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[原创] MSP430单片机的LCD液晶模块详解:LCD、LCD_A、LCD_B、LCD_C、LCD_E

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发表于 2019-3-7 10:42 | 显示全部楼层 |阅读模式



此内容由EEWORLD论坛网友tiankai001原创,如需转载或用于商业用途需征得作者同意并注明出处





之前我们了解过了MSP430单片机的强大的串行通信模块(见《MSP430单片机中串行通信模块USART,USI,USCI,eUSCI的区别》)。今天再来了解一下MSP430强大的LCD液晶模块。
      MSP430单片机可以直接驱动段式液晶,这是MSP430系列单片机一个非常鲜明的特色。我们知道,液晶的驱动需要交流电压,如果单片机不带液晶驱动模块的话,就需要增加驱动电路,这样不但增加成本,还要增加元器件,甚至电路板的体积也要增大。而MSP430单片机的液晶驱动模块可以完美的解决这些问题。
     当然,并不是所有的MSP430单片机都带有LCD模块,目前只有MSP430x4xx系列,MSP430x6xx系列以及MSP430FR系列的部分单片机带有LCD模块。
如果我们看过MSP430单片机的选型手册,会发现带LCD模块的这几个系列单片机所能驱动的LCD的段数是不一样的。再进一步,我们去看看带LCD模块的MSP430单片机的用户指南,看到LCD模块又有LCD、LCD_A、LCD_B、LCD_C、LCD_E这几种,
下图是MSP430x4xx系列单片机的LCD模块
01.jpg
下图是MSP430x6xx系列单片机的LCD模块
02.jpg
下图是MSP430FR4xx/FR2xx系列单片机的LCD模块
03.jpg
看了上面这些,是不是一时会感到懵逼,很混乱的感觉?没关系,下面我们就来梳理一下。



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 楼主| 发表于 2019-3-7 10:43 | 显示全部楼层
首先推荐TI官方的一个资料《Designing With MSP430™ MCUs and Segment LCDs 》,在这份资料里,有关LCDLCD_ALCD_BLCD_CLCD_E这几种LCD模块的区别有着详细的介绍。
请看下面这个表格。这个表格从多方面对这几种LCD模块的特征进行了对比,并列出了每一特征下各自的特性。

04.jpg

表格中对比了不同LCD模块的以下特性的区别:最大驱动段数、多路寻址驱动数、段控制的端口选择、COM和段的灵活配置、LCD驱动时钟选择、LCD驱动时钟分频能力、中断功能、整体显示闪烁功能、可编程控制的闪烁频率、独立的段闪烁与独立内存功能、双内存显示、电阻网络型液晶偏压发生器、当使用电荷泵时,对LCDCAP上无连接电容的器件保护、带外部电压参考的充电泵电压、低功率波形模式。
    我们接下来就从这些特性里选择一些常用的、主要的特性来做一个说明。



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 楼主| 发表于 2019-3-7 10:47 | 显示全部楼层
不同的MSP430 LCD模块有不同的功能组合,所以一定要检查所使用单片机的数据手册,查看设备中有哪些LCD模块,以及有多少引脚可用于LCD输出。
这里再一次提到了单片机数据手册的重要性:要想真正掌握一种单片机,必须认真阅读它的数据手册。(我个人就不太重视这些,所以总会闹出一些简单的错误)。
1、液晶驱动方式
段式lcd使用多路复用方式(muxing)来限制控制引脚的数量。液晶显示驱动方式包括静态、2-mux、3-mux、4-mux等等,甚至可以达到8-mux。符号N-mux表示每个LCD段引脚Sx可以驱动显示段数为N段—— 这也意味着有N个公共(COMx)引脚。LCD上的每个液晶段由COMx引脚和Sx引脚的组合驱动。
多路复用方式(muxing)允许用有限的引脚控制更多的段。例如,如果有一个8-mux的LCD,那么有8个COM引脚,每个段(Sx)引脚可以驱动8段。例如,当使用带有40个Sx引脚(S0-S39)的8-mux支持的MSP430时,那么它只需要8(COMx) + 40 (Sx) = 48个引脚就可以控制320段。
一些8-mux模式的MSP430芯片可以支持320段显示。但是,一定要检查特定于该MSP430单片机的数据手册,以查看它支持多少段,因为它不仅受到LCD模块的多路复用方式(muxing)功能的限制,而且还受到该芯片可用的LCD引脚的数量的限制。


05.jpg








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 楼主| 发表于 2019-3-7 10:49 | 显示全部楼层
2、液晶控制引脚COMxSEGx
一些MSP430单片机有专用的LCD引脚-只能用于LCD
然而,一些单片机的LCD引脚与数字I/O引脚是复用的。当应用程序没有使用所有LCD引脚时,可以在软件中配置这些引脚以用于其他功能。
在具有LCD_A的模块的单片机上,可以使用LCD模块控制寄存器的相关控制位,将引脚配置为GPIOLCD引脚(每一位控制4个引脚,也就是说,一旦某一位配置为LCD引脚,则该位对应的4个引脚全部被设置为LCD引脚,即使液晶段数没有这么多,例如液晶段数只能使用该位对应的两个引脚,那么剩下的两个引脚必须空起来,不能作为I/O脚)。
在具有LCD_BLCD_CLCD_E的单片机上上,可以使用LCD_B/C/E模块寄存器中的控制位分别将每一个引脚配置为GPIOLCD功能引脚。
在带有LCD_E模块的单片机上上,LCD引脚更加灵活。在这些单片机(例如FR4xx系列)上,每个引脚不仅可以配置为GPIOLCD功能,还可以进一步配置为COMxSx 引脚。(在其他LCD模块上,预留特定的引脚为COMx引脚,其他引脚为Sx引脚)LCD_E的这种额外的可配置性允许完全可配置的LCD引脚,这意味着用户可以拥有最灵活的电路布局。这可以帮助确保液晶布局可以实现在一个电路层。此外,一些布局错误可以在软件中修复,而不必创建新的PCB设计。

06.jpg





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 楼主| 发表于 2019-3-7 10:52 | 显示全部楼层
3、电荷泵
使用电荷泵产生VLCD电压的优点是
1为液晶屏提供调节电压,使显示输出电压稳定
2可以VLCD设置为独立于DVCC的不同电压电平——这就可以做到VLCD电平为LCD显示的最佳电平,并在系统的电池耗尽时保持良好的对比度。
大多数MSP430 LCD模块(LCD_ALCD_BLCD_CLCD_E)都包含一个内置的充电泵——只有一些F4xx设备上的最早的LCD模块没有。
LCD_E模块对电荷泵电容器有不同的配置(连接在两个引脚之间,而不是直接对地)



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 楼主| 发表于 2019-3-7 10:57 | 显示全部楼层
4、LCD模块的时钟
大多数MSP430 LCD模块(LCD_ALCD_BLCD_CLCD_E)在模块中包含内部定时器,不需要使用任何时器模块只有F4xx单片机早期LCD模块需要使用基本时器模块生成计时。
液晶显示模块的时钟源源是一个可选择的时钟,然后可以进一步缩放和划分模块,以实现所需的频率。LCD频率通常是相当低的频率(<1 kHz)LCD是为公共COMx和段Sx信号生成计时的频率。
较低的频率提供较低的电流消耗,但较高的频率提供较少的闪烁显示。用户必须权衡性能和电流消耗之间的权衡,使用不同的LCD频率进行试验可以帮助确定哪些设置可以在最小电流消耗的LCD上获得可接受的外观。

07.jpg





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 楼主| 发表于 2019-3-7 11:39 | 显示全部楼层
5、LCD闪烁
大多数MSP430的LCD模块支持某种形式的闪烁。这可以是整个屏幕(LCD, LCD_A)的闪烁,也可以是单个段(LCD_B, LCD_C, LCD_E)的闪烁。对于F4xx单片机早期的LCD和LCD_A模块,可以通过在软件中设置或清除LCDSON位来手动处理全屏闪烁。


对于同时支持全屏和单个段闪烁(LCD_B、LCD_C、LCD_E)的单片机,闪烁可以在特定频率下自动发生。闪烁频率是可配置的,但必须小于帧频率。




08.jpg



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 楼主| 发表于 2019-3-7 11:42 | 显示全部楼层
6、LCD模块的低功耗特性
带有LCD_C或LCD_E模块的MSP430单片机还具有使用低功率版本的LCD波形的设置。低功率版本的波形有电压序列重新洗牌,使某些时间点分组在一起。这使得每个引脚上的开关事件更少,电流消耗更低。


下图显示了8-mux模式下波形的正常和低功率版本的示例。



09.jpg


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发表于 2019-3-7 13:00 | 显示全部楼层
好吧,原来是段码式液晶屏
专注智能产品的研究与开发,专注于电子电路的生产与制造……QQ:2912615383,电子爱好者群: void


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 楼主| 发表于 2019-3-8 16:16 | 显示全部楼层
   终于在官网找到了中文版的《使用MSP430™ MCU 和段式LCD 进行设计》,这个看起来方便多了,比我自己翻译的更准确,
01.jpg


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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-3-11 15:48 | 显示全部楼层
楼主在不~ 正好最近用430驱动段码屏时遇到了问题 想要求助一下
使用的是MSP430F449单片机 但是现在我在主函数里给液晶寄存器LCDMEM[1]赋一个个段的值时 他显示好几个段 并不受我控制 而且有鬼影现象 请问这是怎么回事呢?

点评

这种问题一般先检查电路和液晶,看是不是电路上液晶管脚有短路现象,鬼影的话,有可能是液晶质量问题,当然也有可能是液晶程序是不是时钟频率不合适  详情 回复 发表于 2019-3-11 22:35


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纯净的硅(初级)

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发表于 2019-3-11 17:20 | 显示全部楼层
存储芯片/MCU/SRAM/PSRAM/DDR/FLASH/MRAM。web.www.sramsun.com  QQ3161422826 TEL:13751192923


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 楼主| 发表于 2019-3-11 22:35 | 显示全部楼层
babyrabbit1234 发表于 2019-3-11 15:48
楼主在不~ 正好最近用430驱动段码屏时遇到了问题 想要求助一下
使用的是MSP430F449单片机 但是现在我在主 ...

这种问题一般先检查电路和液晶,看是不是电路上液晶管脚有短路现象,鬼影的话,有可能是液晶质量问题,当然也有可能是液晶程序是不是时钟频率不合适

点评

液晶没有短路;换了同规格液晶一样的现象;单片机是用的F449的开发板,基础定时器时钟配置那里 用的都是官网例子 而且和我参考的教材基本一致; 根据卖液晶的老板的说法以及自己分析 目前感觉是液晶的驱动电压可能  详情 回复 发表于 2019-3-12 13:23


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一粒金砂(中级)

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发表于 2019-3-12 13:23 | 显示全部楼层
tiankai001 发表于 2019-3-11 22:35
这种问题一般先检查电路和液晶,看是不是电路上液晶管脚有短路现象,鬼影的话,有可能是液晶质量问题,当 ...

液晶没有短路;换了同规格液晶一样的现象;单片机是用的F449的开发板,基础定时器时钟配置那里 用的都是官网例子 而且和我参考的教材基本一致;
根据卖液晶的老板的说法以及自己分析 目前感觉是液晶的驱动电压可能不太对 导致有的特别亮 有的特别暗;可是F4系列不是只需要在单片机的R03~R33 四个引脚之间接3个等值的电阻就可以了吗?可是我实测发现他们的电压并不是均分的 一开始用万用表测的结果:R03~R13之间0.3V左右;R13~R23之间0.8V左右;R23~R33之间1.3V左右 我不清楚这样是不是正确的现象 后来我用示波器看这里的电压貌似不是直流的???好像是类似于液晶驱动电压的幅值不同的方波形式 忘了在哪个资料上看过了 说是这里的四个Rx3引脚应该刚好是3等分才对
所以 现在也有些搞不清到底是哪里出问题了…… 只是怀疑R03至R33那里出问题了


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