一、LCD的顯示原理。

LCD的工作原理和驅(qū)動(dòng)電路 液晶是一種有機(jī)化合物，這種有機(jī)物質(zhì)在一定的溫度范圍內(nèi)，既具有液體的流動(dòng)性和連續(xù)性，又具有某些晶體的光學(xué)性質(zhì)。LCD就是利用這種物質(zhì)在電場的作用下能產(chǎn)生特殊的電光效應(yīng)而制成的。按照使用的電光效應(yīng)的不同，LCD可分為動(dòng)態(tài)散射效應(yīng)和扭曲一向列效應(yīng)兩種類型;按采光方式的不同又可分為透射式和反射式。

LCD的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)表面刻有透明電極(典型圖形為7段字形)的兩塊平板玻璃中間注入薄薄(約10pm厚)的液晶層構(gòu)成。它的上、下表面各放了一塊偏振片(起偏振片、檢偏振片)。下偏振片下面常常再放一塊高效的反射器件，以獲得良好的清晰度。

LCD采用表面排列技術(shù)，對(duì)刻有透明電極的玻璃進(jìn)行表面處理，使液晶分子在液晶盒內(nèi)的排列方向呈90°扭曲。線性偏振光進(jìn)入扭曲的液晶盒后，偏振面旋轉(zhuǎn)90°。加上電場后，由于正介電各向異性液晶分子的取向具有和電場方向排列一致的性質(zhì)，故扭曲結(jié)構(gòu)消失，線性偏振光可以直接通過液晶盒。去掉電場后，液晶分子的排列又恢復(fù)扭曲，使線性偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)90°。因此，當(dāng)扭曲液晶盒置于起、檢偏振片之間時(shí)，改變兩塊偏振片的相對(duì)位置(正交或平行)，就可得到白底黑字(正常開啟)或黑底白字(正常關(guān)閉)的顯示形式。扭曲效應(yīng)LCD工作原理如圖4所示，兩塊偏振片正交排列，故可獲得白底黑字的顯示形式。

由上面介紹可以看出，讓液晶顯示需要在液晶的兩端加上電壓，改變液晶的光特性，讓其顯示出預(yù)設(shè)的圖案。

二、段式LCD的顯示方式

一般LCD在制作的時(shí)候?yàn)榱斯?jié)省引腳，會(huì)跟數(shù)碼管一樣多個(gè)液晶公用一個(gè)公共端COM，另一端一般稱之為SEG，在SEG和COM上加上電壓就可以“點(diǎn)亮”該段液晶。

若在COM3和SEG5之間加上電壓，則會(huì)點(diǎn)亮AM這兩個(gè)字母的顯示。

但是在驅(qū)動(dòng)液晶的時(shí)候有個(gè)重要問題需要注意，COM口與SEG之間必須加上對(duì)稱的交流電壓，以保證加到LCD兩端的交流電壓平均值為零。過大的直流電壓會(huì)使液晶材料迅速分解，大大縮短LCD的工作壽命。因此，要求直流分量越小越好，至少應(yīng)小于100mV。這也是LCD與段式LED最大的不同之處。

與LED的顯示類似，LCD要顯示出來有一定的門限電壓，高于這個(gè)電壓則會(huì)提高“亮度”，在LCD中一般稱之為對(duì)比度，低于這個(gè)門限電壓則完全不顯示。這個(gè)們限電壓在制作好的時(shí)候一般被稱之為BIAS(偏置)。一般制作好的LCD屏幕，會(huì)告訴你一個(gè)驅(qū)動(dòng)條件參數(shù)，類似：1/4 duty 1/3BIAS 這個(gè)BIAS即是這里的偏置，1/3是指偏置電壓為工作電壓的1/3。Duty是指驅(qū)動(dòng)周期，有多少個(gè)COM，驅(qū)動(dòng)該LCD就需要多少個(gè)周期

三、基于STM8S的LCD驅(qū)動(dòng)電路

通過上面的分析，我們知道驅(qū)動(dòng)LCD需要在COM口和SEG口不斷產(chǎn)生相反的且大于BIAS的電壓差，同時(shí)要保證不工作的SEG口與COM電壓不能大于BIAS。在一般應(yīng)用中，嵌入式系統(tǒng)會(huì)選擇專門LCD驅(qū)動(dòng)芯片來驅(qū)動(dòng)LCD屏幕，這些芯片一般是通過SPI通信控制的。但在一些特殊的對(duì)成本敏感的項(xiàng)目中，我們其實(shí)也可以通過STM8S來直接驅(qū)動(dòng)LCD屏幕，此時(shí)就需要巧妙的設(shè)計(jì)一些外部電路，來解決單片機(jī)只能產(chǎn)生兩種邏輯電平的問題了。

3.1 STM8s外部電路

COM口：

我們在COM外設(shè)計(jì)如下電路

該電路使得COM口通過不同的輸出模式，能輸出5種不同的電壓：

3.3V：

設(shè)置COM口為推挽輸出，并輸出高。

3.3V * 3/4：

設(shè)置COM口為浮空輸入，將BIAS引腳設(shè)置為推挽輸出，同時(shí)輸出高。

3.3V* 1/2：

將COM口與BIAS口都設(shè)置為浮空輸入。

3.3V*1/4：

設(shè)置COM口為浮空輸入，將BIAS引腳設(shè)置為推挽輸出，同時(shí)輸出低。

0V：

設(shè)置COM口為推挽輸出，并輸出低。

SEG口：

我們在SEG口電路設(shè)計(jì)如下

該電路使得SEG口通過不同的輸出模式，能輸出5種不同的電壓：

3.3V：

設(shè)置SEG口為推挽輸出，并輸出高。

3.3V* 1/2：

將SEG口設(shè)置為浮空輸入。

0V：

設(shè)置SEG口為推挽輸出，并輸出低。

四、適合單片機(jī)的LCD驅(qū)動(dòng)方式

以1/2 BIAS 1/4duty的LCD為例

驅(qū)動(dòng)他大概有2種方式。

兩種方式的COM口電平如下：

1.

我建議使用第二種方式來驅(qū)動(dòng)LCD，因?yàn)榈诙N方式在單片機(jī)程序中更容易實(shí)現(xiàn)，占用的資源更少，更符合程序設(shè)計(jì)的習(xí)慣。

再來說說SEG口，對(duì)于1/2BIAS的LCD，當(dāng)COM口為高時(shí)，選定的SEG口為低，當(dāng)COM口為低時(shí)，選定的SEG口為高。不現(xiàn)實(shí)的SEG口保持與COM口相同的電平即可，此時(shí)其他的COM口都為1/2VCC，不高于門限電壓，不會(huì)使得其他液晶顯示。

但是若LCD為1/3BIAS的，此時(shí)就不可以按1/2BIAS的方式來驅(qū)動(dòng)，因?yàn)楫?dāng)電壓為1/2時(shí)已經(jīng)大于他的門限電壓，若還按照上面方式，則會(huì)留下殘影(就是對(duì)比度很低的液晶顯示)。

此時(shí)，驅(qū)動(dòng)方式為，當(dāng)選定的COM口電壓為VCC時(shí)，將其他COM的電壓全為3/4 VCC，選定的SEG口全部為1/2VCC，未選定的SEG口電壓也為VCC。反之，當(dāng)選定的COM口電壓為0時(shí)，將其他COM的電壓全為1/4 VCC，選定的SEG口全部為1/2VCC，未選定的SEG口電壓也為0.這種方式可以避免殘影產(chǎn)生，其他方式均會(huì)產(chǎn)生殘影。