常用液晶显示模块驱动程序设计 第3页
位数很少的笔段电极显示。
2.4.2 动态驱动方法简介
当液晶显示器件上显示像素众多时，如点阵型液晶显示器件，若使用静态驱动结构将会产生众多的引脚以及庞大的硬件驱动电路，这是不易实施的。为了解决这个问题，在液晶显示器件电极的制作与排布上做了加工，实施了矩阵型结构，即把水平一组显示像素的背电极连在一起引出，称之为行电极，又称公共极，用COM符号表示;把纵向一组显示像素的段电极连在一起引出，称之为段电极，又称列电极，用SEG或COL符号表示。每个液晶显示像素都由其所在的行与列的位置唯一确定。在驱动方式上采用了类同于CRT的光栅逐行扫描方法，叫做动态驱动法，或称为多路寻址驱动法。
动态驱动方法简述:
液晶显示的动态驱动法是循环地给每行电极施加选择脉冲，同时所有列电极给出该行像素的选择或非选择的驱动脉冲，从而实现某行所有显示像素的驱动。这种行扫描是逐行顺序进行的，循环周很短，使得液晶显示屏上呈现稳定的图像效果。我们把液晶显示的扫描驱动方式称为动态驱动法，亦称多路寻址驱动法。
在一帧中每一行的选择时间是均等的。假设一帧的扫描行数为N，扫描一帧的时间为1，那么一行所占有的选择时间为1/N，该值被称为占空比系数。在同等电压下，扫描行数的增多将使占空比下降，从而引起液晶像素上的变电场电压的有效值下降，降低了显示质量。因此随着显示像素的增多，为了保证显示质量，就需要适度地提高驱动电压以提高电场的电压有效值或采用双屏电极排布结构
以提高占空比系数。
在动态驱动方式下，某一液晶像素(选择点)呈显示效果是由施加在行电极上的选择电压与施加在列电极上的选择电压的合成来实现的。与该像素不在同一行和同一列的像素(非选点)都处在非选状态下，与该像素在同一行或同一列的像素均有选择电压加入，称之为半选择点。该点的电场电压处于液晶的阀值电压附近时，屏上将出现不应有的半显示现象，使得显示对比度下降，这种现象叫做“交叉效应”。
在动态驱动方法中解决“交叉效应”的方法是平均电压法，即把液晶的驱动电压等分成若干挡，如a挡。适当地提高非选择点的电压，如1/a倍差于选择电压，从而降低半选点上两电极的电压差。这种方法称谓偏压法。动态驱动法加入了偏压法使其更加完美，它广泛应用于点阵型液晶显示器件和多路结构液晶显示器件的驱动上。当扫描行数N=1时，动态驱动就等于静态驱动。由于静态驱动没有交叉效应，所以也就没有偏压法的介入。
第3 章 液晶显示模块
液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件，英文名称叫“LCD Module”。 液晶显示器是一种低功耗显示器件，具有显示内容丰富、体积小、重量轻、安全省电等优点，在万用表、袖珍式仪表和低功耗微机应用系统中得到广泛使用。同时，由于液晶显示器件是一种高新技术的基础元器件，为了方便使用，厂家将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起形成液晶显示模块。不同的液晶显示模块其显示性能和显示控制上是有较大区别，应用中应根据不同的显示要求进行灵活选取。[5]实际系统设计中，经常用到各种不同液晶显示模块。本设计研究各种典型的液晶显示模块的电路特性和控制要求，在此基础上设计程序。
3.1 液晶显示模块的分类
根据液晶显示器件的显示方式，可以把液晶显示模块分为三类：数显（字段式）液晶显示模块，点阵字符型液晶显示模块，点阵图形液晶显示模块。下面分别介绍这三种类型液晶显示模块。
3.1.1 数显液晶显示模块
这是一种由段型液晶显示器件与专用的集成电路组装成一体的功能部件，只能显示数字和一些标识符号。段型液晶显示器件大多应用在便携、袖珍设备上。由于这些设备体积小，所以尽可能不将显示部分设计成单独的部件，即使一些应用领域需要单独的显示组件，那么也应该使其除具有显示功能外，还应具有一些信息接收、处理、存储等功能，由于它们具有某种通用的、特定的功能而受市场的欢迎。
(1)计数型液晶显示模块
这是一种由不同位数的七段型液晶显示器件与译码驱动器，或再加上计数器装配成的计数显示部件。它具有记录、处理、显示数字的功能。
(2)计量型液晶显示模块
这是一种由多位段型液晶显示器件和具有译码、驱动、计数、A/D转换功能的集成电路片组装而成的模块。由于所用的集成电路中具有A/D转换功能，所以可以将输入的模拟量电信号转换成数字量显示出来，使用方便。
(3)计时型液晶显示模块
将一个液晶显示器件与一块计时集成电路装配在一起就是一个功能完整的计时器。它与计数型液晶显示模块外观相似，但显示方式不同，它的数字是由两位一组两位一组的数字组成，而计数型液晶显示模块每位数字均是连续排列的。这类模块可广泛用于家电设备上，如录音机、CD机、微波炉、电饭煲等电器上。
3.1.2 点阵字符型液晶显示模块
它是由点阵字符型液晶显示器件与专用的行、列驱动器、控制器及必要的连接件、结构件装配而成的，可以显示数字和西方字符。这种点阵字符模块本身具有字符发生器，显示容量大，功能丰富。一般该种模块最少也可以显示8位1行或16位1行的字符。因为点阵排列的像素点间有间隔，所以不能显示图形。
3.1.3 点阵图形液晶显示模块
它的特点是点阵像素连续排列，行和列排布中均没有空隔。因此可以显示连续、完整的图形。由于它是由X-Y矩阵像素构成的，所以除显示图形外，也可以显示字符，这种模块又分为行列驱动型，行、列驱动—控制型，行、列控制型三大类。
(1)行列驱动型
这是一种必须外接专用控制器的液晶显示模块，它必须外接控制电路才能与计算机连接。是数量最多，应用最普遍的液晶显示模块。
(2)行、列驱动—控制型
这是一种可直接与计算机接口，依靠计算机直接控制驱动器。它会占用系统的部分资源。
(3)行、列控制型
这是一种内藏控制器型的液晶显示模块，使用户摆脱了对控制器设计、加工、制作等一系列工作，又使计算机避免了对显示器的繁琐控制，节约了主机系统的内部资源。
3.2 液晶显示控制器的原理
虽然液晶显示驱动控制器与驱动集成为一体，简化了液晶显示系统的控制驱动电路，操作简便，但是显示功能和显示规模都受到了限制，控制能力局限于小规模的液晶显示模块。液晶显示控制器将驱动器和显示存储器置于片外，增加了显示存储器的容量，在片内增加了液晶显示的控制功能，从而可以控制中、大规模的液晶显示模块，控制功能也更强。液晶显示控制器原理[6]框图如图2.1所示。
图3.1 液晶显示控制器的原理框图
3.2.1 设计特性
（1）I/O接口特性
液晶显示控制器的接口部分用来接收计算机发来的指令和数据，并向计算机反馈所需的数据信息。接口部分包括两个通道：指令通道和数据通道。两个通道的选择由RS端控制。大多数液晶显示控制器可以适配计算机两种时序的操作，一种为Intel8080操作时序，一种为M6800操作时序。
（2）驱动特性
驱动部分是液晶显示控制器对液晶显示驱动系统的接口。时序发生器产生基础时钟提供给予显示时钟电路，显示时钟电路产生显示时钟脉冲序列提供给驱动部分。这些时序作为控制脉冲向液晶显示驱动系统输出，也作为显示数据传输的同步信号控制数据传输通道。驱动信号有：
FLM—帧信号；
CP—数据移位脉冲信号；
LP—数据锁存脉冲信号；
M—交流驱动波形信号。
（3）控制特性
液晶显示控制器的控制部分是液晶显示控制器的核心。它通过OSC1和OSC2两端接入晶体振荡器或振荡因子使振荡器产生工作时钟，该时钟脉冲直接提供给时序发生器以生成控制时序和显示时序。控制时序驱动逻辑电路管理和操作各功能电路，显示时序电路生成液晶显示系统所需的驱动时序脉冲序列，并且实现显示数据向液晶显示驱动系统的传送。控制部分还控制着光标发生器的工作。
3.3 液晶显示控制器的应用
一般来讲，使用液晶显示器件来显示信息，需要液晶材料、相应的驱动系统和控制系统三者的有机结合。对于中小规模的液晶显示器件，通常采用在驱动器直接驱动液晶显示器件的基础上，增加片内控制器，形成有控制器的液晶显示模块，称其为内置控制器的液晶显示模块。另外，为提高控制能力，增加显示功能和显示规模，又可以将控制器和显示存储器置于片外，在片内仅保留驱动系统，形成外配控制器的液晶显示模块。
对使用者来讲不管何种液晶显示模块都可以把它作为一个独立的外设或I/O设备来使用，因此，对液晶显示模块的操作问题，都可以简化为液晶显示模块的控制器接口的操作使用问题，即信息显示的问题集中在计算机对液晶显示控制器的接口如何传送信息、传送数据及接收信息等问题上。
液晶显示模块的控制器通常是一种专门的IC芯片，都提供了便于和计算机相连接的I/O接口。这样计算机通过对液晶显示控制器的操作，实现了对液晶显示扫描时序的设备、显示数据的写入等参数设置，之后控制器便可以独立控制液晶显示驱动系统，从而避免了计算机在显示上的繁锁工作，完成了对液晶显示器件的操作。
微处理器与液晶显示模块的控制接口有两种方式：直接访问方式和间接访问方式。间接控制方式接口时序由微处理器对控制信号的软件编程来实现。软件编程在对控制信号设置的先后顺序上体现了液晶显示控制器所适配的操作时序。间接访问方式接口电路简单，时序由软件实现，所以不管微处理器本身运算速度高低，都可以方便的利用这种方式连接各种液晶显示控制器以实现对液晶显示模块的操作。
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