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文檔簡介

第15章 C51液晶顯示模塊,在單片機(jī)的人機(jī)交互系統(tǒng)中,常常需要顯示系統(tǒng)運(yùn)行中的某些信息和數(shù)據(jù),例如字符、漢字或者圖形等。液晶顯示器(LCD)正好可以完成此項(xiàng)任務(wù),它是一種功耗很低的顯示器,在電子表、計(jì)算器、數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示器和液晶電視上都可以看到它的身影。液晶顯示器以優(yōu)越的性能,越來越受到各方面的重視。 在單片機(jī)系統(tǒng)中,為了應(yīng)用的方便,常使用另外一種集成度更高的顯示組件,即液晶顯示模塊。液晶顯示模塊將液晶顯示器、控制器、背光源和外部連接端口等組裝在一起,可以方便地用于需要液晶顯示的場(chǎng)合。液晶顯示模塊的英文名稱為“LCD Module”,可以簡稱為LCM。 本章主要介紹液晶顯示器以及液晶顯示模塊,并詳細(xì)介紹了常用的液晶顯示模塊控制器及其控制子函數(shù)。最后通過兩個(gè)實(shí)例,逐步詳細(xì)講解了如何使用液晶顯示模塊顯示漢字和圖形。,15.1 液晶顯示模塊概述,液晶顯示是依靠液晶來進(jìn)行數(shù)據(jù)或者圖形顯示的。液晶顯示器本身不發(fā)光,其通過調(diào)節(jié)背光的亮度來達(dá)到顯示效果,這是一種被動(dòng)顯示器。液晶顯示模塊是以液晶屏為核心,配合一定的控制電路,以達(dá)到方便使用目的的顯示組件。目前在單片機(jī)系統(tǒng)中,液晶顯示模塊的使用最為廣泛。,15.1.1 液晶顯示模塊的分類,根據(jù)液晶顯示模塊顯示功能的不同,液晶顯示模塊可以分為如下3種: 1段碼數(shù)字型 2點(diǎn)陣字符型 3點(diǎn)陣圖形型,段碼數(shù)字型液晶顯示模塊 點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊,15.1.2 液晶顯示模塊的特點(diǎn),相比其他顯示器件,液晶顯示模塊具有如下一些特點(diǎn): 顯示內(nèi)容豐富。可以顯示多行漢字、字符以及圖形等。 體積小巧。在顯示內(nèi)容相同的情況下,液晶顯示模塊體積要相對(duì)小巧,重量也輕。 功耗低。液晶顯示模塊的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極、背光電源和驅(qū)動(dòng)芯片上。因而,相對(duì)于相同的顯示面積,液晶顯示模塊的功耗比其他顯示器件要小得多。 顯示質(zhì)量高。液晶顯示模塊每一個(gè)點(diǎn)恒定發(fā)光,不需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此液晶顯示模塊顯示畫質(zhì)高,且不會(huì)閃爍。 無電磁輻射。液晶顯示模塊沒有電磁輻射,正因?yàn)檫@個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得液晶電視和計(jì)算機(jī)的液晶顯示器得到廣泛應(yīng)用。 控制簡單方便。液晶顯示模塊內(nèi)置控制器,而且均為數(shù)字式接口,操作十分方便。 應(yīng)用范圍廣。根據(jù)需要液晶顯示模塊可以顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等。因此液晶顯示模塊可根據(jù)實(shí)際需要適用于各種場(chǎng)合。,15.2 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器,液晶顯示模塊(LCM)大部分都具有內(nèi)置LCD控制驅(qū)動(dòng)器。LCD控制驅(qū)動(dòng)器主要用于控制液晶的顯示,其采用控制指令集進(jìn)行控制顯示。這類液晶顯示模塊和單片機(jī)的接口都比較簡單,控制起來也相對(duì)容易,目前得到了廣泛的應(yīng)用。一般而言,只要掌握一種的液晶顯示模塊及其控制驅(qū)動(dòng)器的使用方法,就可以舉一反三,掌握其他液晶顯示模塊的使用。 目前市場(chǎng)上常見的LCD控制驅(qū)動(dòng)器有ST7920、HD44780、KS0066U等型號(hào)。這里要介紹的是目前使用較為廣泛的ST7920點(diǎn)陣圖形液晶模塊的控制驅(qū)動(dòng)器,其可以控制顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等,功能比較全面。,15.2.1 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器概述,ST7920液晶顯示模塊控制驅(qū)動(dòng)器是一種功能極強(qiáng)的液晶控制模塊,由臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn),其主要包括如下幾方面的功能: 芯片內(nèi)置32個(gè)普通驅(qū)動(dòng)器(common)及64個(gè)段驅(qū)動(dòng)器segment。 芯片內(nèi)置12864漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊。 芯片內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(1616點(diǎn)陣),用于顯示漢字。ST7920包含有兩個(gè)型號(hào),ST7920-BIG5內(nèi)建BIG-5碼繁體中文字型庫,ST7920-GB內(nèi)建GB簡體中文字型庫。 芯片內(nèi)置128個(gè)字符的ASCII字符庫(816點(diǎn)陣),用于顯示常用的字符。 芯片內(nèi)置64256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM),用于顯示圖形。 芯片內(nèi)置有2MB的中文字型CGROM和64256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域,便于簡單、有效地顯示漢字和圖形。 芯片內(nèi)置4組可編程控制的1616點(diǎn)陣造字空間。 芯片可以采用4位/8位并行、2線/3線串行等多種控制接口,可以實(shí)現(xiàn)靈活的單片機(jī)接口。,15.2.2 液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器功能說明,這里以內(nèi)建簡體中文字型庫的ST7920-GB芯片為例,介紹液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器的功能以及字符、漢字和圖形等的顯示操作。 1基本讀寫操作 2忙碌標(biāo)志(BF) 3中文字型ROM(CGROM) 4半寬字型ROM(HCGROM) 5自定義字型RAM(CGRAM) 6圖標(biāo)RAM(IRAM) 7顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM) 8繪圖顯示RAM(GDRAM) 9地址計(jì)數(shù)器(AC) 10LCD驅(qū)動(dòng)電路 11硬件游標(biāo)/閃爍控制電路,15.3 液晶顯示控制器指令集,液晶顯示控制器通過控制指令來完成液晶的顯示操作。在液晶顯示模塊控制驅(qū)動(dòng)器ST7920中,提供了兩套控制指令:基本指令和擴(kuò)充指令。這些指令都是用來控制液晶的顯示操作。下面分別對(duì)各指令的使用進(jìn)行介紹。,15.3.1 基本指令集,液晶顯示模塊控制驅(qū)動(dòng)器ST7920提供了11條基本指令。當(dāng)RE=0時(shí)為基本指令集模式,下面分別介紹各基本指令的使用。 1清除顯示指令 2地址復(fù)位指令 3進(jìn)入設(shè)定點(diǎn)指令 4顯示狀態(tài)開關(guān)指令 5游標(biāo)或顯示移位控制指令 6功能設(shè)定指令 7設(shè)定CGRAM地址指令 8設(shè)定DDRAM地址指令 9讀取忙碌標(biāo)志(BF)和地址指令10寫數(shù)據(jù)到RAM指令 11讀取RAM的值指令,15.3.2 擴(kuò)充指令集,液晶顯示模塊控制驅(qū)動(dòng)器ST7920擴(kuò)充指令集提供了更高級(jí)的液晶顯示控制。當(dāng)RE=1時(shí),為擴(kuò)充指令集模式。ST7920提供了7種擴(kuò)充指令,這些指令也是用來完成液晶顯示控制的。下面分別介紹各指令的使用。 1待命模式指令 2卷動(dòng)地址或RAM地址選擇指令 3反白選擇指令 4睡眠模式指令 5擴(kuò)充功能設(shè)定指令 6設(shè)定IRAM地址或卷動(dòng)地址指令 7設(shè)定繪圖RAM地址指令,15.3.3 控制器指令操作方式,液晶控制驅(qū)動(dòng)器ST7920提供了并行和串行兩類指令操作方式。這兩種控制方式,由外部PSB引腳來選擇: 當(dāng)PSB引腳輸入高電平時(shí),為并行操作方式。 當(dāng)PSB引腳輸入低電平時(shí),為串行操作方式。 其中,并行操作方式又可以分為8位并行操作方式和4位并行操作方式兩種。下面分別對(duì)這兩種指令操作方式進(jìn)行介紹。,串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序圖,15.4 點(diǎn)陣圖形型液晶操作子函數(shù),液晶顯示模塊一般均內(nèi)置控制器,其操作基本類似。這里以前面介紹的點(diǎn)陣圖形型液晶控制器ST7920為例,介紹液晶顯示模塊的操作子函數(shù)。在下面介紹中,常用到的符號(hào)含義如下: E為液晶顯示模塊的讀寫使能信號(hào)。 R_W為液晶顯示模塊的讀寫選擇信號(hào)。 RS為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)/指令信號(hào)。 D_I為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)指令選擇信號(hào)。,15.4.1 指令操作子函數(shù),指令操作子函數(shù)用于向液晶顯示控制器寫入各種操作指令。指令操作子函數(shù)程序示例如下: void WCOM(unsigned char dcode) /寫指令程序 unsigned char q; R_W=1; D_I=0; /設(shè)置狀態(tài) Loop: P1=0xFF; E=1; /使能有效 q=P1; /將P1口狀態(tài)讀入 E=0; /關(guān)閉使能信號(hào) if(q /使能信號(hào)關(guān) ,15.4.2 數(shù)據(jù)操作子函數(shù),數(shù)據(jù)操作子函數(shù)用于向液晶顯示控制器寫入各種操作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)操作子函數(shù)程序示例如下: void Dat(unsigned char ddata) unsigned char q; R_W=1; D_I=0; /讀狀態(tài)指令 Loop: P1=0xFF; E=1; /使能 q=P1; E=0; if(q /使能信號(hào)關(guān) ,15.4.3 初始化子函數(shù),初始化子函數(shù)用于初始化液晶顯示控制器。初始化子函數(shù)程序示例如下: void Imim() P0=0xFF; /初始化單片機(jī)端口 P1=0xFF; P2=0xFF; P3=0xFF; E=0; WCOM(0x38); /功能設(shè)定 WCOM(0x08); /關(guān)顯示指令 WCOM(0x06); /游標(biāo)右移 Clearlcd(); /清屏 WCOM(0x0c); /開顯示指令 ,15.4.4 清屏子函數(shù),清屏子函數(shù)用于對(duì)液晶顯示器進(jìn)行清屏操作。在ST7920控制器中,提供了兩種方式進(jìn)行清屏操作。下面分別進(jìn)行介紹: 基本指令集清屏子函數(shù),程序示例如下: void Clearlcd() D_I=0; R_W=0; P1=0x01; WCOM(0x01); /清除顯示 ,15.4.5 漢字顯示子函數(shù),漢字顯示子函數(shù)用于在液晶屏上顯示漢字。漢字顯示子函數(shù)程序示例如下: void Hanz() int i; WCOM(k); /設(shè)置起始點(diǎn) for(i=0;ij;i+,p+) wbyte=*p; Dat(wbyte); /將漢字?jǐn)?shù)組數(shù)據(jù)送入 ,15.4.6 圖形顯示子函數(shù),圖形顯示子函數(shù)用于在液晶顯示器上進(jìn)行繪圖操作。 程序中,使用了ST7920的擴(kuò)充指令集來進(jìn)行繪圖操作。首先,通過指令操作子函數(shù)WCOM設(shè)定ST7920處于擴(kuò)充指令集模式,然后通過頁循環(huán)和列循環(huán)來送入圖形數(shù)據(jù)。這里變量p2為圖形數(shù)組指針,Column和Page為圖形顯示的起始列和行,z和y為圖形數(shù)組的頁和列。,15.5 液晶漢字顯示實(shí)例,點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊除了可以顯示基本的數(shù)字和英文字符外,最大的優(yōu)勢(shì)是還可以顯示中文信息。因此,這里首先介紹點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊的字符及漢字的顯示。,15.5.1 電路設(shè)計(jì),這里采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī),液晶顯示模塊選用內(nèi)置ST7920的NH12864M。整個(gè)電路的電路圖,如圖所示。,電路圖,15.5.2 程序設(shè)計(jì),這里采用C51語言編寫程序。具體操作步驟如下:,液晶屏顯示內(nèi)容,15.6 液晶圖形顯示實(shí)例,點(diǎn)陣圖形型液晶顯示模塊除了可以顯示中文信息外,另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是可以顯示圖形。因此,這里介紹如何提取自定義圖形的點(diǎn)陣信息以及圖形的顯示。,15.6.1 圖形數(shù)組的提取,因?yàn)檫@里介紹的均為單色液晶,其只能顯示黑白圖形,因此需要首先將圖片轉(zhuǎn)化為黑白圖,如圖所示。圖形的點(diǎn)陣信息可以逐個(gè)查看像素點(diǎn)的黑白值。為了更快地得到圖像的點(diǎn)陣信息,得到任何一個(gè)圖形的點(diǎn)陣信息,可以選擇一款字模提取程序。從中打開黑白圖像,便可以得到該圖的點(diǎn)陣信息,如圖所示。,蝴蝶圖案 提取點(diǎn)陣信息,15.6.2 圖形顯示程序設(shè)計(jì),這里仍然采用前面的電路原理圖,使用液晶顯示圖形的程序代碼示例如下: 在該程序中,定義圖形數(shù)組Tu,其中存放了前面用字模提取程序得到蝴蝶圖案對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)。在主函數(shù)中,首先初始化液晶屏,然后使用擴(kuò)充指令集進(jìn)行清屏操作。接著指定圖像數(shù)組顯示的頁和列,以及起始頁和起始行信

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