單片機模擬 1/2 Bias、1/4 Duty的 LCD 驅動使用方法

工作原理

方式一 
    根據 LCD 的驅動原理可知，LCD 像素點上只能加上 AC 電壓，LCD 顯示器的對比度由 COM腳上的電壓值減去 SEG 腳上的電壓值決定，當這個電壓差大於 LCD 的飽和電壓就能打開像素點，小於 LCD 閾值電壓就能關閉像素點，LCD 型 MCU 已經由內建的 LCD 驅動電路自動產生 LCD 驅動信號，因此只要 I/O 口能仿真輸出該驅動信號，就能完成 LCD 的驅動。 由於LCD工作的最佳帖頻率通常在25Hz~250Hz，一般設置刷新頻率在 60Hz左右即可
現在考慮如何模擬出 COM 的波形
1/2 Bias 下 COM0~COM3 的 LCD 驅動波形如下： 


    可以看出 4個COM 的輸出，通過配置 IO口為高阻即可使其輸出 VDD/2 電位，配置 IO為推挽輸出即可輸出高低電平。
    因此在一個 COM 周期內，只要每隔一段時間設置 COM0~COM3 輸出對應的電壓即可得到 COM0~COM3 的波形。具體來說就是第一次 Time Base 中斷時設置 COM0 輸出VDD，其它 COM 輸出 VDD/2；第二次 Time Base 中斷時設置 COM0 輸出 VSS，COM1~COM3輸出 VDD/2，第三次 Time Base 中斷時設置 COM1 輸出 VDD，其它 COM 輸出 VDD/2；第四次 Time Base 中斷時設置 COM1 輸出 VSS，其它 COM 輸出 VDD/2；……；第八次中斷時設置 COM3 輸出 VSS，其它 COM 輸出 VDD/2。 



因為點亮 LCD 像素點需要 COM 與 SEG 有大於飽和電壓的電壓差，也就是 COM 與 SEG 有+VDD 或者-VDD 的電壓差，所以要點亮某個像素點，只要將對應的 SEG 輸出與 COM 相反的電壓即可。比如，當 COM0=VDD，只要 SEG=VSS 就可點亮對應像素點，當 COM0=VSS，只要 SEG=VDD 就可點亮對應像素點。考慮到 LCD 像素點點亮時先加+VDD 再加-VDD 可延長 LCD 的使用壽命，因此這里同一像素點也采用兩次點亮的方式。


方式二
    由上面所述我們知道，只要 COM、SEG 的電壓差為+VDD 或者-VDD 就可以點亮對應的 LCD筆段即像素點，因此，我們也可以不用模擬 COM 的 Timing 即可完成 LCD 的正常驅動。具體實現步驟如下： 
? 第一次中斷時設置 COM0 輸出 High，其它 COM 輸出 VDD/2，再根據要顯示的數據設置各個 SEG 的輸出 
? 第二次中斷時設置 COM1 輸出 High，其它 COM 輸出 VDD/2，再根據要顯示的數據設置各個 SEG 的輸出 
? 第三次中斷時設置 COM2 輸出 High，其它 COM 輸出 VDD/2，再根據要顯示的數據設置各個 SEG 的輸出 
? 第四次中斷時設置 COM3 輸出 High，其它 COM 輸出 VDD/2，再次根據要顯示的數據設置各個 SEG 的輸出 
? 第五次中斷時設置 COM0 輸出 Low，其它 COM 輸出 VDD/2，再根據要顯示的數據設置各個 SEG 的輸出 
? 第六次中斷、第七次中斷、第八次中斷參考上面的方法依次設置 COM1、COM2、COM3輸出 Low 並設置要顯示的數據 
? 循環進行以上的 8 次循環設置即可完成 LCD 的驅動 這種方式下 COM0~COM3 的 Timing 如下： 

    對比以上兩種方法可以發現，COM 口的掃描頻率也就是帖頻率並沒有改變，然而從占用的資源上來說，第二種方式比第一種方式會占用更少的 ROM 空間。



應用電路




可以根據實際使用情況取舍 COM 和增減 SEG，比如 LCD 可以是 1/2 Duty，那么只需要保留兩個 COM 即可，SEG 同樣可以參照范例程序擴展。 
根據上述說明，分 8 次依次設置 COM0~COM3 的輸出，SEG 是輸出 VDD 還是輸出 VSS 需要根據要顯示的數字判斷，使用第一種驅動方式時 I/O 詳細電位設置請參考下表：



<ignore_js_op> 

這里也可以采用掃描的方式




結論
    本范例驅動 4×8 LCD 顯示正常，用戶只需要稍加改造即可套用到所選用的 1/2 Bias 規格的LCD 上。 



我使用的是第一種掃描方式，大致流程圖如下，其中有些地方對的不怎么齊

 

void LCD_Control(void)

{

        static unsigned char state = 0;

    

    if(!Back_Light_Is_Open)                // 背光檢測

    {

        P1CFG1 = _b01101010;        // 配置COM1,COM2,COM3為高阻

        P3CFG0 = _b01010110;        // 配置COM4為高阻

        

        return;

    }

    

    LCD_BACK_LIGHT_CONTROL();        // 背光控制

    

    Refresh_Wrod();         // 刷新字幕

    Refresh_Light_Flash();  // 刷新燈光動畫

    Refresh_Fan_Flash();    // 刷新風扇動畫

    Refresh_UV_Lamp_Flash();// 刷新消毒動畫

    Refresh_Down_Flash();   // 刷新下降動畫

    Refresh_Up_Flash();     // 刷新上升動畫

    

        switch(state)

        {   // 01強推，10高阻

                case 0:                // 掃描 COM1

                {

                        COM_L(1);

                        P1CFG1 = _b01100110;        // 配置COM1為強推，COM2,COM3為高阻

                        P3CFG0 = _b01010110;        // 配置COM4為高阻

            

                        COM1_SEG_SET();

                        state = 1;

                }break;

                case 1:                // 掃描 COM1

                {

                        COM_H(1);

            

            COM1_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 2;

                }break;

                case 2:                // 掃描 COM2

                {

            COM_L(2);

                        P1CFG1 = _b01101001;        // 配置COM2為強推，COM1,COM3為高阻

                        

                        COM2_SEG_SET();

            

                        state = 3;

                }break;

                case 3:                // 掃描 COM2

                {

            COM_H(2);

                        

                        COM2_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 4;

                }break;

        case 4:                // 掃描 COM3

                {

            COM_L(3);

                        P1CFG1 = _b01011010;        // 配置COM3為強推，COM1,COM2為高阻

                        

                        COM3_SEG_SET();

            

                        state = 5;

                }break;

                case 5:                // 掃描 COM3

                {

            COM_H(3);

                        

                        COM3_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 6;

                }break;

        case 6:                // 掃描 COM4

                {

            COM_L(4);

                        P1CFG1 = _b01101010;        // 配置COM1,COM2,COM3為高阻

                        P3CFG0 = _b01010101;        // 配置COM4為強推

                        

                        COM4_SEG_SET();

            

                        state = 7;

                }break;

                case 7:                // 掃描 COM4

                {

            COM_H(4);

                        

                        COM4_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 0;

                }break;

        default:

        {

            state = 0;

        }break;

        }

}

代碼中 COM4_SEG_SET_NOT(); 是 COM4_SEG_SET(); IO對應段取反所得

COM_L(4); 拉低 COM4口

其他類似

這里說明一點，我是先將 IO口電平輸出再配置功能的，因為在實際操作過程中會發現從高阻態轉換至強推模式時會有 零點幾微秒的脈沖干擾，具體寬度根據單片機速度來決定。
大概是因為單片機在從強推模式轉換至高阻態時 IO配置雖被改變，但輸出寄存器中的數據還會繼續保持，所以才會有脈沖干擾的吧，先將 IO口輸出電平改變再將 IO口狀態從高阻切換至強推時就不會有脈沖干擾了

<ignore_js_op> 
這是先配置 IO輸出狀態再修改輸出電平的，后來想了下，寄存器中應該是保存了最后一次 IO輸出的電平，所以從高阻態切換至強推后直接將輸出相應的電平，等到再次配置 IO口輸出的電平時這是才會改變，所以才會在開始的時候有一個低脈沖