服务热线： LCD驱动工作原理 基于51单片机LCD底层时序程序该如何编写？
来源：新闻中心 发布时间：2024-10-29 07:24:54 浏览量：1高信息密度显示技术中首先商品化的是被动矩阵显示技术，它得名于控制液晶单元的开和关的简单设计。被动矩阵液晶显示的驱动方式是由垂直与水平方向的电极所构成的，且将单独的液晶单元夹在彼此垂直的电极中间。因此，任何一组电极的驱动就会在特定的单元中引起电流通过。
被动矩阵显示画面的原理是用输入的信号依次去驱动每一排的电极，于是当某一排被选定的时候，列向上的电极将被触发用于打开位于排和列交叉上的那些像素。这种方法最简单，而且对液晶屏幕成本的增加也不多。不过其存在的缺点是：如果有太大的电流通过某个单元，附近的单元都会受一定的影响，会引起虚影；如果电流太小，单元的开和关就会变得迟缓，会降低对比度和丢失移动画面的细节。
早期的被动矩阵板依赖于扭转向列的设计。其上层和下层的偏光板的偏振光方向呈90，因此中间的液晶以90进行扭转。这样制造的液晶板对比度很低，响应时间也很慢。这种方式运用在低信息量显示时效果很好，但不适合计算机显示。
超扭转向列（Super Twisted NemaTIc）方法是通过改变液晶材料的化学成分，使液晶分子发生不止一次的扭转，使光线，这样便可大大地改善画面的显示品质。20波纪80年代初期，STN技术一度很流行，至今它还在便携式电子设备如PDA、移动电话中使用。虽然STN技术提高了显示的对比度，但它会引起光线的色彩偏差，尤其是在屏幕偏离主轴的位置上。这就是怎么回事早期的笔记本计算机屏幕总是偏蓝和偏黄的原因。
双层超扭曲向列型显示技术（DSTN）具有两层扭转方向相对的LCD层，第二层使得第一层遗留的色偏问题得以解决。当然它的制造工艺比前两种方式要复杂得多。
后来人们发现了比DSTN更简单易行的方法，就是在底层和顶层的外表面加上补偿膜，来改善STN技术中所产生的特定波段光线的散射和反射现象，这就是补偿膜超扭转向列（Film-compensated STN，FSTN）显示技术。FSTN的显示效果和DSTN相当，但其价格和工艺难度都大幅度的降低了，所以现在大多数被动式LCD都采用了FSTN技术。
为了改善采用FSTN技术的LCD显示效果，在20世纪90年代初期提出了双扫描概念。所谓双扫描，就是将面板水平对等地分为两部分，对顶端和底端相对应的部分一起进行扫描，这就大幅度的提升了扫描的频率。双扫描解决了小电流、长时间使用的情况下常常产生的鬼影现象。和主动矩阵显示相比，它明显提高了对比度、画质，并缩短了响应时间，所以现在还广为低价位的笔记本计算机所采用。
采用被动矩阵LCD技术的最严重的问题是难以快速地控制单独的液晶单元，并以足够大的电流保证来获得好的对比度、足够的灰阶和较快的响应时间，进而影响了动态影像的显示效果。主动矩阵LCD通过单独地控制每个单元，有效地解决了上面的问题。
与被动矩阵LCD相似，主动矩阵（AcTIveMatrix）LCD的上、下表层也纵横有序地排列着用铟锡氧化物做成的透明电极。所不同的是在每个单元中都加入了很小的晶体管，由晶体管来控制每个单元回路的开和关。晶体管电极是利用薄膜技术做成的，薄膜晶体管LCD（TFT-LCD）也因此得名。
晶体管可以迅速地控制每个单元，由于单元之间的电干扰很小，所以能使用大电流，而不会有鬼影和拖尾现象，更大的电流会提供更好的对比度、更锐利的和更明亮的图像。
一般来说，LCD 模块的控制都是通过 MCU 对 LCD 模块的内部寄存器、显存做相关操作来最终完成的；在此我们设计了三个基本的时序控制程序，分别是：
这三个函数需要严格的按照 LCD 所要求的时序来编写，下面可以了解一下 MzL02 模块时序图：
注意：上图是该模块的控制 IC 资料中的原版时序图，其实有些示意不是太稳妥（少标出了RW 线信号的要求），或是说不太严谨，不过这些不作讨论，请看分析即可；而 EP 的有效触发沿在图中有很大的可能性示意有误，实测为上升沿。图中 CS1B（CS2）的信号即为片选 CS，RS 即为数据/寄存器的选择端口 A0 信号，E 为 EP；当作写入寄存器数据操作时，首先要将 A0 置低，以通知 LCD 模块即将进行的是对寄存器的操作；而 RW 线需要置低，以示即将要进行的是写入的操作；然后片选 CS 信号置低，装载数据至总线，然后在 EP 线上产生一个上升沿以触发 LCD 模块将总线上的数据最终载入；在前面的操作完成后大多数都会将各个信号线的状态恢复。而数据（显存）写入、数据读出的操作时序也比较类似，这里就不多作介绍，直接参考例程即可。
// 描述： 写一个字节的显示数据至 LCD 中的显示缓冲 RAM 当中
// 描述： 从 LCD 中的显示缓冲 RAM 当中读一个字节的显示数据
以上便是要介绍的最基本的时序操作程序，它们几乎是整个 LCD 驱动程序当中与底层硬件打交道的代码了，这样的话，当要改变驱动 LCD 的 MCU 端口时或者换用别的 MCU 来驱动 LCD 时，基本上只需要在这些代码里作一下修改即可。
而在一般的 LCD 模块当中，还有一个功能同样重要，就是读 LCD 状态；能够最终靠此操作获取当前 LCD 模块的忙状态和一些相关的状态信息，当 LCD 模块正处于忙状态时，则不宜对它进行数据的写入或读出操作（有很多较老式的 LCD 控制器规定在忙的状态下时不允许写入或读出数据）。
所以在很多 LCD 的驱动程序当中，会在寄存器写入、数据写入/读出的操作前加入读取 LCD状态并判别忙状态的代码；这点可以借鉴网上流传的很多 LCD 驱动程序。不过，对于 MzL02这样的较新出的 LCD 控制器来说，已经对忙状态不是很在乎了，或者说影响已经很小甚至没有了；所以我们在前面的代码当中并没有加入这样的代码。至于有没有必要加读状态判忙的代码，要视具体的 LCD 控制器而定。
时序的一个很重要的数据就是类似上图中标出的tAS88之类的时间长短要求，只是上图中并没有标出它们的具体最大最小值要求而已；但在编写这类的时序接口程序时它们还是很重要的，当然还要看 MCU 的端口操作速度以及 MCU 的指令执行速度。打个比方，有的时序里就会有要求某些信号的电平保持最小宽度，而如果 MCU 的指令执行速度以及端口操作速度很快的话，就需要酌情在连续操作端口的代码之间加入适量的延时（通用用空操作来代替，具体多少个多少时长视具体的 MCU 以及 LCD 控制器而定）以保证该信号的脉冲宽度满足要求。
在本文的所列出的源代码当中，并没有如前所述的为时序的要求而插入空操作或延时处理，因为 MCU 的速度并不是非常快，况且现在的 LCD 控制器的总线速度都挺快的了，没有必要加入而已。
