最新計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)與顯示電路設(shè)計(jì)

1、微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日最新計(jì)算機(jī) 鍵盤(pán)與顯示電路設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日一、概述l在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，除中央處理機(jī)之外的設(shè)備都叫做外部設(shè)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，除中央處理機(jī)之外的設(shè)備都叫做外部設(shè)備。外部設(shè)備承擔(dān)著計(jì)算機(jī)外部各種媒體形式的信息與計(jì)備。外部設(shè)備承擔(dān)著計(jì)算機(jī)外部各種媒體形式的信息與計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)字信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的重任。外部設(shè)備也是人與計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)字信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的重任。外部設(shè)備也是人與計(jì)算機(jī)溝通與聯(lián)系的接口，是計(jì)算機(jī)發(fā)揮作用的通道與橋梁。算機(jī)溝通與聯(lián)系的接口，是計(jì)算機(jī)發(fā)揮作

2、用的通道與橋梁。計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備多種多樣，型號(hào)不同、規(guī)格不同、性能計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備多種多樣，型號(hào)不同、規(guī)格不同、性能不同、價(jià)格不同，同一設(shè)備在結(jié)構(gòu)上、工作原理上、操作不同、價(jià)格不同，同一設(shè)備在結(jié)構(gòu)上、工作原理上、操作方法相差很大，而且在高性能設(shè)備上往往采用了最新的科方法相差很大，而且在高性能設(shè)備上往往采用了最新的科技成果，技術(shù)含量越來(lái)越大。因此學(xué)習(xí)一些有關(guān)外部設(shè)備技成果，技術(shù)含量越來(lái)越大。因此學(xué)習(xí)一些有關(guān)外部設(shè)備工作原理、基本結(jié)構(gòu)、使用方法等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)工作原理、基本結(jié)構(gòu)、使用方法等基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用、外部設(shè)備的維護(hù)和設(shè)計(jì)是非常重要的。的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用、外部設(shè)備的維護(hù)和設(shè)計(jì)是

3、非常重要的。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1鍵盤(pán)設(shè)計(jì)微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1.1鍵盤(pán)的基本工作原理l1.鍵盤(pán)的分類(lèi)鍵盤(pán)的分類(lèi)（1）編碼鍵盤(pán) 鍵盤(pán)控制電路的功能完全依靠硬件自動(dòng)完成，這種鍵盤(pán)稱(chēng)鍵盤(pán)控制電路的功能完全依靠硬件自動(dòng)完成，這種鍵盤(pán)稱(chēng)為編碼鍵盤(pán)，它能自動(dòng)將按下鍵的編碼信息送入計(jì)算機(jī)。編為編碼鍵盤(pán)，它能自動(dòng)將按下鍵的編碼信息送入計(jì)算機(jī)。編碼鍵盤(pán)響應(yīng)速度快，但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為代價(jià)，而且其碼鍵盤(pán)響應(yīng)速度快，但它以復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)為代價(jià)，而且其復(fù)雜性隨著按鍵功能的增加

4、而增加。復(fù)雜性隨著按鍵功能的增加而增加。（2）非編碼鍵盤(pán) 與編碼鍵盤(pán)不同，非編碼鍵盤(pán)并不直接提供按鍵的編碼信與編碼鍵盤(pán)不同，非編碼鍵盤(pán)并不直接提供按鍵的編碼信息，而是用較為簡(jiǎn)單的硬件和一套專(zhuān)用程序來(lái)識(shí)別按鍵的位息，而是用較為簡(jiǎn)單的硬件和一套專(zhuān)用程序來(lái)識(shí)別按鍵的位置。置。 非編碼鍵盤(pán)由軟件、硬件配合完成鍵盤(pán)的工作。利用軟件非編碼鍵盤(pán)由軟件、硬件配合完成鍵盤(pán)的工作。利用軟件驅(qū)動(dòng)下的硬件來(lái)完成諸如掃描、編碼、傳送等功能，這個(gè)程驅(qū)動(dòng)下的硬件來(lái)完成諸如掃描、編碼、傳送等功能，這個(gè)程序被稱(chēng)之為鍵盤(pán)處理程序。整個(gè)鍵盤(pán)處理程序由查詢(xún)程序、序被稱(chēng)之為鍵盤(pán)處理程序。整個(gè)鍵盤(pán)處理程序由查詢(xún)程序、傳送程序、譯碼程序三

5、部分組成。傳送程序、譯碼程序三部分組成。 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)鍵盤(pán)工作過(guò)程：(1)(1)主程序首先調(diào)用查詢(xún)程序，通過(guò)查詢(xún)接口逐行掃主程序首先調(diào)用查詢(xún)程序，通過(guò)查詢(xún)接口逐行掃描鍵位矩陣，同時(shí)檢測(cè)行列的輸出，由行與列的交描鍵位矩陣，同時(shí)檢測(cè)行列的輸出，由行與列的交連信號(hào)確定某閉合鍵的坐標(biāo)，即得到被按鍵對(duì)應(yīng)的連信號(hào)確定某閉合鍵的坐標(biāo)，即得到被按鍵對(duì)應(yīng)的掃描碼；掃描碼；(2)(2)主程序調(diào)用傳送程序?qū)⒌玫降膾呙璐a傳送給位于主程序調(diào)用傳送程序?qū)⒌玫降膾呙璐a傳送給位于主機(jī)內(nèi)的鍵盤(pán)接口電路；主機(jī)內(nèi)的鍵盤(pán)接口電路；(3)(3)主程序調(diào)用譯碼程

6、序?qū)㈡I盤(pán)接口內(nèi)的掃描碼翻譯主程序調(diào)用譯碼程序?qū)㈡I盤(pán)接口內(nèi)的掃描碼翻譯為相應(yīng)鍵的編碼信息；為相應(yīng)鍵的編碼信息；(4)(4)在需要的時(shí)候，鍵盤(pán)接口電路把上述編碼信息傳在需要的時(shí)候，鍵盤(pán)接口電路把上述編碼信息傳送給主機(jī)。送給主機(jī)。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1.2鍵的識(shí)別l1、行掃描法行寄存器列緩沖器DB1IORINPORTIOWOUTPORT5V第0行第1行第2行第3行第4行第0列第1列第2列第3列1微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)2.行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接

7、口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1.3抖動(dòng)和重鍵問(wèn)題的解決l1、去除抖動(dòng)除抖動(dòng)可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。硬件除抖動(dòng)電路通常由一個(gè) R-S 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成。軟件除抖動(dòng)的方法是在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，先延遲 10ms 再檢測(cè)鍵是否仍保持閉合狀態(tài)。讀鍵碼閉合抖動(dòng)釋放抖動(dòng)圖8.3 按鍵抖動(dòng)波形微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)2、重鍵 重鍵是指在同一時(shí)刻有兩個(gè)或多個(gè)鍵同時(shí)按下的情況，此時(shí)存在著是否給予識(shí)別或識(shí)別哪一個(gè)鍵的問(wèn)題。對(duì)重鍵的處理，一般有兩種方法。1）雙鍵鎖定 只要檢測(cè)到有兩個(gè)或兩個(gè)以上的鍵被按下，就不考慮從鍵盤(pán)

8、讀鍵碼，只把最后釋放的鍵看做是正確的被按鍵，并讀取其鍵碼。2）N鍵連鎖 只考慮按下一個(gè)鍵的情況。當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，在此鍵未完全釋放之前，對(duì)其他按鍵不予理會(huì)，只產(chǎn)生最先按下鍵的鍵碼。這種方法較為常用。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1.4鍵盤(pán)工作方式l1、程序控制掃描方式 程序控制掃描方式是指單片機(jī)在空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，并反復(fù)地掃描鍵盤(pán)，直到用戶(hù)從鍵盤(pán)上輸入命令或數(shù)據(jù)，而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過(guò)程中，CPU將不再響應(yīng)鍵入要求，直到CPU重新掃描鍵盤(pán)為止。l2、定時(shí)掃描方式 定時(shí)掃描方式就是每隔一定時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次，它利用

9、單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定的時(shí)間的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵執(zhí)行響應(yīng)的鍵功能程序。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)3、中斷掃描方式 鍵盤(pán)工作在程序控制掃描方式時(shí)，當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)CPU要不間斷的掃描鍵盤(pán)，直到有鍵按下為止。如果CPU要處理很多事情，這種方式將不能適應(yīng)。定時(shí)掃描方式只要時(shí)間一到，CPU就去掃描鍵盤(pán)，工作效率有了進(jìn)一步的提高。但這兩種方式常使CPU處于空掃狀態(tài)，而中斷方式下，CPU可以一直處理自己的工作，知道有鍵閉合時(shí)發(fā)出中斷申請(qǐng)，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行相應(yīng)的中斷

10、服務(wù)程序，才對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，從而提高了CPU的工作效率。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.1.5微機(jī)鍵盤(pán)l1鍵盤(pán)控制電路鍵盤(pán)矩陣1688048(XT)或?qū)Ｓ每刂破?AT)串行接口8255A(XT)或8042(AT)CPU鍵盤(pán)緩沖區(qū)FIFO緩沖區(qū)圖8.4 鍵盤(pán)接口示意圖 PC PC鍵盤(pán)一般由鍵盤(pán)矩陣和以單片機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鳛楹诵逆I盤(pán)一般由鍵盤(pán)矩陣和以單片機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鳛楹诵牡逆I盤(pán)控制電路組成，被稱(chēng)為智能鍵盤(pán)。單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行固的鍵盤(pán)控制電路組成，被稱(chēng)為智能鍵盤(pán)。單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行固化在化在ROMROM中的鍵盤(pán)管理和掃描程序，對(duì)鍵盤(pán)矩陣進(jìn)行掃描，發(fā)中

11、的鍵盤(pán)管理和掃描程序，對(duì)鍵盤(pán)矩陣進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)、識(shí)別按鍵的位置，形成與按鍵位置對(duì)應(yīng)的掃描碼，并以現(xiàn)、識(shí)別按鍵的位置，形成與按鍵位置對(duì)應(yīng)的掃描碼，并以串行的方式送給微機(jī)主板上的鍵盤(pán)接口電路，供系統(tǒng)使用串行的方式送給微機(jī)主板上的鍵盤(pán)接口電路，供系統(tǒng)使用 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日2鍵盤(pán)接口電路l目前目前 PC 常用的鍵盤(pán)接口有常用的鍵盤(pán)接口有 3 種。種。 l(1) 標(biāo)準(zhǔn)接口。 一般用于早期的一般用于早期的 AT 主板上，所以也稱(chēng)作主板上，所以也稱(chēng)作 AT 接口。標(biāo)準(zhǔn)接接口。標(biāo)準(zhǔn)接口為圓形，比口為圓形，比 PS/2 接口要大，習(xí)慣上稱(chēng)之為

12、大口。接口要大，習(xí)慣上稱(chēng)之為大口。l(2) PS/2 接口。 PS/2 接口為具有接口為具有 6 針的圓形插座，目前針的圓形插座，目前 PC 上一般都具有上一般都具有連接鍵盤(pán)的連接鍵盤(pán)的PS/2 接口。接口。 l(3) USB 接口。 由于由于 USB 設(shè)備具有即插即用，支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，很多設(shè)備具有即插即用，支持熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，很多設(shè)備都采用了設(shè)備都采用了 USB 接口，鍵盤(pán)也不例外。選擇接口，鍵盤(pán)也不例外。選擇 USB 接口接口的鍵盤(pán)主要考慮主機(jī)上是否具有空余的的鍵盤(pán)主要考慮主機(jī)上是否具有空余的 USB接口。接口。 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年

13、4月24日l(shuí)3、鍵盤(pán)硬件中斷服務(wù)程序 當(dāng) PC 機(jī)的鍵盤(pán)接口收到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后，通過(guò)機(jī)內(nèi) 8259 向 CPU 請(qǐng)求中斷，CPU 在中斷允許的條件下，響應(yīng)鍵盤(pán)中斷，從而轉(zhuǎn)入 BIOS 的鍵盤(pán)中斷服務(wù)程序，主要功能如下： (1) 從鍵盤(pán)接口讀取鍵盤(pán)掃描碼，判斷是否合法；非法時(shí)結(jié)束中斷，不予處理。 (2) 如果是特殊鍵(如 CapsLock、Ins、Alt、Ctrl、Shift 等)，將狀態(tài)存入 BIOS 數(shù)據(jù)區(qū)的鍵盤(pán)標(biāo)志單元。 (3) 將掃描碼轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼，判斷轉(zhuǎn)換后的 ASCII 碼是否合法。 (4) 判斷鍵盤(pán)緩沖區(qū)是否已滿(mǎn)，如果已經(jīng)存滿(mǎn)，則中斷結(jié)束。鍵盤(pán)緩沖區(qū)未滿(mǎn)時(shí)，將ASCII

14、碼存入鍵盤(pán)緩沖區(qū)，并修改它的指針，結(jié)束中斷，正常返回。(5) 對(duì)于系統(tǒng)復(fù)位組合鍵(CtrlAltDel)、中止組合鍵(CtrlC 或 CtrlBreak)、暫停(AltNumLock)、打印屏幕(ShiftPrint)等則直接執(zhí)行，完成其對(duì)應(yīng)的操作功能。 微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日應(yīng)用舉例l應(yīng)用舉例：用應(yīng)用舉例：用 INT 16H(AH00H)中斷調(diào)用，實(shí)現(xiàn)從鍵盤(pán)輸入中斷調(diào)用，實(shí)現(xiàn)從鍵盤(pán)輸入 20 個(gè)字符。該程序代碼個(gè)字符。該程序代碼l如下：如下： lDATA SEGMENT lBUF DB 20 DUP（？）（？） ；設(shè)置內(nèi)存緩沖區(qū)

15、；設(shè)置內(nèi)存緩沖區(qū) lMESS DB NO CHARACTER!，0DH，0AH，$ lDATA ENDS lCODE SEGMENT lASSUME CS：CODE，DS：DATA lSTART： MOV AX，DATA lMOV DS，AX lMOV CX，20 ；設(shè)置初值；設(shè)置初值 lMOV BX，OFFSET BUF lLOP1： MOV AH，1lPUSH CX lMOV CX，0 lMOV DX，0 lINT 1AH lLOP2： MOV AH，0 lINT 1AH lCMP DL，100 lJNZ LOP2 lMOV AH，l lINT 16H lJZ DONE ；無(wú)輸入字符，則結(jié)

16、束；無(wú)輸入字符，則結(jié)束 lMOV AH，0 lINT 16H lMOV BX，AL ；把字符存入內(nèi)存緩沖區(qū)；把字符存入內(nèi)存緩沖區(qū) lINC BX lPOP CX lLOOP LOP1 lJMP ENlDONE： MOV DX，OFFSET MESS lMOV AH，09H lINT 21H ；顯示提示信息；顯示提示信息 lEN： MOV AH，4CH lINT 21H ；返回；返回DOS lCODE ENDS lEND START微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.2七段碼led顯示接口8.2.1led顯示器的結(jié)構(gòu)e dc dp+5V/地地

17、gfa b+5V/地地10 97 681 24 53agdfbecdpR8abcdgdpefR8abcdgdpef+5V(a) 結(jié)構(gòu)和引腳(b) 共陰極接法(c) 共陽(yáng)極接法微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)七段LED顯示器是用發(fā)光二極管顯示字形的顯示器件。在應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的七段顯示器。七段顯示器由七段構(gòu)成，每一段是一個(gè)發(fā)光二極管，排成一個(gè)“日”字形，通過(guò)控制某幾個(gè)二極管的導(dǎo)通發(fā)光而顯示某一字形，如數(shù)字09，字符A、B、C、D、E、F等。如圖8.5所示。表8.4 字形段碼關(guān)系表數(shù)字共陽(yáng)極段碼共陰極段碼數(shù)字共陽(yáng)極段碼共陰極段碼0C0H3F

18、H998H67H1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF8EH71H7F8H07H 7F H80H880H7FH8.00HFFH微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.2.2led顯示器的工作方式和顯示程序l一、LED顯示器的工作方式1、靜態(tài)顯示方式 靜態(tài)顯示方式就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。LED顯示器在靜態(tài)顯示方式下，各顯示位的位選線即共陰極點(diǎn)（或共陽(yáng)極點(diǎn)）連接一起接地（或接+5V）；各顯示位

19、的段選線（ag）與一個(gè)8位并行口相連。2、動(dòng)態(tài)顯示方式 所謂動(dòng)態(tài)的顯示方式，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。對(duì)某一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示電路中將所有顯示位的段選碼線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O控制，而位選線（共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)）分別由相應(yīng)的I/O口線控制。點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)）分別由相應(yīng)的I/O口線控制。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)二、LED顯示器接口及顯示程序1、單個(gè)LED與CPU連接 agdfbecdp圖8.6 單個(gè)LED與CPU的連接abcdgdpef8位鎖存器&D0D7Q0Q1Q2Q3Q

20、4Q5Q6Q7+5VDB0DB790HIOW微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí)2、動(dòng)態(tài)顯示接口圖8.7 8位動(dòng)態(tài)LED的顯示接口鎖存器鎖存器驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器GG端口A端口B段碼寄存器位碼寄存器陽(yáng)極陰極b7b6b0abcdgdpefDB0DB7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí) MOVDI,Dismem；指向顯示緩沖區(qū)首址；指向顯示緩沖區(qū)首址lMOVCL,80H；只想左端；只想左端LED顯示器顯示器lMOVAL,00H；將；將00送位碼鎖存器，關(guān)顯示送位碼鎖存器

21、，關(guān)顯示lMOVPortB，ALlDisp:MOVAL,DI ；取要顯示的字符；取要顯示的字符lMOVBX,SegptlXLAT；顯示字符的段碼給；顯示字符的段碼給ALlOUT PortA, AL；將段碼送至；將段碼送至A口口lMOVAL, CLlOUTPortB, AL；將位碼送；將位碼送B口口lPUSH CX；保存位碼至堆棧；保存位碼至堆棧lMOVCX, 50H；延時(shí)一定時(shí)間；延時(shí)一定時(shí)間lDelay:LOOPDelaylPOPCXlCMPCL,01；顯示至最右端了嗎？；顯示至最右端了嗎？lJZDesendlINCDI；否，指向下一位要顯示的字符；否，指向下一位要顯示的字符lSHRCL,1

22、 ；位碼右移一位，指向下一個(gè)數(shù)位；位碼右移一位，指向下一個(gè)數(shù)位lJMPDisplDisend:RETlSegptDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80HlDB90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,7FHlDismem DB02H,00H,00H,05H,10H,00H,05H,10H微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.3液晶顯示器及其顯示接口8.3.1液晶顯示器的工作原理1.液晶及分類(lèi) 液晶顯示器的基本原理：在電場(chǎng)的作用下，液晶分子從特定的初始排列狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌帕蟹绞?。隨著

23、分子排列的變化，液晶的光學(xué)特性發(fā)生變化，從而產(chǎn)生視覺(jué)的變化。1）從液晶的物理?xiàng)l件角度，液晶可以分為熱致液晶和溶致液晶兩大類(lèi) 2）從分子角度看，液晶可分為層列液晶、絲狀液晶和脂狀液晶， 3）按物理結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的液晶顯示器分為扭曲向列型（Twisted Nematic，TN）、超強(qiáng)扭曲向列型（Super Twisted Nematic，STN）和彩色薄膜型（Thin Film Transistors，TFT）三種。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日2.TN型液晶顯示器的原理lLCD本身并不發(fā)光，是借助外界光線照射液晶材料而實(shí)現(xiàn)發(fā)光的被動(dòng)顯示器件。液

24、晶分子在導(dǎo)電玻璃電極板之間，由于液晶的四壁效應(yīng)，彼此正交，按水平方向排列，分子呈90度扭曲狀態(tài)。這樣的結(jié)構(gòu)能使液晶對(duì)光產(chǎn)生旋光作用，使光的偏振方向也旋轉(zhuǎn)90度。當(dāng)電極兩端加上3v左右的電壓時(shí)，在電場(chǎng)的作用下，分子被迫失去扭曲結(jié)構(gòu)，并呈垂直方向排列，從而失去旋光作用。線性偏振光可直接通過(guò)液晶投射在反射板上，并被反射板吸收。人們從液晶顯示板上看到的某些點(diǎn)或段呈“黑色”，組成字段或點(diǎn)陣圖形。反射板上偏振片上電極基板封接劑下電極基板下偏振片電級(jí)液 晶材料微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日3、TFT型液晶顯示器的原理透明電極（公用）玻璃板液晶體透明電極

25、背光燈源紅（R）熒光粉藍(lán)（B）熒光粉綠（G）熒光粉可見(jiàn)光微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日l(shuí) TFT液晶顯示器與TN型液晶顯示的原理不同，但在構(gòu)造上仍有相似之處，只不過(guò)把TN型上部電極基板改為FET晶體管，而下層改為共同電極。如圖8.10所示。在光源設(shè)計(jì)上，TFT型的顯示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路徑不是像TN型液晶那樣從上而下，而是從下而上，這樣的做法是在液晶的背部設(shè)置類(lèi)似日光燈燈管，光源照射時(shí)通過(guò)下偏光板向上透出。在FET的電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的表現(xiàn)如TN型液晶的排列狀態(tài)一樣會(huì)發(fā)生改變，通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的。微機(jī)原理與接口技術(shù)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社2013年4月24日8.3.2液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式l液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)是指通過(guò)調(diào)整施加在液晶顯示器電極上的電信號(hào)的相位、峰值和頻率