STC 应用文档 用 STC 系列 MCU 的 IO 直接驱动段码 LCD 2014-6-19 V2.0
用 STC 系列 MCU 的 IO 口直接驱动段码 LCD
日 期：2014-6-19
版 本：V2.0
当产品需要段码 LCD 显示时，如果使用不带 LCD 驱动器的 MCU，则需要外接 LCD 驱动 IC，这会增
加成本和 PCB 面积。事实上，很多小项目，比如大量的小家电，需要显示的段码不多，常见的是 4 个 8
带小数点或时钟的冒号“：”，这样如果使用 IO 口直接扫描显示，则会减小 PCB 面积，降低成本。
但是，本方案不合适驱动太多的段（ 占用 IO 太多），也不合适非常低功耗的场合。
段码 LCD 驱动简单原理：如图 1 所示。
LCD 是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
而可以看到显示内容。LCD 有一个扭转阀值，当 LCD 两端电压高于此阀值时，显示内容，低于此阀值时，
不显示。通常 LCD 有 3 个参数：工作电压、DUTY（对应 COM 数）和 BIAS（即偏压，对应阀值），比
如 4.5V、1/4 DUTY、1/3 BIAS，表示 LCD 显示电压为 4.5V，4 个 COM，阀值大约是 1.5V，当加在某段
LCD 两端电压大于 1.5V 时（一般加 4.5V）显示，而加 1.5V 时不显示。但是 LCD 对于驱动电压的反应不
是很明显的，比如加 2V 时，可能会微弱显示，这就是通常说的“鬼影”。所以要保证驱动显示时，要大于
阀值电压比较多，而不显示时，要用比阀值小比较多的电压。
注意：LCD 的两端不能加直流电压，否则时间稍长就会损坏，所以要保证加在 LCD 两端的驱动电压
的平均电压为 0。LCD 使用时分割扫描法，任何时候一个 COM 扫描有效，另外的 COM 处于无效状态。
驱动 1/4Duty 1/2BIAS 3V 的方案电路见图 1，LCD 扫描原理见图 3，MCU 为 3V 工作，用双向口做
COM，PUSH-PULL 或 STANDARD 输出口接 SEG，并且每个 COM 都接一个 47K 电阻到一个电容，RC
滤波后得到一个中点电压。在轮到某个 COM 扫描时，设置成 PUSH-PULL 输出，如果与本 COM 连接的
SEG 不显示，则 SEG 输出与 COM 同相，如果显示，则反相。扫描完后，这个 COM 的 IO 就设置成高阻，
这样这个 COM 就通过 47K 电阻连接到 1/2VDD 电压，而 SEG 继续输出方波，这样加在 LCD 上的电压，
显示时是+-VDD，不显示时是+-1/2VDD，保证了 LCD 两端平均直流电压为 0。
驱动 1/4Duty 1/3BIAS 3V 的方案电路见图 4，LCD 扫描原理见图 5，， MCU 为 5V 工作，SEG 线通
过电阻分压输出 1.5V、3.5V，COM 线通过电阻分压输出 0.5V、2.5V（高阻时）、4.5V。在轮到某个
COM 扫描时，设置成 PUSH-PULL 输出，如果与本 COM 连接的 SEG 不显示，则 SEG 输出与 COM 同相，
如果显示，则反相。扫描完后，这个 COM 的 IO 就设置成高阻，这样这个 COM 就通过 47K 电阻连接到
2.5V 电压，而 SEG 继续输出方波，这样加在 LCD 上的电压，显示时是+-3.0V，不显示时是+-1.0V，完全
满足 LCD 的扫描要求。
当需要睡眠省电时，把所有 COM 和 SEG 驱动 IO 全部输出低电平，LCD 驱动部分不会增加额外电流。
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