LCD動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7231原理與應(yīng)用
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摘要：MAX7231是MAXIM公司生產(chǎn)的新型液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片，它體積小、功耗低、外形美觀、價(jià)格低廉?？蓮V泛應(yīng)用于便攜式儀表、通信設(shè)備以及醫(yī)藥設(shè)備等系統(tǒng)顯示部分中。本言語介紹了該芯片的原理以及它和單片機(jī)的接口應(yīng)用。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/225747.htm關(guān)鍵詞：LCD MAX7231 單片機(jī)
1 概述
液晶顯示器（LCD）以其功耗低、體積小、外形美觀、價(jià)格低廉等多種優(yōu)勢在儀器儀表產(chǎn)品中得到越來越多的應(yīng)用。與發(fā)光二極管（LED）相比，它雖然存在驅(qū)動(dòng)電路邏輯比較復(fù)雜、較難與單片機(jī)接口等缺點(diǎn)。但是，隨著近年來大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，這些缺點(diǎn)已經(jīng)克服。目前，液晶顯示已經(jīng)進(jìn)入成熟階段并被大量應(yīng)用于便攜式儀表等系統(tǒng)中。
驅(qū)動(dòng)液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)芯片有段式、字符點(diǎn)陣和圖形點(diǎn)陣等幾種形式。對于數(shù)字顯示為主的儀器儀表，一般適宜于采用段式液晶顯示。本文介紹的MAX7231是美國MAXIM公司生產(chǎn)的新型段式液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片可驅(qū)動(dòng)8位7段LCD，并可直接與單片機(jī)接口。
該芯片的主要特點(diǎn)如下：
●工作電壓為4.5～5.5V；
●采用并行輸入模式；
●內(nèi)含振蕩器，產(chǎn)生的顯示驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的最大頻率為120Hz，典型值為90Hz；
●具有動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式，1/3偏壓；
●最低功耗為0.5W，非常適用于電池供電的裝置以及電源消耗要求比較嚴(yán)格的微處理器控制下的便攜式儀表；
●每個(gè)顯示位可獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)兩個(gè)小黑點(diǎn)，顯示布局靈活方便。
圖1為驅(qū)動(dòng)電壓的調(diào)節(jié)電路。
2 MAX7231引腳說明
MAX7231采用40引腳DIP封裝，引腳說明如表1所列。
表1 MAX7231的引腳功能
| 引腳號(hào) | 名 稱 | 功能說明 |
| 30～31 | AN1～AN2 | 小點(diǎn)1控制點(diǎn)，小點(diǎn)2控制位 |
| 32～35 | DB0～DB3 | 4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入，BDO為最低位， BD3為最高位 |
| 37～39 | A0～A2 | 3位LCD顯示位地址編碼輸入，A0為最低位，A2為最高位 |
| 1 | CS | 片選 |
| 2 | Vdisp | 顯示電壓設(shè)置引腳 |
| 3～5 | COM1～COM3 | 驅(qū)動(dòng)顯示器背電極 |
| 6～29 | （XYZ）8組 | 筆段驅(qū)動(dòng)輸出8組每組3個(gè) |
| 40 | V+ | 正電源電壓+5V |
| 36 | GND | 地線 |
3 MAX7231的原理及使用
3.1 調(diào)節(jié)顯示驅(qū)動(dòng)電壓
MAX7231的交流方波驅(qū)動(dòng)電壓的大小可以調(diào)節(jié)，因此能適用于多種液晶顯示材料，芯片內(nèi)部Vdisp(引腳2)和V+（引腳40）之間有一個(gè)內(nèi)部電阻串，可以用來產(chǎn)生3等分驅(qū)動(dòng)電壓（見圖1）.這樣，用一只20kΩ的分壓電位器連接在Vdisp和GND之間即可調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓的大小。但必須注意：Vp/3（Vp=V+-Vdisp）應(yīng)該大于所用液晶材料門檻電壓。而且，不允許Vdisp引腳電壓低于地線或高于V+，否則，可能損壞MAX7231.另外，這種調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓的方法只適用于芯片工作溫度在±5℃的變化范圍之內(nèi)，這是因?yàn)樾酒瑑?nèi)部的電阻具有溫度體系數(shù)的原因。
3.2 LCD典型的連接方式
MAX7231的輸出引腳適用于3背電極結(jié)構(gòu)和3筆段電極結(jié)構(gòu)的典型7段格式LCD顯示。圖2是這兩種結(jié)構(gòu)的電極連接電路。
4 MAX7231顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)
由于LCD顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)與LED顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)不大相同，因而不能簡單地在動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式的LCD電極上加高電平或低電平，否則顯示會(huì)出現(xiàn)混亂。另一方面，LCD兩電極間不能有直流電壓，即兩電極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的平衡值應(yīng)該為零。因此，LCD顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)需要采用偏壓法，常用的偏壓法有1/2偏壓，1/3偏壓，1/4偏壓，1/7偏壓等。MAX7231驅(qū)動(dòng)信號(hào)采用1/3偏壓來進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)，掃描信號(hào)從背電極輸出，顯示信息從筆段電極輸出，其輸出波形如圖3所示（顯示信息以“Y”段線為例）。
從波形圖可見，MAX7231的背電極（行）掃描信號(hào)采用正極性脈沖。掃描信號(hào)周期由6拍組成，第一拍掃描COM1行，COM1行電壓幅值為Vp；COM2、COM3為非掃描行，電壓幅值為Vp/36；第二拍掃描COM2行，其電壓幅值為Vp，COM1、COM3為非掃描行，電壓幅值為Vp/3；第三拍掃描COM3行，電壓幅值為Vp,其它兩個(gè)的幅值為Vp/3；此外，考慮到驅(qū)動(dòng)信號(hào)不含直流信號(hào)，因此掃描一次，要保證高低電平均衡，同時(shí)，還需加上第四、五、六拍。在第四拍，使COM1電壓幅值為0。其它為2Vp/3；在第五拍，使COM2電壓幅值為0，其它為2Vp/3；在第六拍，使COM3電壓幅值為0，其它為2Vp/3。背電極（行）掃描信號(hào)的相位是固定的，與筆段電極輸出的顯示信息無關(guān)；由于背電極掃描信號(hào)采用正極性脈沖，因此，MAX7231的筆段電極（列）驅(qū)動(dòng)信號(hào)必然采用負(fù)極性脈沖輸出。對于顯示筆段，前三拍掃描行對應(yīng)的信號(hào)幅值為0，后三拍掃描行對應(yīng)的列信號(hào)幅值為Vp；對于非顯示筆段，前三拍掃描行對應(yīng)的列信號(hào)幅值為2Vp/3，后三拍掃描行對應(yīng)的列信號(hào)幅值為Vp/3。從實(shí)際效果看，這樣的驅(qū)動(dòng)信號(hào)能提高顯示清晰度，且能延長LCD的使用壽命。
5 筆段譯碼與位選擇碼方式
MAX7231通過數(shù)據(jù)線AN2，AN1，BD3～BD0編程選擇顯示筆段，并通過地址線A3～A0進(jìn)行位選。其選擇格式如表2所列。
表2 MAX7231的譯碼選擇格式
| AN2 | AN1 | 顯示 | ||
| 0 | 0 | 8 | ||
| 0 | 1 | 8 | ||
| 1 | 0 | 8 | ||
| 1 | 1 | 8 | ||
| BD3 | BD2 | BD1 | BD0 | 顯示輸出（十六進(jìn)制） |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 8 |
| 1 | 01 | 0 | 1 | 9 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | A |
| 1 | 0 | 1 | 1 | B |
| 1 | 1 | 0 | 0 | C |
| 1 | 1 | 0 | 1 | D |
| 1 | 1 | 1 | 0 | E |
| 1 | 1 | 1 | 1 | F |
| A2 | A1 | A0 | 位選（8位） | |
| 0 | 0 | 0 | D1 | |
| 0 | 0 | 1 | D2 | |
| 0 | 1 | 0 | D3 | |
| 0 | 1 | 1 | D4 | |
| 1 | 0 | 0 | D5 | |
| 1 | 0 | 1 | D6 | |
| 1 | 1 | 0 | D7 | |
| 1 | 1 | 1 | D8 |
6 MAX7231與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)
MAX7231芯片可提供2條小點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入線、4條段選數(shù)據(jù)輸入線和3條位選輸入線來實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的接口，其接口連接電路如圖4所示。
MOV A，#00100100B
MOV DPTR，#80A0H；選中MAX7231且選中第6位
MAVX @DPTR，A
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