源的作用是将市电的220V交流电压转变成12V或其它低压直流电，以向液晶显示器供电。 LCD显示器中的电源部分均采用开关电源。由于开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等优点，因此被广泛应用于各种电子产品中，特别是脉宽调制（PWM）型的开关电源。PW M型开关电源的特点是固定开关频率、通过改变脉冲宽度的占空比来调节电压。 PWM开关电源的基本工作原理是：交流电220V输入电源经整流滤波是路变成300V直流电压，再由开关功率管控制和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，经整流滤波后获得显示器所需要的各种直流输出电压。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定具脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的导通与截止的占空比，用来调节输出电压的高低，从而达到稳压的目的。 以下将要介绍的电源适配器就是此类开关电源，我们以采用UC3842脉宽调制集成控制器的电源为例讲解相关电路。 1、UC3842的性能特点 （1）它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少，外围是路简单、安装调试方便、性能优良、价格低廉等优点。而且通过高频变压器与电网隔离，适合构成无工频变压器的20-50W小功率开关电源。 （2）最高开关频率为500KHZ，频率稳定度高达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS管、DMOS管、TMOS管工作。 （3）内部有高稳定的基准电压源，档准值为5V，允许有+0.1%的偏差，温度系数为
TN型液晶显示器原理
?液晶的入门知识 ?LCD显示器概述 ?液晶显示器原理 ?HTPS LCD面板技术综观 ?薄膜晶体管液晶显示器技术 ?液晶显示器面板的分级 ?主流液晶面板的类型 ?液晶的多种应用途径探讨 ?LCD技术图文解说 ?LCD技术详细介绍 ?液晶的几种模式的工作原理 ?TFT-LCD液晶显示器的工作原理 ?LCM显示类型 ?液晶显示器鲜为人知的技术细节 ?关注液晶色彩技术指标 液晶的入门知识 2006-5-31 -------------------------------------------------------------------------------- 液晶的组成： LCD使用的液晶，一般是指混和液晶，由多种液晶单体及手性剂混和而成。 液晶的特性： TN液晶一般分子链较短，特性参数调整较困难，所以特性差别比较明显。STN液晶是通过STN显示数据模型，计算出所需的液晶分子长度，及其光学电学性能参数，然后化工合成多种分子链接构类似的具有不同极性分子基团的单体，互相调配成一个特性相似的系列液晶。不同系列的STN液晶往往具有完全不同的分子链，因此，不同系列的STN液晶除非制造商说明可以互相调配外，不能互相调配。 液晶分子中有带极性基团的和不带极性基团的，带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的阀值电压参数，不带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的折射率和清亮点。液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下会出现同性异构体层析现象。 为了增加机器本身的待机时间和增强液晶显示器的驱动能力，液晶厂商开发了能满足低电压和低频率条件下使用的低阀值电压液晶。它具有以下特性： 低阀值电压液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下出现同性异构体层析现象的时间更短。 更多的带极性基团的单体组份，也意味着液晶更容易结合水分子以及其它带极性的游离离子，从而降低了液晶的容抗电阻，从而引起漏电流和功耗的增大。 当极性液晶单体的分子链在紫外线激化后，极性分子基团容易互相缠绕形成中性分子团，变成非层列错向状态，因而造成阀值电压升高，对导向层的锚定作用不敏感，失去低电压驱动能力。
液晶显示器工作原理
液晶显示器工作原理
液晶显示器工作原理 现在市场上的液晶显示器都采用了TFT液晶面板，这种液晶面板的是目前最先进的液晶显示器技术，从结构上看，液晶屏由两片线性偏光器和一层液晶所构成。其中，两片线性偏光器分别位于液晶显示器的内外层，每片只允许透过一个方向的光线，它们放置的方向成90度交叉（水平、垂直），也就是说，如果光线保持一个方向射入，必定只能通过某一片线性偏光器，而无法透过另一片，默认状态下，两片线性偏光器间会维持一定的电压差，滤光片上的薄膜晶体管就会变成一个个的小开关，液晶分子排列方向发生变化，不对射入的光线产生任何影响，液晶显示屏会保持黑色。一旦取消线性偏光器间的电压差，液晶分子会保持其初始状态，将射入光线扭转90度，顺利透过第二片线性偏光器，液晶屏幕就亮起来了。当然这是一个很简单的原理模型，真正的液晶显示器内还有更复杂的电路结构。 红绿蓝三原色大家都知道，当这三种颜色同时混合时就会产生白色，这当然实在三原色强度一样的情况下才能够显示器纯正的白色，这样，从图中我们可以看见液晶面板的每一个像素中都有三种原色，这三种原色如果强度不同变化就可以产生不同的混色效果，这样全屏就有1024×768这样的像素，所以真实分辨率就是1024×768。低端的液晶显示板,各个基色只能表现6位色,即2的6次方=64种颜色.可以很简单的得出,每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色,高端液晶显示板利用FRC技术使得每个基色则可以表现8位色,即2的8次方=256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为
256×256×256=16777216种颜色.这种显示板显示的画面色彩更丰富,层次感也好.现在基本上显示器都拥有FRC技术，可以显示器16777216种颜色 什么是TFT-LCD 其中彩色LCD又分为STN和TFT两种屏,其中TFT-LCD是英文Thin Film T ransistor-Liquid Crystal Display的缩写,即薄膜晶体管液晶显示器,也就是大家常说的真彩液晶显示屏,显示效果较好;而DSTN-LCD,即双扫瞄液晶显示器,则是STN-LCD的一种显示 液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。 液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加上电压的变化和一些其它的装置，液晶显示器就能显示我们想要的颜色了。 液晶显示有主动式和被动式两种，其实这两种的成像原理大同小异，只是背光源和偏光板的设计和方向有所不同。主动式液晶显示器又使用了fet场效晶体管以及共通电极，这样可以让液晶体在下一次的电压改变前一直保持电位状态。这样主动式液晶显示器就不会产生在被动式液晶显示器中常见的鬼影、或是画面延迟的残像等。现在最流行的主动式液晶屏幕是tft(thin film transistor薄膜晶体管)，被动式液晶屏幕有stn(super tn超扭曲向列lcd)和dstn(double
液晶显示原理
液晶显示原理 平板电视维修技术TFT液晶显示屏原理(5) 2010-03-29 12：45 液晶屏时序控制电路(T-CON)原理分析及维修 液晶屏时序控制电路(T-CON板) 一、概述 电视机已经诞生了近70年，在电视研制发明的过程中，发明了显示图像的显像管也就是我们常说的CRT，在这近70年中一直采用CRT作为电视机的图像 显示器件。电视信号的标准、组合、编码方式也是围绕CRT的显示方式进行。 在CRT上利用扫描按照一定的时间顺序逐行、逐点排列像素点，利用显示 屏上荧光粉的余晖最后形成我们眼睛能看到的图像。电视图像信号的像素信息 的传送也是按照RCT显示要求，按时间的顺序逐个传送的，也就是说，目前电 视传送的图像(像素)信号是一个按时间先后排列的串行的信号(后面文中提到的"串行信号"和"并行信号"是指像素信号的排列方式，并非数字信号bit位串行、并行的概念)，在CRT电视机中，经过解调还原的图像信号直接加到CRT的阴极上就可以了，如图1所示。 图1 现在的液晶电视；是一种平板电视；采用了液晶显示屏作为图像的显示器件。和CRT显示屏不同的是：液晶显示屏是属于被动发光显示器件，屏幕本身 的像素点并不能主动发光，它只能作为光的开关，控制通过光通量的大小，液 晶屏的作用类似于电影胶片的作用，在重放图像时；图像信号在液晶屏上产生 类似电影胶片的图像；还必须有背光源才能有明亮的图像显现，图2所示。液 晶屏上的图像也是和CRT一样是由像素组合而成，而这种把CRT显示的信号转 换为液晶屏显示的信号电路就是本文要介绍的：时序控制电路(T-CON)。
图2 液晶屏上的图像虽然也是把像素点进行组合排列以形成图像，但是其排列 组合的方式完全不同于CRT的扫描成像方式了。它是一种矩阵的显示方式，图 3所示。结构特点是；在显示屏上；水平排列一排和垂直显示像素数相同的行 电极；垂直排列一排和水平显示像素相同的列电极。行电极线和列电极线相互 垂直；其交叉点就是一个像素点的位置(现在的16：9高清显示屏；水平行电极线有1080根；垂直列电极线有1920根)那么；这一个像素点的"点亮"就必须在这个像素点的行电极线和列电极线同时加电压，该点才会发光。另外和CRT还 不同的是；一行信号的像素排列；CRT是由左至右扫描按照时间顺序逐个排列；液晶是把一行信号的像素点同时出现在屏幕上；没有时间的先后，也就是对于 一行像素信号来说；CRT显示的是串行像素信号；液晶显示的是并行像素信号，如图3所示； 图3 由于CRT和液晶的显示方式不同，激励信号像素排列方式也不同，现在的 电视信号是为CRT扫描显示制定的标准，所以把现在的信号直接加到液晶屏上 显示图像肯定是不行的。就必须把原来供CRT显示使用的串行的图像信号转变 为并行的信号才能由液晶屏正常的显示图像；所以目前的采用液晶屏作为显示 器电视信号的电视机都有一个把串行像素信号转变为并行像素信号的专用电路；叫"时序控制电路"；英语称为timing control缩语为T-CON所以我们简称为："提康"板(外来语)。这个"时序控制电路"的位置在电视机图像输出和液晶屏之间，类似于原来CRT管尾的视放板的位置。对于这块"时序控制电路"前期的液 晶屏均安装在液晶屏的内部；和液晶屏、背光管及屏周边驱动电路制作为一个 整体，工艺水平比较高；屏不易拆开，这块"时序控制电路"板也不易损坏。所 以维修人员关注的不多。 现在国内的厂家，均把这一块"时序控制电路"移出在液晶屏外，和前端信 号处理板做在一起。我们在进行电路分析和维修也必须对这块电路进行分析和 判断。 二、时序控制器(T-CON)电路的组成
TFT-LCD液晶显示器的驱动原理
TFT-LCD液晶显示器的驱动原理 LCD显示器在近年逐渐加快了替代CRT显示器的步伐，你打算购买一台LCD吗？你了解LCD吗？液晶显示器和传统的CRT显示器，在其发光的技术原理上有什么不同？传统的CRT 显示器主要是依靠显象管内的电子枪发射的电子束射击显示屏内侧的荧光粉来发光，在显示器内部人造磁场的有意干扰下，电子束会发生一定角度的偏转，扫描目标单元格的荧光粉而显示不同的色彩。而TFT-LCD却是采用“背光（backlight）”原理，使用灯管作为背光光源，通过辅助光学模组和液晶层对光线的控制来达到较为理想的显示效果。 液晶是一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。 液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色滤光片构成的夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽，单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向
排列的话，那么前面的平面就是横向排列的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光线，这些光线通过后层会被液晶进行Z 轴向的扭曲，从而能够通过前层平面。如果给液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转从而不能通过前层平面，以此来阻断光线。 LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应