单片机模拟 1/2 Bias、1/4 Duty的 LCD 驱动使用方法

工作原理

方式一 
    根据 LCD 的驱动原理可知，LCD 像素点上只能加上 AC 电压，LCD 显示器的对比度由 COM脚上的电压值减去 SEG 脚上的电压值决定，当这个电压差大于 LCD 的饱和电压就能打开像素点，小于 LCD 阈值电压就能关闭像素点，LCD 型 MCU 已经由内建的 LCD 驱动电路自动产生 LCD 驱动信号，因此只要 I/O 口能仿真输出该驱动信号，就能完成 LCD 的驱动。 由于LCD工作的最佳帖频率通常在25Hz~250Hz，一般设置刷新频率在 60Hz左右即可
现在考虑如何模拟出 COM 的波形
1/2 Bias 下 COM0~COM3 的 LCD 驱动波形如下： 


    可以看出 4个COM 的输出，通过配置 IO口为高阻即可使其输出 VDD/2 电位，配置 IO为推挽输出即可输出高低电平。
    因此在一个 COM 周期内，只要每隔一段时间设置 COM0~COM3 输出对应的电压即可得到 COM0~COM3 的波形。具体来说就是第一次 Time Base 中断时设置 COM0 输出VDD，其它 COM 输出 VDD/2；第二次 Time Base 中断时设置 COM0 输出 VSS，COM1~COM3输出 VDD/2，第三次 Time Base 中断时设置 COM1 输出 VDD，其它 COM 输出 VDD/2；第四次 Time Base 中断时设置 COM1 输出 VSS，其它 COM 输出 VDD/2；……；第八次中断时设置 COM3 输出 VSS，其它 COM 输出 VDD/2。 



因为点亮 LCD 像素点需要 COM 与 SEG 有大于饱和电压的电压差，也就是 COM 与 SEG 有+VDD 或者-VDD 的电压差，所以要点亮某个像素点，只要将对应的 SEG 输出与 COM 相反的电压即可。比如，当 COM0=VDD，只要 SEG=VSS 就可点亮对应像素点，当 COM0=VSS，只要 SEG=VDD 就可点亮对应像素点。考虑到 LCD 像素点点亮时先加+VDD 再加-VDD 可延长 LCD 的使用寿命，因此这里同一像素点也采用两次点亮的方式。


方式二
    由上面所述我们知道，只要 COM、SEG 的电压差为+VDD 或者-VDD 就可以点亮对应的 LCD笔段即像素点，因此，我们也可以不用模拟 COM 的 Timing 即可完成 LCD 的正常驱动。具体实现步骤如下： 
• 第一次中断时设置 COM0 输出 High，其它 COM 输出 VDD/2，再根据要显示的数据设置各个 SEG 的输出 
• 第二次中断时设置 COM1 输出 High，其它 COM 输出 VDD/2，再根据要显示的数据设置各个 SEG 的输出 
• 第三次中断时设置 COM2 输出 High，其它 COM 输出 VDD/2，再根据要显示的数据设置各个 SEG 的输出 
• 第四次中断时设置 COM3 输出 High，其它 COM 输出 VDD/2，再次根据要显示的数据设置各个 SEG 的输出 
• 第五次中断时设置 COM0 输出 Low，其它 COM 输出 VDD/2，再根据要显示的数据设置各个 SEG 的输出 
• 第六次中断、第七次中断、第八次中断参考上面的方法依次设置 COM1、COM2、COM3输出 Low 并设置要显示的数据 
• 循环进行以上的 8 次循环设置即可完成 LCD 的驱动 这种方式下 COM0~COM3 的 Timing 如下： 

    对比以上两种方法可以发现，COM 口的扫描频率也就是帖频率并没有改变，然而从占用的资源上来说，第二种方式比第一种方式会占用更少的 ROM 空间。



应用电路




可以根据实际使用情况取舍 COM 和增减 SEG，比如 LCD 可以是 1/2 Duty，那么只需要保留两个 COM 即可，SEG 同样可以参照范例程序扩展。 
根据上述说明，分 8 次依次设置 COM0~COM3 的输出，SEG 是输出 VDD 还是输出 VSS 需要根据要显示的数字判断，使用第一种驱动方式时 I/O 详细电位设置请参考下表：



 

这里也可以采用扫描的方式




结论
    本范例驱动 4×8 LCD 显示正常，用户只需要稍加改造即可套用到所选用的 1/2 Bias 规格的LCD 上。 



我使用的是第一种扫描方式，大致流程图如下，其中有些地方对的不怎么齐

void LCD_Control(void)

{

        static unsigned char state = 0;

    

    if(!Back_Light_Is_Open)                // 背光检测

    {

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

        P3CFG0 = _b01010110;        // 配置COM4为高阻

        

        return;

    }

    

    LCD_BACK_LIGHT_CONTROL();        // 背光控制

    

    Refresh_Wrod();         // 刷新字幕

    Refresh_Light_Flash();  // 刷新灯光动画

    Refresh_Fan_Flash();    // 刷新风扇动画

    Refresh_UV_Lamp_Flash();// 刷新消毒动画

    Refresh_Down_Flash();   // 刷新下降动画

    Refresh_Up_Flash();     // 刷新上升动画

    

        switch(state)

        {   // 01强推，10高阻

                case 0:                // 扫描 COM1

                {

                        COM_L(1);

                        P1CFG1 = _b01100110;        // 配置COM1为强推，COM2,COM3为高阻

                        P3CFG0 = _b01010110;        // 配置COM4为高阻

            

                        COM1_SEG_SET();

                        state = 1;

                }break;

                case 1:                // 扫描 COM1

                {

                        COM_H(1);

            

            COM1_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 2;

                }break;

                case 2:                // 扫描 COM2

                {

            COM_L(2);

                        P1CFG1 = _b01101001;        // 配置COM2为强推，COM1,COM3为高阻

                        

                        COM2_SEG_SET();

            

                        state = 3;

                }break;

                case 3:                // 扫描 COM2

                {

            COM_H(2);

                        

                        COM2_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 4;

                }break;

        case 4:                // 扫描 COM3

                {

            COM_L(3);

                        P1CFG1 = _b01011010;        // 配置COM3为强推，COM1,COM2为高阻

                        

                        COM3_SEG_SET();

            

                        state = 5;

                }break;

                case 5:                // 扫描 COM3

                {

            COM_H(3);

                        

                        COM3_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 6;

                }break;

        case 6:                // 扫描 COM4

                {

            COM_L(4);

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

                        P3CFG0 = _b01010101;        // 配置COM4为强推

                        

                        COM4_SEG_SET();

            

                        state = 7;

                }break;

                case 7:                // 扫描 COM4

                {

            COM_H(4);

                        

                        COM4_SEG_SET_NOT();

            

                        state = 0;

                }break;

        default:

        {

            state = 0;

        }break;

        }

}

代码中 COM4_SEG_SET_NOT(); 是 COM4_SEG_SET(); IO对应段取反所得

COM_L(4); 拉低 COM4口

其他类似

这里说明一点，我是先将 IO口电平输出再配置功能的，因为在实际操作过程中会发现从高阻态转换至强推模式时会有 零点几微秒的脉冲干扰，具体宽度根据单片机速度来决定。
大概是因为单片机在从强推模式转换至高阻态时 IO配置虽被改变，但输出寄存器中的数据还会继续保持，所以才会有脉冲干扰的吧，先将 IO口输出电平改变再将 IO口状态从高阻切换至强推时就不会有脉冲干扰了


这是先配置 IO输出状态再修改输出电平的，后来想了下，寄存器中应该是保存了最后一次 IO输出的电平，所以从高阻态切换至强推后直接将输出相应的电平，等到再次配置 IO口输出的电平时这是才会改变，所以才会在开始的时候有一个低脉冲