MSP430 I/O 口驱动段式 LCD 设计(上)

　　引言

　　本文介绍了使用 MSP430 的 GPIO 端口直接驱动 LCD(液晶显示)的方法，从而扩展了不带 LCD 控制器的 MSP430 系列产品功能和使用场合，在一些要求低成本显示的场合，本方案具有很大的使用价值。

　　简介

　　针对LCD(液晶)显示，德州仪器 MSP430 系列单片机可分为两类，一类内置 LCD 控制器，另一类不带 LCD 控制器。内置 LCD 控制器的单片机价格较高，使用成本增加。不带 LCD 控制器的单片机可配合液晶驱动芯片使用，但需增加额外的芯片，也增加了成本。本文介绍的方案，适用于不带 LCD 控制器的 MSP430 系列单片机，通过使用通用 I/O 口直接驱动 LCD 显示，其显示效果以及占用的资源和内置液晶控制器的 单片机相同。

　　市面上针对 4-COM 和 3-COM 的液晶，多是 1/3Bias 偏压方式，本设计方法适用于 1/3Bias 液 晶屏，仅仅通过端口增加分压电阻即可完成显示。1/2Bias 液晶屏的驱动设计见 http://www.ti.com/lit/zip/slaa516 。1/3 Bias LCD 使用 1/2Bias 的驱动时序，会导致显示对比度下降，显示效果不理想。

　　LCD 显示原理

　　LCD是利用液晶分子的光学特性和物理结构进行显示的一种元件。液晶分子是介于固体和液体之间的一种物质，多呈长棒状大分子形态，在自然形态下，液晶分子排列没有规则，具有光学各向异性的特点，不透光;在电(磁)场作用下，液晶分子排列规则，光学各向同性，可透光。将液晶分子灌入精良加工的开槽平面，液晶分子大致会顺着槽排列。假如那些槽非常平行，液晶分子也大致平行。

　　整个 LCD 面板由上下玻璃基板和偏振片组成，两个偏振片互相垂直，分别放在两层玻璃基板 的外侧。在玻璃基板内侧平面刻有可灌入液晶的细槽，每一块玻璃基板上的细槽完全平行，但两块玻璃基板上的细槽互相垂直。这样，在自然状态下(加在液晶面板两侧电压为 0)，光线从一 侧偏振片射出，经液晶扭转 90º后从另一偏振片完全射出，液晶面板透光，观察者看到的液晶没有点亮(液晶段暗)。当在玻璃基板间加上交流电压后，液晶分子的排列方向改变，两片玻璃基板间液晶分子呈平行排列，光线经一侧偏振片射出后，经过液晶分子方向不发生改变，由于两偏振片对光线选择角度互相垂直，所以，此情况下，光线无法射出另一偏振片，液晶不透光，观察者看到的液晶呈点亮状态(液晶段亮)。液晶面板的电极通过一种 ITO 的金属化合物蚀刻在上下玻璃基板上。这样通过在上下玻璃基板电极间施加不同的交流电压，即可实现液晶显示的两种基本状态亮(On)和暗(Off)。液晶显示原理如图 1 所示。