数字显示原理

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1、数字显示原理发布:2011-09-07

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3、来源: liaozhihua 

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5、用户关注：数字电路的输出可以用字段形式、点矩阵形式或整字形式进行显示，显示器件主要有发光二极管（LED）和液晶显示器（LCD）等。（1）LED的工作原理和驱动电路LED是一种售价比较低的显示器件，如图1所示。它利用场致发光原理工作，即通过偏置某些半导体的PN结使它发光。半导体的主要成分为磷化镓、磷砷化镓等，用来产生红色、绿色（磷化镓中掺入氮等杂质）等颜色的显示。图1发光二极管这种器件的工作电压和功耗都比较低，能直

6、接与TTL／MO　　数字电路的输出可以用字段形式、点矩阵形式或整字形式进行显示，显示器件主要有发光二极管（LED）和液晶显示器（LCD）等。　　（1）LED的工作原理和驱动电路LED是一种售价比较低的显示器件，如图1所示。它利用场致发光原理工作，即通过偏置某些半导体的PN结使它发光。半导体的主要成分为磷化镓、磷砷化镓等，用来产生红色、绿色（磷化镓中掺入氮等杂质）等颜色的显示。　　图1发光二极管　　这种器件的工作电压和功耗都比较低，能直接与TTL／MOS集成电路配合使用，受温度变化的影响小，使用寿命长，坚固牢

7、靠。　　图2示出的是一种用A、B、C、D四个输人驱动LED显示的逻辑电路图。这一电路由四输人锁存器、译码器、显示控制电路和驱动级等几部分组成。D、C、B、A输人8421码，与其对应的LED显示的数字为0～9。当LE为低电平时，将输入端A、B、C、D的状态打人锁存器；LE转为高电平后，已打八的数据则锁定在触发器中。DPI为小数点控制端，当其为高电平时，小数点点亮；为低电平时，小数点熄灭。BL为显示／消隐控制端，当其为高电平时，数码及小数点无条件消稳；反之，显示。RBI用来控制无效零的消隐，按照图示逻辑，RBI

8、＝0，DPI＝0，而且锁存器内容为零，则不显示。此时，RBO输出低电平。　　图2驱动LED显示的逻辑电路框图　　若将计数部分也包括进去，则可构成图3所示电路。图中R为计数器的复位端。EN和CL为计数允许和计数脉冲输入端。当EN＝1时，CL正跳变计数；EN＝0时不计数。或者，当CL＝0时，EN负跳变计数；CL＝1时不计数。　　图3带有计数功能的驱动电路　　（2）LCD的工作原理和驱动电路液晶是一种有机化合物，这种有机物质在一定的温度范围内，既具有液体的流动性和连续性，又具有某些晶体的光学性质。LCD就是利用这

9、种物质在电场的作用下能产生特殊的电光效应而制成的。按照使用的电光效应的不同，LCD可分为动态散射效应和扭曲一向列效应两种类型；按采光方式的不同又可分为透射式和反射式。　　LCD的基本结构由内表面刻有透明电极（典型图形为7段字形）的两块平板玻璃中间注入薄薄（约10pm厚）的液晶层构成。它的上、下表面各放了一块偏振片（起偏振片、检偏振片）。下偏振片下面常常再放一块高效的反射器件，以获得良好的清晰度。　　LCD采用表面排列技术，对刻有透明电极的玻璃进行表面处理，使液晶分子在液晶盒内的排列方向呈90°扭曲。线性偏振

10、光进入扭曲的液晶盒后，偏振面旋转90°。加上电场后，由于正介电各向异性液晶分子的取向具有和电场方向排列一致的性质，故扭曲结构消失，线性偏振光可以直接通过液晶盒。去掉电场后，液晶分子的排列又恢复扭曲，使线性偏振光的偏振面旋转90°。因此，当扭曲液晶盒置于起、检偏振片之间时，改变两块偏振片的相对位置（正交或平行），就可得到白底黑字（正常开启）或黑底白字（正常关闭）的显示形式。扭曲效应LCD工作原理如图4所示，两块偏振片正交排列，故可获得白底黑字的显示形式。　　图4扭曲效应LCD工作原理　　液晶数字显示器是一种被

11、动式显示器件，它本身不发光，仅调制环境光。因此，可在室内外明亮环境中使用，而且显示的清晰度不随环境亮度的增加而减弱，在太阳光下也能清晰地显示。LCD的驱动电压低（3～6V），功耗极微（0.3～100pW），这也是LCD的主要特点。因此，LCD很适宜以CMOS电路直接驱动和用在以干电池供电的携带式数字仪表中。它的主要弱点是响应时间较长（毫秒级）、在黑暗环境中需加辅助光源才能显示。　　LCD有静态驱动和动态驱动两种驱动方式。图5是静态驱动的原理电路和接线图。前面一块玻璃板上的每一字段各有一根引出线，分别和驱动它

12、们的电路相连。后面一块玻璃板上刻有公共电极，此公共电极用另一根引出线引出。各字段和电极上的驱动电压波形为交流方波。　　图5静态驱动的原理电路和接线图　　由数字电路的理论知，异或门的输出S＝AB＋AB。式中，A为控制字段是否显示的控制信号；B为接公共电极的方波信号。当A端为“0”电平时，S端与B端同相位，该字段与公共电极之间的电平之差为0，因此不显示。当A端为“1”　　电平时，S端相位与B端相位相反，字段与公共电极