單片機(jī)與液晶顯示器（LCD）接口LCDLiquidCrystal

單片機(jī)與液晶顯示器（LCD）的接口LCD（Liquid

Crystal

Display）液晶顯示器，被動(dòng)式顯示器件：本身并不發(fā)光，LCD顯示器里面另有光源，在控制信號(hào)的作用下,可以讓光源發(fā)出的光通過(guò)或不通過(guò)。液晶顯示器具有省電、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在智能儀器儀表和單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中。1LCD的基本結(jié)構(gòu)及顯示原理2

液晶是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細(xì)長(zhǎng)棒形。

利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線(xiàn)通過(guò)方向的特性，從而達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。扭曲向列型液晶顯示器（Twisted

Nematic

Liquid

crystal

display）3扭曲向列型液晶顯示器（Twisted

Nematic

Liquid

crystal

display）4LCD顯示器的分類(lèi)5按排列形狀可分為:字段型、點(diǎn)陣字符型和點(diǎn)陣圖形型。字段型。以長(zhǎng)條狀組成字符顯示。主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示西文字母或某些字符，已廣泛用于電子表、計(jì)算器、數(shù)字儀表中。點(diǎn)陣字符型。專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等。它由若干5

7或5

10的點(diǎn)陣組成，每一點(diǎn)陣顯示一字符。廣泛應(yīng)用在各類(lèi)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中。點(diǎn)陣圖形型。它是在平板上排列多行或多列，形成矩陣式的晶格點(diǎn)，點(diǎn)的大小可根據(jù)顯示的清晰度來(lái)設(shè)計(jì)。廣泛應(yīng)用于圖形顯示，如用于筆記本電腦、彩色電視和游戲機(jī)等。6點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊介紹單片機(jī)應(yīng)用中，常用點(diǎn)陣字符型LCD顯示器。要有相應(yīng)的LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器來(lái)對(duì)LCD顯示器進(jìn)行掃描、驅(qū)動(dòng)，還要RAM和ROM來(lái)存儲(chǔ)單片機(jī)寫(xiě)入的命令和顯示字符的點(diǎn)陣。由于LCD的面板較為脆弱，制造商已將LCD控制器、驅(qū)動(dòng)器、RAM、ROM和LCD顯示器用PCB連接到一起，稱(chēng)為液晶顯示模塊（LCd

Module，LCM）。單片機(jī)控制LCM時(shí)，只要向LCM送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可顯示需要的內(nèi)容。下面介紹常見(jiàn)的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊：1602字符型LCM（兩行，每行16個(gè)字符）。71．基本結(jié)構(gòu)與特性（1）液晶顯示板在液晶顯示板上排列著若干57或5

10點(diǎn)陣的字符顯示位，從規(guī)格上分為每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行等，根據(jù)需要，選擇購(gòu)買(mǎi)。（2）模塊電路框圖圖10-20所示為字符型LCD模塊的電路框圖，它由日立公司生產(chǎn)的控制器HD44780、驅(qū)動(dòng)器HD44100及幾個(gè)電

阻和電容組成。HD44100是擴(kuò)展顯示字符位用的（例如，16字符

1行模塊就可不用HD44100，16字符

2行模塊就要用一片HD44100）。8圖10-20字符型LCD模塊的電路框圖9（3）1602字符型LCM的特性①內(nèi)部具有字符發(fā)生器ROM（CGROM）,即字符庫(kù)?？娠@示192個(gè)5

7點(diǎn)陣字符，見(jiàn)圖10-21。由該字符庫(kù)可看出LCM顯示的數(shù)字和字母部分的代碼值，恰好與ASCII碼

表中的數(shù)字和字母相同。所以在顯示數(shù)字和字母時(shí)，只需向LCM送入對(duì)應(yīng)的ASCII碼即可。②模塊內(nèi)有64字節(jié)的自定義字符RAM(CGRAM),用戶(hù)可自行定義8個(gè)5 7點(diǎn)陣字符。③模塊內(nèi)有80字節(jié)的數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器（DDRAM）。10圖10-21ROM字符庫(kù)的內(nèi)容112.LCM的引腳16個(gè)引腳，也有少數(shù)的LCM為14個(gè)引腳，其中包括8條數(shù)據(jù)線(xiàn)、3條控制線(xiàn)和3條電源線(xiàn)，見(jiàn)表10-15。通過(guò)單片機(jī)寫(xiě)入模塊的命令和數(shù)據(jù)，就可對(duì)顯示方式和顯示內(nèi)容做出選擇。123．命令格式及功能說(shuō)明（1）內(nèi)部寄存器控制器HD44780內(nèi)有多個(gè)寄存器，寄存器的選擇如表10-16所示。RS位和R/

腳上的電平?jīng)Q定對(duì)寄存器的選擇和讀/寫(xiě)，而DB7～DB0決定命令功能。13（2）命令功能說(shuō)明下面介紹可寫(xiě)入命令寄存器的11個(gè)命令。①清屏。格式如下：功能：清除屏幕顯示，并給地址計(jì)數(shù)器AC置“0”。②返回。格式如下：功能：置DDRAM（顯示數(shù)據(jù)RAM）及顯示RAM的地址為“0”，顯示返回到原始位置。14③輸入方式設(shè)置。格式如下：功能：設(shè)置光標(biāo)的移動(dòng)方向，并指定整體顯示是否移動(dòng)。其中：I/D=1，為增量方式；I/D=0，為減量方式；如S=1，表示移位；如S=0，表示不移位。④顯示開(kāi)關(guān)控制。格式如下：15功能：D位（DB2）控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，D=1，開(kāi)顯示；D=0，則關(guān)顯示。C位（DB1）控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，C=1，光標(biāo)開(kāi)；C=0，則光標(biāo)關(guān)。B位（DB0）控制光標(biāo)處字符閃爍，B=1，字符閃爍；B=0，字符不閃爍。⑤光標(biāo)移位。格式如下：功能：移動(dòng)光標(biāo)或整體顯示，DDRAM中內(nèi)容不變。其中：16S/C=1時(shí)，顯示移位；S/C=0時(shí)，光標(biāo)移位。R/L=1時(shí)，向右移位，R/L=0時(shí)，向左移位。⑥功能設(shè)置。命令格式如下：功能：DL位設(shè)置接口數(shù)據(jù)位數(shù)，DL=1為8位數(shù)據(jù)接口；DL=0為4位數(shù)據(jù)接口。N位設(shè)置顯示行數(shù)，N=0單行顯示；N=1雙行顯示。F位設(shè)置字型大小，F(xiàn)=1為5 10點(diǎn)陣，F(xiàn)=0為5 7點(diǎn)陣。17⑦CGRAM（自定義字符RAM）地址設(shè)置。格式如下功能：設(shè)置CGRAM的地址，地址范圍為0～63。⑧DDRAM（數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器）地址設(shè)置。格式如下：功能：設(shè)置DDRAM的地址，地址范圍為0～127。⑨讀忙標(biāo)志BF及地址計(jì)數(shù)器。格式如下：18功能：BF位為忙標(biāo)志。BF=1，表示忙，此時(shí)LCM不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0，表示LCM不忙，可接收命令和數(shù)據(jù)。AC位為地址計(jì)數(shù)器的值，范圍為0～127。向CGRAM/DDRAM寫(xiě)數(shù)據(jù)。格式如下：功能：將數(shù)據(jù)寫(xiě)入CGRAM或DDRAM中，應(yīng)與CGRAM或DDRAM地址設(shè)置命令結(jié)合使用。19從CGRAM/DDRAM中讀數(shù)據(jù)。格式如下：功能：從CGRAM或DDRAM中讀出數(shù)據(jù)，應(yīng)與CGRAM或DDRAM地址設(shè)置命令結(jié)合使用。（3）有關(guān)說(shuō)明①顯示位與DDRAM地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表10-17所示。20②標(biāo)準(zhǔn)字符庫(kù)。圖10-21所示為字符庫(kù)的內(nèi)容、字符碼和字型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。③字符碼（DDRAM

DATA）、CGRAM地址與自定義點(diǎn)陣數(shù)據(jù)（CGRAM數(shù)據(jù)）之間的關(guān)系，如表10-18所示。2110.4.3

AT89S51單片機(jī)與LCD的接口及軟件編程1．AT89S51單片機(jī)與LCD模塊的接口AT89S51單片機(jī)與LCD模塊的接口如圖10-22所示。圖10-22

AT89S51單片機(jī)與LCD模塊的接口電路222．軟件編程（1）初始化先對(duì)LCD模塊進(jìn)行初始化，否則模塊無(wú)法正常顯示。兩種初始化方法。①模塊內(nèi)部的復(fù)位電路進(jìn)行的初始化LCM有內(nèi)部復(fù)位電路，能進(jìn)行上電復(fù)位。復(fù)位期間BF=1，在電源電壓VDD達(dá)4.5V以后，此狀態(tài)可維持10ms。復(fù)位時(shí)執(zhí)行下列命令:23清除顯示功能設(shè)置，DL=1為8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度接口；N=0單行顯示；F=0為5 7點(diǎn)陣字符。開(kāi)/關(guān)設(shè)置，D=0關(guān)顯示；C=0關(guān)光標(biāo)；B=0關(guān)閃爍功能。

進(jìn)入方式設(shè)置，I/D=1地址采用遞增方式；S=0關(guān)顯示移位功能。②軟件初始化流程如圖10-23所示。24圖10-23

軟件初始化流程25（2）顯示程序編寫(xiě)【例10-1】

編寫(xiě)程序在LCD第一行顯示“CS&S”，第二行顯示“92”。程序如下：START：

MOVMOVMOVXDPTR，#8000HA，#01H@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#38H；命令口地址送DPTR；清屏并置AC為0；輸出命令；等待直至LCM不忙；功能設(shè)置，8位接口，;2行顯示，5×7點(diǎn)陣MOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSY26MOV

A，#0EH；開(kāi)顯示及光標(biāo)，不閃爍MOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#06HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSY；內(nèi)容顯示，AC為增量MOV DPTR，#0C000H；數(shù)據(jù)口地址送DPTRMOV

A，#43H ；C的ASCII碼為43HMOVX

@DPTR，A ；第一行第一位顯示CACALL

F_BUSY27MOV

A，#53H；S的ASCII碼為53HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#26HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#53HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

DPTR，#8000H；顯示CS；&的ASCII碼為26H；顯示CS&；顯示CS&S；指向命令口28MOV

A，#0C0HMOVX

@DPTR，A；置DDRAM地址為40H；第二行首顯示光標(biāo)ACALL

F_BUSYMOV

DPTR，#C000HMOV

A，#39HMOVX

@DPTR，A；指向數(shù)據(jù)口；9的ASCII碼為39H；顯示9ACALL

F_BUSYMOV

A，#32HMOVX

@DPTR，A……；2的ASCII碼為32H；顯示92LCD是慢速顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)LCM的忙標(biāo)志為0，即非忙狀態(tài)，否則該命令將失效。29判定“忙”標(biāo)志的子程序F_BUSY如下：F_BUSY：PUSHPH；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHDPLPUSHPSWPUSHAccLOOP：

MOVDPTR，#8000HMOVXA，@DPTRJBAcc.7，LOOP；忙，繼續(xù)等待POP

AccPOP

PSWPOP

DPLPOP

DPHRET；不忙，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回3010.5

AT89S51單片機(jī)與微型打印機(jī)TP

P-40A/16A的接口微型打印機(jī)的內(nèi)部有一單片機(jī)，固化有控打程序。打印機(jī)通電后，由打印機(jī)內(nèi)部的單片機(jī)執(zhí)行固化的控打程序，就可以接收和分析主控單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)和命令，然后通過(guò)控制電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)打印頭機(jī)械動(dòng)作的控制，進(jìn)行打印。此外，微型打印機(jī)還能接受人工干預(yù)，完成自檢、停機(jī)和走紙等操作。常用的微型打印機(jī)有TP

P-40A/16A、GP16以及XLF嵌入儀器面板上的漢字微型打印機(jī)。下面介紹AT89S51單片機(jī)與常見(jiàn)的TP P-40A/16A微型打印機(jī)的接口設(shè)計(jì)。311．TP

P-40A/16A微型打印機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)控制的微型智能打印機(jī)。TP P-40A與TP

P-16A的接口信號(hào)與時(shí)序完全相同，硬件電路及插腳完全兼容，只是某些命令代碼不同。TP P-40A每行打印40個(gè)字符，TP P-16A則每行打印16個(gè)字符。（1）TP

P-40A/16A主要技術(shù)性能、接口要求及時(shí)序①單片機(jī)控制，2KB控打程序及標(biāo)準(zhǔn)的Centronics打印機(jī)并行接口。②可打印全部標(biāo)準(zhǔn)的ASCII代碼字符，以及128個(gè)非標(biāo)32準(zhǔn)字符和圖符。有16個(gè)代碼字符（6

7點(diǎn)陣）可由用戶(hù)通過(guò)程序自行定義，并可通過(guò)命令用此16個(gè)代碼字符去替換任何駐留代碼字型，以便用于多種文字的打印。③

可打印出8 240點(diǎn)陣的圖樣（漢字或圖案點(diǎn)陣）。代碼字符和點(diǎn)陣圖樣可在一行中混合打印。④

字符、圖符和點(diǎn)陣圖可以在寬和高的方向放大

2、

3、4倍。⑤每行字符的點(diǎn)行數(shù)（包括字符的行間距）可用命令更換，即字符行間距空點(diǎn)行可在0～256間任選。33⑥帶有水平和垂直制表命令，便于打印表格。（2）Centronics接口信號(hào)國(guó)際流行Centronics打印機(jī)并行接口，與單片機(jī)間通過(guò)一條20芯扁平電纜及接插件相連。打印機(jī)有一個(gè)20線(xiàn)扁平插座，信號(hào)引腳排列如圖10-24所示。各引腳功能：DB0～DB7：數(shù)據(jù)線(xiàn)，由單片機(jī)發(fā)送給打印機(jī)?！觯⊿TROBE）：數(shù)據(jù)選通信號(hào)。在該信號(hào)上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)線(xiàn)上的8位并行數(shù)據(jù)被打印機(jī)讀入機(jī)內(nèi)鎖存。34圖10-24

TPP-40A/16A引腳排列（從打印機(jī)背視）35BUSY：打印機(jī)“忙”狀態(tài)信號(hào)。信號(hào)有效（高電平）時(shí)，打印機(jī)正忙于處理數(shù)據(jù)。此時(shí)，單片機(jī)不得使 信號(hào)有效，向打印機(jī)送入新的數(shù)據(jù)。：應(yīng)答信號(hào)，低電平有效。表明打印機(jī)已取走數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)?！觯骸俺鲥e(cuò)”信號(hào)。當(dāng)送入打印機(jī)的命令格式出錯(cuò)時(shí)，打印機(jī)立即打印一行提示出錯(cuò)的信息。在打印出錯(cuò)信息之前，該信號(hào)線(xiàn)出現(xiàn)一個(gè)負(fù)脈沖，脈沖寬度為30 s。36圖10-25

TPP-40A/16A接口信號(hào)時(shí)序37（3）接口信號(hào)時(shí)序時(shí)序如圖10-25。選通信號(hào)

寬度需大于0.5

s。應(yīng)答信號(hào)

可與

信號(hào)作為一對(duì)應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，也可與

BUSY為一對(duì)應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)。2．字符代碼及打印命令寫(xiě)入的全部代碼共256個(gè)，其中00H無(wú)效。代碼01H～0FH為打印命令；代碼10H～1FH為用戶(hù)自定義代碼；代碼20H～7FH為標(biāo)準(zhǔn)ASCII代碼；TP P-40A/16A可打印的非ASCII代碼如圖10-26，代碼80H～FFH為非ASCII代碼，包括少量漢字、希臘字母、塊圖圖符和一些特殊字符。38圖10-26TP

P-40A/16A可打印的非ASCII代碼39（1）字符代碼全部字符代碼為10H～FFH，回車(chē)換行代碼0DH為字符串的結(jié)束符。當(dāng)輸入代碼滿(mǎn)40/16個(gè)時(shí)，打印機(jī)自動(dòng)回車(chē)。舉例如下。①打印“$2356.73”單片機(jī)輸出的代碼串為24H，32H，33H，35H，36H，2EH，37H，33H，0DH。②打印“23.7cm3”單片機(jī)輸出的代碼串為32H，33H，2EH，37H，63H，6DH，9DH，0DH。40（2）打印命令由一個(gè)命令字和若干參數(shù)字節(jié)組成，表10-18所示為T(mén)P

P-

40A/16A命令代碼及功能。有關(guān)打印命令的更詳細(xì)說(shuō)明，參見(jiàn)技術(shù)說(shuō)明書(shū)。413．TP

P-40A/16A與AT89S51單片機(jī)接口設(shè)計(jì)直接與AT89S51相接。TP只有握手線(xiàn)、BUSY（或所示。P-40A/16A沒(méi)有讀、寫(xiě)信號(hào)，），接口電路如圖10-27圖10-27

TP42P-40A/16A與AT89S51單片機(jī)數(shù)據(jù)總線(xiàn)的接口單片機(jī)用一條地址線(xiàn)（圖10-27中使用P2.7，即A15）來(lái)控制寫(xiě)選通信號(hào) 和讀取BUSY狀態(tài)。圖10-28為通過(guò)擴(kuò)展的82C55連接的打印機(jī)接口電路。采用查詢(xún)法，即通過(guò)讀與82C55的PC0腳的相連的BUSY狀態(tài)，來(lái)判斷送給打印機(jī)的一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是否處理完畢。也可用中斷法（BUSY直接與單片機(jī)的

腳相連）43圖10-28

TPP-40A/16A與AT89S51單片機(jī)擴(kuò)展的I/O連接44【例10-2】把單片機(jī)內(nèi)部RAM的3FH～4FH單元中的ASCII碼數(shù)據(jù)送打印機(jī)。82C55的端口A與端口C的上半部設(shè)置為方式0輸出，端口C的下半部為方式0輸入。打印程序PRINT如下：PRINT：

MOVR0，#7FH；控制端口地址→R0MOVA

，#81H；82C55控制字→AMOVX@R0，A；控制字→控制口MOVR1，#3FH；數(shù)據(jù)區(qū)首地址→R1MOVR2，#0FH；R2為打印數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)器45LOOP：

MOVA，@R1；打印數(shù)據(jù)單元中內(nèi)容→AINCR1；指向下一個(gè)數(shù)據(jù)單元MOVR0，#7CH；82C55的端口A地址→R0MOVX@R0，A；打印數(shù)據(jù)送82C55并鎖存MOVR0，#7FH；82C55的控制口地址→R0MOVA，#0EH；PC7的復(fù)位控制字→AMOVX@R0，A；PC7=0MOVA，#0FH；PC7的置位控制字→AMOVX@R0，A；PC7由0變146LOOP1：MOVR0，#7EH；端口C地址→R0MOVXA，@R0 ；讀入端口C的值A(chǔ)NL A，#01H；屏蔽掉端口C的高7位，只留PC0位JNZ

LOOP1；查BUSY狀態(tài)，為1，未處理；完，跳LOOP1DJNZ

R2，LOOP；打印數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)R2非零，未完；，跳LOOPEND4710.6

AT89S51單片機(jī)與BCD碼撥盤(pán)的接口設(shè)計(jì)在某些單片機(jī)系統(tǒng)中，有時(shí)需輸入一些控制參數(shù)，這些參數(shù)一經(jīng)設(shè)定將維持不變。使用數(shù)字輸入撥盤(pán)簡(jiǎn)單、直觀，方便可靠。1．BCD碼撥盤(pán)簡(jiǎn)介