PIC单片机驱动LCD模块的设计

偏置电压是通过使用外部梯形电阻网络（电路见下图）而产生。因为梯形电阻网络连接在VDD和Vss之间，所以会有电流通过梯形电阻网络，电流大小与电阻成反比。也就是说，电阻越大，通过梯形电阻网络的电流就越小。如果使用10kΩ电阻，且VDD=5V，则梯形电阻网络将不断消耗166μA的电流。这对于一些使用电池供电的应用来说是很大的电流。

如何最大程度增大电阻，而又不会对显示质量产生负面影响？一些基本的电路分析可以帮助确定梯形网络中电阻增大的程度。

LCD模块实际上就是一个模拟多路开关，它交替地将LCD电压连接到各个段和公共引脚（段电极和公共电极交叉于每一个LCD像素点）。LCD像素可用电容进行模拟。梯形电阻网络中的每个分接点可以用戴维南（Thevenin）等效电路进行模拟。对于VLCD3和VLCD0，戴维南电阻为0；如它不为0的两种情况，即对于VLCD2和VLCD1。

电路可以简化为如下图所示的电路。

RSW是段多路开关的电阻；RCOM是公共多路开关的电阻。

对于戴维南电阻不为0的情况，戴维南电压等于2/3 VDD或1/3 VDD。戴维南电阻等于梯形电阻网络上部和下部的串联电阻，其估算电阻的等效电路见右图所示。

例如．可以用RC电路来模拟单个像素的驱动器，在该电路中电压在0V～VLCD2之间切换。对于LCD和PIC单片机，可以估算段和公共开关电路的电阻分别大约为4.7kΩ和0.4kΩ。可以看到，经过像素的电压从0变为VTH的时间将取决于像素的电容和总电阻，而梯形电阻网络戴维南电阻构成了总电阻最主要的部分。

经过像素（等效电路见下图所示）的电压的阶跃响应遵循以下公式：

通过处理公式．可以看到，像素电压达到偏置电压98%所需的时间等于4个时间常数（其阶跃响应见左图）。

现在，需要估算电容。电容大小正比于像素的面积。我们可以测量像素的面积，并根据以下公式估算电容。很显然，较大的显示器（如数字墙钟）将具有较大的像素和较高的电容。

希望时间常数远小于LCD驱动波形的周期，以便最大程度地减少在VPIXEL上升到VTH的时间段内出现一个以上的LCD驱动波形的可能性。如果希望RC等于100μs，那么总电阻可以根据以下公式计算：

RTOTAL=l00μs/45pF=2.22MΩ

RTH=2.22MΩ-5.1kΩ≈2.2MΩ

LCD模块内的开关电路电阻相对于该电阻来说很小，所以梯形电阻网络在VLCD2和VLCD1时的戴维南电阻可以视为就是RTOTAL。然后，可以计算R的值，从而得到正确的戴维南电阻。

R=3RTH/2=3.3MΩ

现在．可以计算通过梯形电阻网络的电流（假设使用3.3MΩ的电阻）。

RLADDER=9.9MΩ，ILADDER=5V/9.9M=0.5μA

使用该过程估算梯形电阻网络的最大电阻值，将可以显着降低LCD应用的功耗。不要忘记观察显示屏在其工作条件下（如温度、电压，甚至是湿度）的显示情况．以确保对比度和显示质量良好。