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第三讲用户界面设计

液晶显示简介

液晶显示原理

液晶显示器（LCD）是一种被动式显示器。它由于功耗极低、抗干扰能力强，因此可以在低功耗的单片机系统中大量使用。LCD本身不发光，只是调节光的亮度，目前市售的LCD都是利用液晶的扭曲向列效应原理制成的。向列效应是一种电场效应，夹在两片导电玻璃电极间的液晶经过一定处理，其内部的分子呈90?的扭曲，当线性的偏振光经过其偏振面时便会旋转90?。当在玻璃电极上加上电压后，在电场的作用下，液晶的扭曲结构消失，其旋光作用也消失，偏振光便可以直接通过。当去掉电场后液晶分子又恢复其扭曲结构。把这样的液晶置于两个偏振片之间，改变振片相对位置（正交或平行），就可得到白底黑字或黑底白字的显示形式。

LCD的主要参数有：①响应时间（毫秒级）；②余辉（毫秒级）；③阈值电压（3～20V）；④功耗（5～100mW/cm）。由于加直流信号，将使液晶材料迅速分解，大大缩短显示器的工作寿命，故通常采用方波驱动。方波的频率一般为25～100Hz，并保证其为对称方波，从而使加在液晶板板上的直流电压平均值为零。否则，有较大的直流分量，将影响显示器的工作寿命。

液晶显示器的分类

LCD的分类方法有很多种，按显示的色彩除了黑白显示外，LCD还有多灰度和彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（SimpleMatrix）和主动矩阵驱动（ActiveMatrix）3种（后两种采用逐行扫描方式，利用人的视觉滞留现象产生稳定的图像）。按照其显示方式分为数显式、点阵字符式、点阵图形式等。

液晶显示模块TM12864A的应用

液晶显示模块是一种将液晶显示器件、驱动控制器、背光源、连接件、结构件装配在一起的组件。英文名称叫“LCDModule”，简称“LCM”。这使得液晶显示模块的硬件电路简单化，从而降低模块的成本。

模块简介

TM12864A是一种点阵图形式液晶显示模块，其内置HD61202/HD61203控制驱动器，TM12864A液晶模块内部逻辑电路如图 2-1所示。两片HD61202作为列驱动器，一片HD61203作为行驱动器，其中HD61203不与CPU发生联系，主要用于产生行驱动信号和各种同步信号。两片HD61202，每片拥有64×64位（512B）的显示存储器，其数据直接作为显示驱动信号。左半区域由cs1选择，右半区域由cs2选择。同时HD61202配备了一套显示存储器的管理电路和与计算机接口电路（8位并行数据接口，适配M6800系列时序），允许计算机直接访问显示存储器。

显示屏上各像素点的显示状态与显示存储器的结构关系如图2-2，各点按列构成字节，字节长度为8位。

图2-1液晶模块内部逻辑电路

图2-2显示存储器的结构关系

引脚功能与操作时序

液晶显示模块的控制总线包括：

三态8位数据总线。

输入寄存器选择信号。RS=0选通指令寄存器，数据总线传输的是指令代码或标志位；RS=1选通数据寄存器，数据总线传输的是显示数据或自定义字符的字模数据。

输入读/写选择信号。R/W=1为读操作选择，R/W=0为与操作选择，R/W号的宽度要大于E信号的宽度才能保证计算机的操作正确。

输入使能信号。

TM12864A的接口时序是适配M6800系列的，其特点是读/写操作时序是由使能信号E完成：不操作时为低电平状态，E信号为高电平时，控制器将所需数据送入数据总线上，供计算机读取；在写操作时，E信号下降沿处将数据总线上的数据写入控制器接口模块的寄存器内。而89C51属于Intel8080系列时序的计算机，其读写操作是在/wr或/rd的下降沿进行的。所以TM12864A液晶显示模块与Intel8080系列时序的cpu相连接时，关键要注意E信号的使用。

与其连接，关键要注意E信号的使用。

直接访问方式是单片机把液晶显示模块作为存储器或I/O设备直接挂在计算机的总线上。在这种方式下，控制信号E由89C51的读操作信号-RD和写操作信号-WR与地址信号合成产生。直接访问方式的接口电路如图2-3所示，8位数据总线与89C51的数据总线连接，E信号由-WR和-RD信号逻辑相与，然后由高位地址组成的片选信号选通控制，CS1，CS2，RS及R/W信号由低位地址提供。由此确定了89C51操作该液晶显示模块的唯一地址选择。

软件设计

硬件接口驱动软件的层次

硬件接口层与系统的硬地址、时序、中断等直接相关，一般只在模块内被其他函数调用，不直接被用户程序调用；

应用接口层应该与系统的硬件无关，对硬件的控制