使用单片机IO口直接驱动段式LCD的方法--【晶拓】

晶拓动态

使用单片机IO口直接驱动段式LCD的方法

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用IO口驱动段式LED（数码管）的方法相信大家比较清楚，但用IO口直接驱动段式LCD的方法相对复杂一些。
1. LCD和LED的显示原理不一样：LED是加正向电压发光，而LCD得交替加正、反向电压才会持续显示（可以做个实验，如果把恒定电压加到LCD的一段上，该段会显示一下，但马上不能显示，而且长时间加恒定电压，会加速LCD的老化和损坏）
2. 常听说1/2bias，1/3bias LCD，是什么意思呢？对于1/2bias LCD，假如LCD的显示电压是3V，则1/2bias是1.5V，也就是说在±3V电压作用时，LCD有显示；±1.5V及以下的电压作用时没有显示
3. 普通单片机IO口不能直接输出半高电平（1.5V），但可以用相等的上下拉电阻实现，当IO口设置为输入（高阻）时，由于上下拉电阻的分压作用，则产生一个半高电平（1.5V）

知道了以上3点后，动态驱动LCD就不是难事了，对于4*8段的LCD（4个COM，8个SEG，显示电压为3V，1/2bias），驱动方法如下：
1、四个COM采用交替扫描的方式，每个COM在相邻两次扫描时又进行电压交变的方式。
2、若扫描到某一个COM时，该COM输出3V（0V）:
与该COM相连的SEG输出与COM相反，ΔV=±3V，则该相连点亮；
与该COM相连的SEG输出与COM相同，ΔV=0，则该相连点不亮。
3、其他没有扫描到的COM，单片机IO口为输入，从而产生1/2 bias（1.5V），不管SEG为何值，ΔV<±1.5V，故该点不亮。

用4*8段的LCD自制了一个数字钟表，验证了以上方法的可行性，现把制作过程罗列如下
1. 原理图

单片机IO口直接驱动段式LCD的方法1

说明：由于管脚不够用，所以时钟芯片DS1302的RST和LCD的一个SEG是复用的，只要在这个SEG无效的时候去读取时间就可以了，另外，3PIN串口是ISP下载程序用的。
2. 备料

单片机IO口直接驱动段式LCD的方法2

3. 焊接

单片机IO口直接驱动段式LCD的方法3

4. 实验结果

单片机IO口直接驱动段式LCD的方法4

5. 不足之处
通过实验结果可以发现，不显示的SEG也有阴影
原因分析：纽扣电池电压3.7V，1/2bias是1.85V，大于1.5V，所以会出现阴影。
解决办法：选择工作电压小于3V的单片机和电压等于3V的电池（如2节干电池）

6. 程序源代码
点击http://www.dzsj.net/dpjzhyy/clock.c下载
代码
/******************************************************************
段式LCD驱动实验
外部晶体：12MHz
日期：2011.08.26
*****************************************************************/

#include
#include

//管脚定义
sbit COM0=P3^5;
sbit COM1=P3^4;
sbit COM2=P3^3;
sbit COM3=P3^2;
sbit BI_4=P3^7;
sbit RTC_CLK=P3^0;
sbit RTC_IO=P3^1;
sbit RTC_RST=P3^7; //复用

//P3口模式寄存器
sfr P3M1=0xb1;
sfr P3M0=0xb2;

//当前时间（BCD码）：秒、分、时、日、月、星期、年
unsigned char ClockBuffer[8]={0x34,0x12,0x08,0x20,0x03,0x05,0x09};

//0～9的段码查询表
//位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
//段 A B C D E F G DOT
code unsigned char seg_code[10]={~0x03,~0x9f,~0x25,~0x0d,~0x99,~0x49,~0x41,~0x1f,~0x01,~0x09};

unsigned char ScanCoun=0; //动态扫描显示位数计数器
unsigned char DisplayBuf[4]={1,2,3,4}; //4位数字对应的显示暂存

//段码缓冲区
unsigned char SegBuf[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};//COM1、COM2、COM3、COM4的段码
bit bi_4a=0; //COM0对应的4a
bit bi_4b=0; //COM1对应的4a
bit bi_4c=0; //COM2对应的4a

//延时
void dly(unsigned char x)
{unsigned char i;
for (i=0; i
}

//ds1302写1字节
void rtc_wt_byte(unsigned char sent_buf)
{unsigned char i;
for (i=0; i<8; i++)
{RTC_CLK=0;
if (sent_buf&0x01) RTC_IO=1;
else RTC_IO=0;
RTC_CLK=1;
dly(5);
sent_buf=sent_buf>>1;
}
RTC_CLK=0;
dly(5);
}

//ds1302读1字节
unsigned char rtc_rd_byte(void)
{unsigned char i,read_buf;
RTC_IO=1; //RTC_IO置1，保证为输入状态
for (i=0; i<8; i++)
{read_buf=read_buf>>1;
RTC_CLK=0;
dly(5);
if (RTC_IO) read_buf=read_buf|0x80;
else read_buf=read_buf&0x7f;
RTC_CLK=1;
dly(5);
}
RTC_CLK=0;
dly(5);
return read_buf;
}

//ds1302写入时间
void rtc_wr_time(unsigned char *p_wt_time)
{unsigned char i;
unsigned char tmp1;
dly(30);
RTC_RST=1;
rtc_wt_byte(0xbe); //burst写入时间
for (i=0; i<8; i++)
{tmp1=*p_wt_time++;
rtc_wt_byte(tmp1);
}
RTC_CLK=0;
RTC_RST=0;
}

//ds1302读出时间
void rtc_rd_time(unsigned char *p_rd_time)
{unsigned char i;
unsigned char tmp1;
dly(30);
RTC_RST=1;
rtc_wt_byte(0xbf); //burst读取时间

RTC_IO=1;
for (i=0; i<8; i++)
{tmp1=rtc_rd_byte();
*p_rd_time++=tmp1;
}

RTC_CLK=0;
RTC_RST=0;
}

//ds1302初始化
void ini_rtc()
{RTC_CLK=0;
RTC_RST=0;
dly(30);

RTC_RST=1;
rtc_wt_byte(0x8e); //写CONTROL寄存器
rtc_wt_byte(0x00); //值:去掉写保护
RTC_RST=0; //复位

RTC_RST=1; //正常工作
rtc_wt_byte(0x90); //写TRICKLE CHARGER寄存器
rtc_wt_byte(0xa9); //值:使能充电，串联2个二极管，串联2k欧姆的电阻

RTC_CLK=0;
RTC_RST=0;
}

//把4位数字的SEG放到COM1、COM2、COM3、COM4对应的段码
//LCD的管脚定义与LED不同，它不是一个COM对应一位数字，而是对应每个数字的一部分SEG
// 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
// < 1f 1a 2f 2a 3f 3a 4f 4a > -- ---- COM0
// < 1g 1b 2g 2b 2g 3b 4g 4b > -- ---- COM1
// < 1e 1c 2e 2c : 3e 3c 4e 4c > -- ---- COM2
// 1d 1h 2d 2h 3d 3h 4d -- ---- COM3
void Seg2Seg()
{unsigned char SegXX;

SegBuf[0]=0;
SegBuf[1]=0;
SegBuf[2]=0x08;
SegBuf[3]=0;
bi_4a=0;
bi_4b=0;
bi_4c=0;

SegXX=seg_code[DisplayBuf[0]]; //第1位数字
if (SegXX&0x80) SegBuf[0]|=0x40;
if (SegXX&0x40) SegBuf[1]|=0x40;
if (SegXX&0x20) SegBuf[2]|=0x40;
if (SegXX&0x10) SegBuf[3]|=0x80;
if (SegXX&0x08) SegBuf[2]|=0x80;
if (SegXX&0x04) SegBuf[0]|=0x80;
if (SegXX&0x02) SegBuf[1]|=0x80;
if (SegXX&0x01) SegBuf[3]|=0x40;

SegXX=seg_code[DisplayBuf[1]]; //第2位数字
if (SegXX&0x80) SegBuf[0]|=0x10;
if (SegXX&0x40) SegBuf[1]|=0x10;
if (SegXX&0x20) SegBuf[2]|=0x10;
if (SegXX&0x10) SegBuf[3]|=0x20;
if (SegXX&0x08) SegBuf[2]|=0x20;
if (SegXX&0x04) SegBuf[0]|=0x20;
if (SegXX&0x02) SegBuf[1]|=0x20;
if (SegXX&0x01) SegBuf[3]|=0x10;

SegXX=seg_code[DisplayBuf[2]]; //第3位数字
if (SegXX&0x80) SegBuf[0]|=0x02;
if (SegXX&0x40) SegBuf[1]|=0x02;
if (SegXX&0x20) SegBuf[2]|=0x02;
if (SegXX&0x10) SegBuf[3]|=0x04;
if (SegXX&0x08) SegBuf[2]|=0x04;
if (SegXX&0x04) SegBuf[0]|=0x04;
if (SegXX&0x02) SegBuf[1]|=0x04;
if (SegXX&0x01) SegBuf[3]|=0x02;

SegXX=seg_code[DisplayBuf[3]]; //第4位数字
if (SegXX&0x80) bi_4a=1;
if (SegXX&0x40) bi_4b=1;
if (SegXX&0x20) bi_4c=1;
if (SegXX&0x10) SegBuf[3]|=0x01;
if (SegXX&0x08) SegBuf[2]|=0x01;
if (SegXX&0x04) SegBuf[0]|=0x01;
if (SegXX&0x02) SegBuf[1]|=0x01;

}

/*一个BCD码转化成两个十进制数（如：0x79转化成0x07和0x09）*/
BcdToDec(unsigned char BcdValue,unsigned char *pDecValue)
{//if (BcdValue>=0x9a||(BcdValue&0x0f)>=0x0a) return 0;
*pDecValue++=(BcdValue&0xf0)>>4;
*pDecValue=BcdValue&0x0f;
//return 1;
}

//初始化MCS51内部资源
InitInterResource()
{IE=0; //关全部中断
TCON=0; //清全部中断请求
IP=0; //清中断优先级

TMOD=0x01; //T0工作方式1（16位定时器）
TH0=0x00; //T0定时器辅初值
TL0=0x00;
TR0=1; //允许T0定时
ET0=1; //允许T0中断
EA=0; //关全局中断

RTC_RST=0;
}

void main()
{
InitInterResource();

ini_rtc(); //初始化DS1302
rtc_wr_time(ClockBuffer); //写入时间初始值

EA=1; //开全局中断
while(1)
{
}
}

//定时器0中断服务程序，5ms定时器，4位数码管动态显示驱动
void tmr0_p(void) interrupt 1
{
TL0=0x78; //重新定时5ms
TH0=0xec;
Seg2Seg();
P3M1=0x3c;
P3M0=0x00;
switch(ScanCoun) //动态扫描显示
{
case 0: //COM0正向驱动
P1= SegBuf[0];
BI_4= bi_4a;
COM0=0;
P3M1=0x1c; //除COM0输出外，其余COM设为输入
P3M0=0x00;
break;

case 1: //COM0反向驱动
P1= ~SegBuf[0];
BI_4= ~bi_4a;
COM0=1;
P3M1=0x1c;
P3M0=0x00;
break;


case 2: //COM1正向驱动
P1= SegBuf[1];
BI_4= bi_4b;
COM1=0;
P3M1=0x2c;
P3M0=0x00;
break;

case 3: //COM1反向驱动
P1= ~SegBuf[1];
BI_4= ~bi_4b;
COM1=1;
P3M1=0x2c;
P3M0=0x00;
break;


case 4: //COM2正向驱动
P1= SegBuf[2];
BI_4= bi_4c;
COM2=0;
P3M1=0x34;
P3M0=0x00;
break;

case 5: //COM2反向驱动
P1= ~SegBuf[2];
BI_4= ~bi_4c;
COM2=1;
P3M1=0x34;
P3M0=0x00;
break;

case 6: //COM3正向驱动
P1= SegBuf[3];
COM3=0;
P3M1=0x38;
P3M0=0x00;

RTC_RST=0;
rtc_rd_time(ClockBuffer); //读时间
BcdToDec(ClockBuffer[0],DisplayBuf+2); //秒送入显示缓冲
BcdToDec(ClockBuffer[1],DisplayBuf); //分送入显示缓冲
BI_4= ~bi_4c;
break;

case 7: //COM3反向驱动
P1= ~SegBuf[3];
COM3=1;
P3M1=0x38;
P3M0=0x00;

break;

}

ScanCoun++; //下一位
if (ScanCoun>7) ScanCoun=0;
}

【责任编辑】: 晶拓液晶