蓝桥杯—STM32G431RBT6(LCD的液晶显示，由原理及实践，配置及lcd函数)

目录

一、LCD的原理（了解）

LCD属性

OLED与LCD对比

二、使用步骤

1.引入库

2.代码部分

code.c（含详解）

code.h

main.c

效果展示

开源代码：

一、LCD的原理（了解）

LCD属性

LCD 是英文 “Liquid Crystal Display” 的缩写，中文名为 “液晶显示屏”。它是一种采用液晶控制透光度技术来实现色彩显示的设备。

• LCD 由上下电极基板之间封装的液晶材料构成。液晶分子在不加电时平行排列，上下扭曲 90°。外部入射光经过上偏振片后形成偏振光，通过平行排列的液晶材料后被旋转 90°，然后通过与上偏振片垂直的下偏振片，此时偏振光被反射板反射回来，呈现透明状态。
• 当上下电极加上一定电压时，液晶分子在电极部分转变为垂直排列，失去旋光性，从上偏振片射入的偏振光不会被旋转，光无法通过下偏振片返回，因此呈现黑色。通过在电极上制作各种文字、数字、图形，改变电压来控制液晶分子的排列，就能实现各种状态的显示。
• 结构组成2：

  • 液晶面板：包括偏振膜（分为上偏光片和下偏光片，作用类似于栅栏，根据需求阻隔光波的不同分量）、玻璃基板（分为上基板和下基板，用于夹持液晶材料）、黑色矩阵（用于分隔彩色滤光片中的红、绿、蓝三原色，防止色彩混淆和光线泄漏，也可隐藏内部电极走线或薄膜晶体管）、彩色滤光片（产生红、绿、蓝三种基色光，实现全彩色显示）、取向膜（使液晶分子能够在微观尺寸的层面上实现均匀的排列和取向）、透明电极（分为公共电极和像素电极，输入信号电压加载在两者之间）、液晶层等。
  • 背光模组：LCD 产品本身不发光，必须依赖背光模组中的光源发射才能获得显示性能。背光模块包括照明光源（主要有冷阴极荧光灯和发光二极管光源）、反射板（将光源发出的光线完全引导至导光板，减少能量损失）、导光板（将侧面光源发出的光线引导到面板的正面）、扩散片（将背光模组的侧光修正为均匀的面光源，实现光学扩散效果）、棱镜片（通过折射和全反射，将散射光线聚集到特定的角度，实现屏幕增亮的显示效果）及框架等。

• 分类方式1：
  • 按使用和显示内容分类2：
    • 字段式：与 LED 数码显示器有些相同，由长条笔划状或一些特殊固定图形与汉字显示像素组成，常见的是 7 段显示器，特殊图形与字符类的段型液晶显示屏一般要到生产厂家定做，在数字仪表、计数器、家电产品中应用较多。
    • 点阵字符式：一般是一个功能模块，由小面积的液晶显示屏和驱动电路组合而成。模块中内置有 192 种字符、数字、字母、标点符号等可显示的字型点阵图形库，提供可控制的并行或串行接口以及通信协议。市场上常见的通用液晶显示器有 1 行、2 行和 4 行，每行可显示 8、12、16、24 或 32 个 5×7 点阵字符。
    • 点阵图形式：具有比点阵式液晶显示器更大的显示面积，点阵的大小从 80×32 到 1024×768 不等。具有良好的显示灵活性和较大的自由度，可以显示各种图形、字符和汉字等，但控制较为复杂，硬件连线较多，占用单片机的资源也较多。
  • 按物理结构分类：主要有 TN（Twisted Nematic，扭曲向列型）、STN（Super Twisted Nematic，超扭曲向列型）、DSTN（Double-layer Super Twisted Nematic，双层超扭曲向列型）和 TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管型）等。其中，TFT-LCD 是目前的主流显示技术，具有视角大、温度范围广等优点。
  • 优点：
    • 画质清晰：能够呈现出高分辨率、高清晰度的图像和文字，画面效果好，无变形情况产生。
    • 能耗低：相比其他显示技术，如阴极射线管（CRT）显示器，LCD 的能耗较低，比较省电，适合于各种便携式电子设备1。
    • 无辐射：对人体健康的影响较小，长时间使用也不会对人体造成明显的伤害2。
    • 体积小、重量轻：便于携带和安装，适用于各种空间有限的场合，如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等1。
    • 寿命长：在正常使用情况下，LCD 的使用寿命较长，能够稳定工作较长时间。
  • 缺点：
    • 色彩表现相对较弱：与 OLED 等新型显示技术相比，LCD 的色彩饱和度和对比度相对较低，颜色不够鲜艳。
    • 视角有限：在较大的视角下，LCD 的显示效果会受到一定的影响，可能会出现颜色失真、亮度降低等问题。
    • 响应时间较长：对于快速运动的图像，LCD 的响应速度可能不够快，容易出现拖影现象。
    • 存在漏光问题：由于背光层的存在，LCD 屏幕在一些情况下可能会出现漏光现象，一般会从屏幕和边框的缝隙间露出。

OLED与LCD对比

OLED 与 LCD 在多个方面存在区别：

1. 发光原理：
   • OLED：有机发光二极管，通过有机材料涂层通电后自发光，每个像素都能独立发光、控光，无需背光源。
   • LCD：液晶显示屏，本身不发光，依靠底层白色背光板照射，通过液晶分子的扭曲向列产生电场效应来控制光的通过和阻挡，从而显示图像。
2. 厚度与重量：
   • OLED：更轻薄，因无需背光源和液晶层，可使设备做得更薄，且重量轻，利于实现产品轻薄化设计，如轻薄手机、可穿戴设备等。
   • LCD：由于有背光板等结构，整体厚度较厚，在一些对厚度要求高的设备中应用受限。
3. 对比度：
   • OLED：对比度高，能实现深邃的黑色和明亮的白色，黑色区域像素可完全关闭不发光，呈现纯粹黑色，使画面更鲜明、通透，层次感强，在显示暗场景或高对比度图像时优势明显。
   • LCD：相比之下对比度较低，背光源发光使黑色显示不够纯粹，呈现灰色，影响画面的对比度和视觉效果，暗处细节表现可能欠佳。
4. 视角1：
   • OLED：视角广，从不同角度观看，图像质量基本保持不变，色彩和亮度的衰减较小，在多人同时观看或大角度观看场景下能提供良好视觉体验。
   • LCD：视角相对较窄，偏离正面视角较大时，亮度、色彩和对比度会有明显下降，影响观看效果。
5. 响应时间123：
   • OLED：响应时间短，像素点的发光和熄灭切换速度快，能有效减少运动模糊和残影现象，在显示动态画面，如快速运动的视频、游戏等场景时，画面更清晰、流畅。
   • LCD：响应时间较长，液晶分子的转动和响应速度相对较慢，在快速切换画面时容易产生拖影，影响视觉体验。
6. 能耗123：
   • OLED：能耗较低，特别是在显示黑色或深色画面时，像素点不发光，可大幅降低电量消耗；但在高亮度显示全白画面等特定场景下，由于每个像素都处于高亮度工作状态，能耗可能较高。
   • LCD：无论显示什么内容，背光源都需持续工作，且存在一定的光透过和能量损耗，整体能耗相对较高。不过在一些低亮度使用场景下，能耗差异可能不明显。
7. 色彩表现：
   • OLED：色彩鲜艳、饱和度高，色域广，能呈现更丰富、生动的色彩，具有更好的色彩还原能力，在显示色彩丰富的图像和视频时视觉冲击力强。
   • LCD：色彩表现相对较为平实，虽然近年来技术不断进步，高端 LCD 屏幕的色彩表现也有很大提升，但在色彩鲜艳度和饱和度方面通常仍不及 OLED。
8. 寿命：

   • OLED：早期存在寿命较短的问题，有机材料的发光效率和稳定性随使用时间增长会逐渐下降，可能出现烧屏现象，即屏幕长时间显示某个静态图像后，该图像的残影会永久留在屏幕上。不过，随着技术改进，OLED 的寿命已得到一定提升。
   • LCD：一般使用无机材料，寿命相对较长，正常使用情况下，屏幕老化和性能衰减速度较慢，出现烧屏等问题的概率较低。

9. 价格：

   • OLED：制造成本较高，生产工艺复杂，且良品率相对较低，尤其是高端 OLED 屏幕，导致其价格普遍较高，常用于高端电子设备。
   • LCD：技术成熟，生产规模大，成本相对较低，价格较为亲民，在中低端电子设备中应用广泛。

10. 柔韧性：

    • OLED：柔韧性好，可实现弯曲、折叠等形态，为设计创新提供更多可能，如曲面屏、折叠屏手机等产品。
    • LCD：由于液晶层和背光层的存在，柔韧性较差，难以实现大幅度弯曲，设计形态相对受限。

11. 频闪问题：

    • OLED：在低亮度下，大多采用低频 PWM 调光方式，通过屏幕亮灭交替来调节亮度，虽然肉眼难以察觉频闪，但可能会导致部分人眼疲劳、偏头痛等问题。
    • LCD：通常采用 DC 调光或高频 PWM 调光，在正常使用情况下，频闪现象相对不明显，对人眼的影响较小。

二、使用步骤

1.引入库

STM32CUBEMX将引脚配置如下图：

2.代码部分

LCD常用函数
void LCD_SetTextColor(vu16 Color);      //LCD字体的颜色
void LCD_SetBackColor(vu16 Color);     //LCD背景板的颜色
void LCD_ClearLine(u8 Line);                 // 清除行
void LCD_DisplayStringLine(u8 Line, u8 *ptr); //在指定行显示字符串

line行号，一共10行 line0-line9

sprintf() 函数将格式化后的内容填充到一个指定的字符数组中，而不是直接输出到屏幕等输出设备。而printf() 主要用于将格式化后的信息输出到标准输出设备（如屏幕）。（需要添加头文件stdio.h）,与display string line搭配使用。

buffer 通常是指缓冲区，用于存储数据；

format 是格式字符串，指定了输出的格式；

[argument] 是要格式化的参数。

格式化输出是指按照特定的格式规则，将数据以一定的样式呈现出来的输出方式。通过格式化输出，可以使数据更具可读性和规范性，例如指定数字的显示位数、小数点位置，字符串的对齐方式等。常见的格式化输出函数如 printf()、sprintf() 等。比如说，要将一个整数以特定的格式输出，如显示为带有前导零的四位数字，这就是一种格式化输出。

code.c（含详解）

#include "headfile.h"

void led_show(uint8_t led,uint8_t mode)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET);
	if(mode)
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8<<(led-1),GPIO_PIN_RESET);
    else
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8<<(led -1),GPIO_PIN_RESET);
	
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET);

}


uint8_t Key_Scan(void)
{

	uint8_t Key_val=0;
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_0)==GPIO_PIN_RESET)
	{
	Key_val=1;
	}
	if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_1)==GPIO_PIN_RESET)
	{
	Key_val=2;
	}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_2)==GPIO_PIN_RESET)
	{
	Key_val=3;
	}if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA,GPIO_PIN_0)==GPIO_PIN_RESET)
	{
	Key_val=4;
	}
	return Key_val;
}
extern uint8_t key_rval;
uint8_t Key_up,Key_down,key_old;
uint8_t count;
void Key_Proc(void)	
{
	key_rval=Key_Scan();
	Key_down=key_rval&(key_rval^key_old);
	Key_up=~key_rval&(key_rval^key_old);
	key_old=key_rval;
	
	
	if(Key_down==1)
	{
	  count++;//如果变量 Key_down 的值等于 1，则将变量 count 的值增加 1。
//这是一个简单的条件判断和操作，用于根据特定条件来改变某个变量的值。
	}
	
}

char buf[21];//这定义了一个字符数组 buf，它可以存储长度为 20 的字符串（因为最后一个位置要留给字符串结束符 '\0'）。
void Lcd_proc(void)
{
	sprintf(buf,"      count:%d      ",count);//"count:%d" 是格式字符串，其中 %d 表示要插入一个整数变量 count 。
	//执行完这行代码后，buf 中就会存储一个包含 "count:" 和 count 的具体数值的字符串。
	LCD_DisplayStringLine(Line4,(uint8_t*)buf);//“LCD_DisplayStringLine(Line4, (uint8_t*)buf)” 表示在特定的行（Line4）上显示字符串，
	//其中字符串的内容来自于指向 uint8_t 类型的指针 buf 所指向的缓冲区。


}

code.h

#ifndef _code_h
#define _code_h
#include "stm32g4xx.h"                  // Device header

void led_show(uint8_t led,uint8_t mode);
void key_scan(void);
void Lcd_proc(void);
void Key_Proc(void);
#endif

main.c

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "headfile.h"
/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */

/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
 uint8_t key_rval;
/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
   LCD_Init();
    LCD_Clear(Red);
    LCD_SetBackColor(Blue);
	LCD_SetTextColor(White);
	LCD_DisplayStringLine(Line0,(uint8_t*)"       jinke!       ");
	
	
	//这行代码是将字符串 " jinke! " 强制转换为指向 uint8_t 类型数据的指针。

	
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  { 
   Key_Proc();
  Lcd_proc();	
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = RCC_PLLM_DIV3;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 20;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = RCC_PLLQ_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLR = RCC_PLLR_DIV2;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

效果展示

开源代码：

通过网盘分享的文件：9-TEST5-LCD配置基础.zip
链接: https://pan.baidu.com/s/1DemTy4Ddf-SMafSFxUis-Q?pwd=0820 提取码: 0820