段码液晶屏学习应用笔谈

液晶显示屏，英文简称LCD，全称为Liquid Crystal Display。

LCD从类型上分：有TN型LCD,STN型LCD和TFT型LCD等。

不同类型LCD差别：

	TN型	STN型	TFT型
驱动方式	单纯矩阵驱动之扭曲向列型	单纯矩阵驱动之超扭曲向列型	主动矩阵驱动
视角大小	视角+30度	视角+40度	视角+70度
画面对比	最小	中等	最大
反应速度	最慢（无法显示动画）	中等	最快
显示品质	最差	中等	最佳
颜色	单色	单色及彩色	彩色
价格	最低	中等	较高
功能	仅能显示单色及一些单一的文字和数字显示	面向对比强烈与画面转换反应时间较快的商品。	显示反应速度更快，适用于动画及显像显示

“段码液晶屏”只是液晶屏的用户对于某一类液晶显示屏的一种叫法，从而来区别于点阵型的液晶屏，故段码液晶屏并不是一个很严格的表述或者分类，主要起源于早期液晶显示屏在开始应用的时候，主要是用来替代LED数码管的，现在，一般都将非点阵类的液晶屏均统称为段码液晶屏。这里是引用

一.段码液晶屏的主要参数

• 材质：TN，HTN，STN，BTN（即VATN），FSTN等材质
• 显示模式：正显，负显
• 偏光片类型：全透型，半透型，反射型
• 连接方式：金属插脚连接，导电胶条连接，热压纸连接，FPC软线连接
• 工作电压：通常设定的工作电压在3~5V之间， LCD功耗约10μA
• 工作温度：可根据LCD的工作环境设定温度范围，最宽温约-35℃~85℃

二.段码液晶屏实现原理

段码屏中的每个段，都填充了一种特殊的液态晶体。在电场的作用下，晶体的排列方向会发生扭转，因而改变其透光性，从而可以看到显示的内容；要使晶体发生扭转，必须要在电极两端施加大于阀值的电压，才可以显示内容。

所以要使LCD段码屏驱动，我们需要关注三个参数：工作电压、Duty（占空比）和BIAS（偏压比）。

• 工作电压：段码屏驱动的最大允许电压；通常设定的工作电压在3~5V之间， LCD功耗约10μA。

• Duty（占空比）：也称为 COM 数；由于 STN/TN 的 LCD 一般是采用时分动态扫描的驱动模式，在此模式下，每个 COM 的有效选通时间与整个扫描周期的比值即占空比(Duty)是固定的，等于 1/COM 数。

• BIAS（偏压比）：一般来讲，Bias 是以最低一档与输出最高电压的比值来表示。偏压比是调节显示的黑色明亮字符和周围液晶点间的对比度。其中阀值电压一般等于工作电压*偏压比；如：3V工作电压，1/3偏压比，阈值电压大约是3V/3=1V。在实际使用中，为保证显示效果良好，通常给电极两端加的电压差接近LCD的工作电压；若要不显示，通常给电极两端加的电压差接近0V。

一般而言，Bias 和 Duty 之间是有一定关系的，duty 数越多，每根 COM 对应的扫描时间变短，而要达到同样的显示亮度和显示对比度，VON的电压就要提高，选电平和非选电平的差异需要加大，即 Bias 需要加大，网上可以找到一个经验公式

需要特别注意的是，液晶分子是需要用交流信号来驱动的，不可将直流电压长时间的加在电极两端，否则，会影响液晶分子的电气化学特性，引起显示效果模糊，使用寿命减少的后果，而且其破坏性是不可恢复。

三.段码液晶屏驱动实现方式

常见的几种方案：

1、MCU+专用的LCD显示驱动芯片。常用的驱动芯片有HT1621、HT1622等，对应的偏压比有1/2、1/3、1/4。MCU和驱动芯片间以串口通信为主，可以选择相对脚位少的、资源少点的MCU。

2、MCU自带液晶驱动外设。这种方案选择的偏压比常见的为1/3、1/4，主要看MCU本身的资源配置，而且外围电路很简单。

3、MCU本身不带LCD驱动功能，直接用IO口模拟驱动，但偏压比只能选择1/2，而且需要在COM口加上拉、下拉各1个电阻,同时，MCU的IO口可设置为推挽输出和浮空输入的状态。只适用点数较少的液晶屏。

下面主要介绍MCU直接用IO口模拟驱动LCD的方法：

硬件上：外围需要在COM和SEG口上加上拉、下拉各一个电阻，阻值一般为100K~200K，MCU的IO口可设置为推挽输出和浮空输入的状态。

液晶屏处在不显示状态：所有COM口和PIN口都设置为浮空输入。

下面我们以下图为例，说明下怎么驱动显示’1‘这个数字。

要显示’1‘，就是将3B和3C两段液晶点亮。由下图可知，这两段关联着PIN1、COM2和COM3。

COM根据一定的周期，循环切换输入态和输出态，输出恒定时间的高电平和低电平。

PIN1默认为输入态，在COM2输出高电平时，输出低电平；在COM2输出低电平时，输出高电平；在COM3输出高电平时，输出低电平；在COM3输出低电平时，输出高电平。

• 输出波形参考下图
  认为输入态，在COM2输出高电平时，输出低电平；在COM2输出低电平时，输出高电平；在COM3输出高电平时，输出低电平；在COM3输出低电平时，输出高电平。

• 输出波形参考下图