【文章內(nèi)容簡介】 字符是由 5 7或 5 11點陣塊實現(xiàn)的 , 但無法顯示漢字和復雜圖形。 點陣字符型液晶顯示模塊的通用性好 , 一方面是它能適用各種領域 , 另一方面是不同廠家、 不同型號的模塊所用控制器相同或相互兼容 , 主要區(qū)別僅是可顯示字符數(shù)、 屏幕大小、 點陣大小不同 , 使用方法和軟件基本相同。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 點陣圖形液晶顯示模塊可以混合顯示西文字符、 符號、 漢字、 圖形等 , 靈活性好 , 一般用于要求顯示漢字、 圖形、 人機交互界面等內(nèi)容復雜的儀器設備。 不同廠家、 不同型號的點陣圖形液晶顯示模塊所使用的控制器可能不同 , 因而相應的接口電路、 接口特性、 指令系統(tǒng)也有所不同 , 使用時除需選擇點陣數(shù)、 尺寸外 , 還要注意所選控制器的型號。 從上面的介紹可看出 , 不同的液晶顯示模塊其顯示性能和顯示控制是有較大區(qū)別的 , 應用中應根據(jù)不同的顯示要求進行靈活選取。 本書僅以點陣字符型液晶顯示模塊為例 , 介紹其原理、 組成和應用。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3. 字符型液晶顯示模塊 LCM的組成與工作原理 1) 字符型液晶顯示模塊 LCM的組成 點陣字符型液晶顯示模塊包括液晶顯示器件、 控制器、 字符發(fā)生器、 譯碼驅動器等部分 , 可以直接與單片機接口或者掛接在其總線上 , 接口電路設計較為簡單。 控制器和譯碼驅動器對液晶顯示模塊進行顯示驅動控制 , 一般將二者組合在一起 , 做成專用集成電路。 字符發(fā)生器可提供常見的 192個字符庫 , 包括英文大小寫字母、 阿拉伯數(shù)字、 特殊字符或符號 , 固化在其內(nèi)部 ROM中 , 有時還可根據(jù)用戶需要內(nèi)置 RAM, 由用戶自行設計字符和符號 , 進行字符擴充。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2) 字符型液晶顯示模塊 LCM的工作原理 在字符型液晶顯示模塊中 , 字符發(fā)生器產(chǎn)生的點陣字符模塊是由 5 5 8或 5 11的一組組點陣像素排列而成的 , 相鄰位間有一定的間隔 , 相鄰行間也有一定的間隔 , 所以不能顯示圖形。 在點陣圖形液晶顯示模塊中 , 其點陣像素連續(xù)排列 , 行和列在排布中均沒有空隔 , 因而可以顯示連續(xù)、 完整的圖形和漢字。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 字符型液晶顯示模塊在顯示字符時 , 被顯示的每個字符都有一個對應的十六進制代碼 , 液晶顯示模塊從處理器得到此代碼 , 并把它存儲到顯示數(shù)據(jù) RAM中 , 字符發(fā)生器根據(jù)此代碼產(chǎn)生相應的點陣圖形。 代表字符在液晶顯示屏上位置的地址是通過數(shù)據(jù)總線 , 由微處理器送到液晶顯示模塊的指令寄存器中 , 每個字符代碼送入液晶顯示模塊以后 , 液晶顯示模塊將顯示地址自動加 1或減 1。 使用一些指令 , 可以使液晶顯示模塊實現(xiàn)清除顯示 , 光標恢復初始位置 , 開 /關顯示及光標、 閃爍字符、 移動光標等功能。 液晶顯示模塊可以采用上電復位 , 也可以采用軟件編程的方法來復位。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 字符型液晶顯示模塊 LCM的引腳及說明 字符型液晶顯示模塊的應用很廣泛 , 在電子表、 單片機應用系統(tǒng)、 傳真機、 電動玩具中經(jīng)常使用這類液晶顯示器。 在實際使用中 , 字符型液晶顯示模塊上常采用內(nèi)置式HD44780驅動控制器的集成電路。 下面先對 HD44780驅動控制器的特點和電路特性進行介紹 , 然后介紹內(nèi)置該控制器的字符型液晶顯示模塊的應用。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 1. HD44780驅動控制器的電路特性和設計特點 1) 電路特性 HD44780集成電路是集驅動器和控制器于一體 , 專門用于字符型液晶顯示模塊的顯示控制驅動的集成電路 , 它是字符型液晶顯示模塊控制器的典型集成電路。 該集成電路對外引出 80個引腳 , 采用 FP 80扁平塑料外殼形式的封裝 , 使用時通常已組裝在相應的液晶顯示模塊內(nèi)部。 因此 , 用戶可以不考慮其各個引腳的名稱、 功能、 用法和相應的電路連接 , 但必須了解其指令系統(tǒng)、 主要設計特點、 內(nèi)部結構及工作原理。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2) 主要設計特點 (1) HD44780集成電路具有驅動 40 16點陣液晶像素的能力 , 還可通過外接驅動電路擴展成 360列驅動。 (2) 其顯示緩沖區(qū)與用戶自定義的字符發(fā)生器 RAM 全部內(nèi)置在集成電路中。 (3) 接口可選擇 8位數(shù)據(jù)傳輸和 4位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式。 (4) 可使用簡單而功能較強的指令實現(xiàn)字符移動、 閃爍等顯示功能。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3) HD44780集成電路的內(nèi)部結構及工作原理 HD44780集成電路的內(nèi)部結構如圖 。 在 HD44780集成電路的內(nèi)部集成了輸入 /輸出緩存器、 指令寄存器 (IR)、 指令解碼器 (ID)、 地址計數(shù)器 (AC)、 數(shù)據(jù)寄存器 (DR)、 80 8位數(shù)據(jù)顯示 RAM(DDRAM)、 192 8位字符產(chǎn)生器ROM(CGROM)、 光標閃爍控制器、 并行 /串行轉換電路等 11個單元電路。 下面結合 HD44780集成電路的內(nèi)部結構來分析HD44780中各功能框的工作原理。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 3) HD44780集成電路的內(nèi)部結構及工作原理 HD44780集成電路的內(nèi)部結構如圖 。 在 HD44780集成電路的內(nèi)部集成了輸入 /輸出緩存器、 指令寄存器 (IR)、 指令解碼器 (ID)、 地址計數(shù)器 (AC)、 數(shù)據(jù)寄存器 (DR)、 80 8位數(shù)據(jù)顯示 RAM(DDRAM)、 192 8位字符產(chǎn)生器ROM(CGROM)、 光標閃爍控制器、 并行 /串行轉換電路等 11個單元電路。 下面結合 HD44780集成電路的內(nèi)部結構來分析HD44780中各功能框的工作原理。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 HD44780集成電路的內(nèi)部結構圖 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (1) 數(shù)據(jù)顯示 RAM(Data Display RAM, DDRAM)。 這個存儲器用來存放所要顯示的數(shù)據(jù) , 只要將標準的 ASCII碼放入 DDRAM 中 , 內(nèi)部控制電路就會自動將數(shù)據(jù)傳送到顯示器上。 例如 , 要液晶顯示器顯示字符“ C”, 只需將 ASCII碼 43H存入 DDRAM中就可以了。 DDRAM有 80字節(jié) {比特 (bit) }空間 , 總共可顯示 80個字 (每個字為 1個字節(jié) {比特 } ), 其存儲地址和實際顯示位置的排列順序與字符型液晶顯示模塊的型號有關。 不同類型的字符型液晶顯示模塊顯示位置、 地址之間的對應關系見表 。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 表 不同類型的液晶顯示模塊顯示位置、 地址之間的對應關系 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (2) 字符產(chǎn)生器 ROM(Character Generator ROM, CGROM)。 這個存儲器儲存了 192個 5 7點陣字符 , CGROM中的字符要經(jīng)過內(nèi)部的轉換才會傳到顯示器上 , 只能內(nèi)部讀出，不能寫入。 字符的排列方式、 字符碼與標準的 ASCII碼相同 , 例如 , 字符碼 31H為字符“ 1”, 字符碼 43H為字符“ C”。 (3) 字符產(chǎn)生器 RAM(Character Generator RAM, CGRAM)。 這個存儲器是供用戶儲存自己設計的特殊字符碼的 RAM, 共有512位 (64 8位 )。 但用戶只能用 8 8位做 CGRAM。 一個 5 7點陣字型為 8 8 位 , 所以 CGRAM 最多可存 8個字符。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (4) 指令寄存器 (Instruction Register, IR)。 指令寄存器負責儲存微處理器要寫給字符型液晶顯示模塊的指令碼。 當處理器要發(fā)一個命令到指令寄存器 IR時 , 必須要控制字符型液晶顯示模塊的 RS、 R/W 與 E這三個引腳 , 當 RS及 R/W 的引腳信號為低電平“ 0”, E引腳信號由高電平“ 1”變?yōu)榈碗娖健?0”時 , 就會把 DB0~DB7引腳上的數(shù)據(jù)存入 IR指令寄存器。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (5) 數(shù)據(jù)寄存器 (Data Register, DR)。 數(shù)據(jù)寄存器負責微處理器要寫到 CGRAM或 DDRAM的數(shù)據(jù) , 或者存儲微處理器要從數(shù)據(jù)顯示 RAM(DDRAM)讀出的數(shù)據(jù)。 因此 , 數(shù)據(jù)寄存器 DR可視為一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū) , 它是由字符型液晶顯示模塊的RS、 R/W 與 E三個引腳來控制的。 當 RS與 R/W 引腳信號為 1, E引腳信號由“ 0”變?yōu)椤?1”時 , 字符型液晶顯示模塊會將 DR數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)從 DB0~DB7輸出 , 以供讀取 。 當 RS引腳信號為“ 1”、 R/W 引腳信號為“ 0”, E引腳信號由“ 0”變?yōu)椤?1”時 , 就會把 DB0~DB7引腳上的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)寄存器。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (6) 忙碌信號 (Busy Flag, BF)。 忙碌信號的作用是告訴微處理器 , 字符型液晶顯示模塊內(nèi)部是否忙著處理數(shù)據(jù) , 當BF=1時 , 表示字符型液晶顯示模塊內(nèi)部正在處理數(shù)據(jù) , 不能接受微處理器送來的指令或數(shù)據(jù)。 字符型液晶顯示模塊設置 BF是因為微處理器處理一個指令時間很短 , 所以微處理器要寫數(shù)據(jù)或指令到字符型液晶顯示模塊之前 , 必須先查看 BF是否為 0。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 (7) 地址計數(shù)器 (Address Counter, AC)。 地址計數(shù)器的作用是負責記錄寫到 CGRAM或 DDRAM數(shù)據(jù)的地址 , 或從CGRAM或 DDRAM讀取數(shù)據(jù)的地址。 使用地址設定指令寫到指令寄存器后 , 地址數(shù)據(jù)會經(jīng)過指令解碼器存入地址計數(shù)器中。 當微處理器從 DDRAM或 CGRAM 讀取數(shù)據(jù)時 , 地址計數(shù)器將按照微處理器對字符型液晶顯示模塊的設定值自動進行修改。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 2. 內(nèi)置 HD44780驅動控制器的字符型液晶顯示模塊的引腳信號 字符型液晶顯示模塊主要用于顯示字符、 數(shù)字、 符號 , 它是由若干個 5 7或 5 11點陣字符組成的 , 每一個點陣字符都可以顯示一個字符 , 點陣字符之間空有一個點距和行距的距離。 目前常用的有 16字 1行、 16字 2行、 20字 2行 和 40字 2行等字符型液晶顯示模塊 , 雖然這些字符型液晶顯示模塊顯示的字數(shù)各不相同 , 但都具有相同的輸入與輸出接口。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 內(nèi)置 HD44780驅動控制器的 字符型液晶顯示模塊的引腳排列 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 圖 16字 2行字符型液晶顯示模塊 , 該模塊采用的驅動控制器為 HD44780及其兼容集成電路。 從前面的介紹可知 , 雖然 HD44780集成電路對外引出 80個引腳 , 但它與其他器件加工成的液晶顯示模塊對外引腳線卻只有 14條 , 應用時只需設計該 14條引腳線與微處理器的接口電路與程序。 內(nèi)置 HD44780驅動控制器的 16字 2行字符型液晶顯示模塊的引腳排列如圖 所示。 下面對其引腳信號作以介紹。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 DB7～ DB0: 8條數(shù)據(jù)線。 用于微處理器與字符型液晶顯示模塊之間交換數(shù)據(jù)或命令。 VO: 對比度調(diào)整電壓輸入端。 在使用中接可調(diào)電壓 , 如電位器的滑動端 , 用來調(diào)整液晶顯示屏的對比度。 VDD: 電源電壓輸入端。 接 +5 V單電源電壓。 VSS: 參考地端。 接工作電源參考地。 RS: 寄存器選擇輸入端。 當輸入高電平時 , 選擇數(shù)據(jù)寄存器 。 輸入低電平時 , 選擇指令寄存器。 R/W: 讀 /寫選通信號輸入端。 當輸入高電平時 , 對液晶顯示模塊進行讀操作 。 當輸入低電平時 , 對液晶顯示模塊進行寫操作。 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 E: 使能信號輸入端。 當輸入高電平時 , 可對液晶顯示模塊進行讀 /寫操作 。 當輸入低電平時 , 液晶顯示模塊不工作。 圖 字符型液晶顯示模塊的內(nèi)部框圖 第 6章 MCS–51單片機的接口與應用 LCM的命令字 在應用 LCM進行顯示控制時 , 通過其引腳線發(fā)送相應命令和數(shù)據(jù)到內(nèi)部指令寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中 , 使 LCM完成相應的顯示功能。 內(nèi)置 HD44780驅動