常用液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

1、常用液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)1常用液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)引言第1章 緒論1.1 液晶顯示器件概述1.1.1液晶顯示器件在顯示技術(shù)中的地位1.1.2液晶顯示器件的優(yōu)異性能及發(fā)展前景1.2 論文選題的意義1.3 本文的主要工作第2章 液晶顯示基本原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2.1 液晶顯示基本知識(shí)2.2 液晶顯示原理2.3 液晶顯示器件的優(yōu)點(diǎn)2.4 液晶顯示驅(qū)動(dòng)原理2.4.1 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)述2.4.2 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)述第3章 液晶顯示模塊3.1 液晶顯示模塊的分類3.1.1 數(shù)顯液晶顯示模塊3.1.2 點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊3.1.3 點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊3.2 液晶顯示控制器的原理3.2.1 設(shè)計(jì)特性3.

2、3 液晶顯示控制器的應(yīng)用第4章 段式液晶顯示模塊的原理及應(yīng)用4.1 段式液晶顯示模塊LCM061A簡(jiǎn)介4.1.1 段式液晶顯示模塊LCM061A的基本功能4.1.2 段式液晶顯示模塊LCM061A的引腳說(shuō)明4.1.3 段式液晶顯示模塊LCM061A指令集4.2 段式液晶顯示模塊LCM061A接口方案及論證4.3 段式液晶顯示模塊LCM061A應(yīng)用程序設(shè)計(jì)4.3.1功能程序模塊詳解4.3.2程序設(shè)計(jì)流程圖第5章 字符型液晶顯示模塊的原理及應(yīng)用5.1 字符型液晶顯示模塊基本特點(diǎn)5.2 字符型液晶顯示控制及驅(qū)動(dòng)器HD447805.2.1 HD44780的特點(diǎn)5.2.2 HD44780的硬件工作原理5

3、.2.3 HD44780的指令集5.3 基于HD44780字符型液晶顯示器LCM1602的原理及應(yīng)用5.3.1 字符型液晶顯示器LCM1602的原理5.3.2 字符型液晶顯示器LCM1602接口方案及論證5.4 字符型液晶顯示器LCM1602應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.4.1 程序設(shè)計(jì)流程圖5.4.2 功能程序模塊詳解第6章 圖形式液晶顯示模塊的原理及應(yīng)用6.1 圖形式液晶顯示模塊的基本特點(diǎn)6.2 圖形式液晶顯示控制及驅(qū)動(dòng)器HD612026.2.1 HD61202的特點(diǎn)6.2.2 HD61202硬件工作原理6.2.3 HD61202的硬件工作原理6.2.4 HD61202的指令集6.3 基于HD61202

4、圖形式液晶顯示器LGM12864應(yīng)用6.3.1 圖形式液晶顯示器LGM12864原理6.3.2 圖形式液晶顯示器LGM12864接口方案及論證6.4 圖形式液晶顯示器LG12864應(yīng)用程序設(shè)計(jì)6.4.1 功能程序模塊詳解6.4.2 程序設(shè)計(jì)流程圖第7章 仿真總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)附錄A HD44780的內(nèi)部字符集附錄B程序清單附錄C 芯片引腳圖【摘要】由于液晶顯示模塊特殊的連接方式和所需的專用設(shè)備并非人人了解，因此雖然它已應(yīng)用廣泛，但用戶在使用、裝配時(shí)感到困難。為了用戶使用方便，需將液晶顯示器件與控制、驅(qū)動(dòng)集成電路裝在一起，形成一個(gè)功能部件。而驅(qū)動(dòng)程序是使這個(gè)功能部件穩(wěn)定有序工作，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)顯示的重要

5、環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)在分別介紹了分段式、點(diǎn)陣圖形、點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊的芯片功能及其應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)一些常用液晶顯示模塊的典型代表系列設(shè)計(jì)其與單片機(jī)的接口電路和驅(qū)動(dòng)程序。【關(guān)鍵詞】 液晶顯示模塊；驅(qū)動(dòng)控制器；單片機(jī)；驅(qū)動(dòng)程序；點(diǎn)陣 Commonly used liquid crystal display module design-driven process【Abstract】 LCD module due to special connections and special equipment is not required for everyone to understand, so

6、 even though it is already widely used, but users in the use of, the assembly found it difficult. To the user ease of use, the need for liquid crystal display devices and control, driver integrated circuits mounted together to form a feature. The driver's role is to make this feature to work sta

7、ble and orderly, accurate display. Thedesign introduced in the sub-style, dot-matrix graphics, dot matrix character LCD module and its application of the chip functions based on the principle, mainly for some commonly used liquid crystal display module of a typical representative of the designseries

8、 with SCM interface circuit and driver.Key words: liquid crystal display module; drive controller; singlechip; driver; lattice452引 言液晶顯示器件(LCD)是一種高新技術(shù)的基礎(chǔ)元器件。它利用液晶的各種電光效應(yīng)，把液晶對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光線和溫度等外界條件的變化在一定條件下轉(zhuǎn)換為可視信號(hào)而制成的顯示器。雖然其應(yīng)用已很廣泛，但對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，使用、裝配時(shí)仍感到困難。特別是點(diǎn)陣型液晶顯示器件，使用者更是會(huì)感到無(wú)從下手。特殊的連接方式和所需的專用設(shè)備也非人人了解和具備，故此液晶顯

9、示器件的用戶希望有人代勞，將液晶顯示器件與控制、驅(qū)動(dòng)集成電路裝在一起，形成一個(gè)功能部件，用戶只需用傳統(tǒng)工藝即可將其裝配成一個(gè)整機(jī)系統(tǒng)。而驅(qū)動(dòng)程序是使這個(gè)功能部件穩(wěn)定有序工作，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)顯示的重要環(huán)節(jié)。隨著模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，用戶在選擇和使用過(guò)程中只關(guān)心模塊的接口，對(duì)于模塊的設(shè)計(jì)和構(gòu)造以及在使用中出現(xiàn)的因?yàn)槟K設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的問(wèn)題并不了解。 本文通過(guò)對(duì)常用液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)和顯示、驅(qū)動(dòng)原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。并針對(duì)一些常用液晶顯示模塊的典型代表系列設(shè)計(jì)其與單片機(jī)的接口電路和驅(qū)動(dòng)程序。使讀者可以較為全面地掌握液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制的原理。第1章 緒論1.1 液晶顯示器介紹液晶顯示器件1(LCD)是一種高新技術(shù)的基礎(chǔ)元器

10、件。它利用液晶的各種電光效應(yīng)，把液晶對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光線和溫度等外界條件的變化在一定條件下轉(zhuǎn)換為可視信號(hào)而制成的顯示器。液晶顯示器具有低電壓、低功耗的特點(diǎn)，與CMOS集成電路相匹配.電池作為電源，適合于便攜式顯示。STN-LCD是通過(guò)電場(chǎng)控制液晶分子的排列從而改變液晶盒內(nèi)偏振光的雙折射效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)顯示，STN-LCD是目前LCD生產(chǎn)的中檔產(chǎn)品，它具有顯示信息量大的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于各種儀器儀表、手機(jī)、PDA、筆記本電腦等。液晶顯示器還具有易彩色化，非發(fā)光式被動(dòng)顯示的特點(diǎn)。彩色液晶顯示是利用液晶的光閥特性和彩色濾光膜及三基色燈來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)有技術(shù)容易制造彩色濾光膜和三基色燈。還有液晶顯示靠調(diào)制外界光來(lái)實(shí)

11、現(xiàn)的，顯示體本身不發(fā)光，不刺激眼睛，不易疲勞等優(yōu)點(diǎn)。利用液晶光閥特性容易實(shí)現(xiàn)投影大屏幕顯示。因而，液晶顯示應(yīng)用幾乎覆蓋所有顯示應(yīng)用領(lǐng)域。液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件(斑馬條、斑馬紙或金屬管腳等)、PCB線路板、液晶顯示控制器、行列驅(qū)動(dòng)控制器、負(fù)壓發(fā)生器、偏置電路、溫度補(bǔ)償電路、背光源、背光源驅(qū)動(dòng)控制電路、結(jié)構(gòu)件（框架或模具)等裝配在一起的組件。1.2 液晶顯示發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)作為液晶最重要的一種應(yīng)用，液晶顯示伴隨液晶的誕生經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展道路2。早在18881889年，奧地利植物學(xué)家F.Reinitzer與和德國(guó)物理學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)了第一種液晶材料.20世紀(jì)20年代人們就已經(jīng)合成出

12、300多種液晶,并完成了至今還應(yīng)用的近晶相、向列相和膽甾相的液晶分類。從30年*始，眾多物理學(xué)家展開(kāi)了液晶物理特性的研究,首次揭示了液晶的各向異性特性以及在外場(chǎng)作用下向列相變形及其閾值特性.這些工作為液晶顯示的應(yīng)用研究奠定了良好的基礎(chǔ).60年代中期美國(guó)首先發(fā)現(xiàn)液晶顯示原理，1968年公開(kāi)在刊物上發(fā)表向列相液晶動(dòng)態(tài)散射顯示原理和顯示樣機(jī)。第一臺(tái)成型的液晶顯示媒體出現(xiàn)在1971年，這就是最初的TN-LCD(扭曲向列液晶顯示器)，80年代初TN-LCD商品大量上市，主要被用作手表、時(shí)鐘、電子計(jì)算機(jī)、電話、傳真機(jī)及一般家電品的數(shù)字顯示，目前簡(jiǎn)單矩陣驅(qū)動(dòng)的TN型產(chǎn)品以小尺寸黑白文字顯示類LCD為主。19

13、84年歐美提出了STN-LCD超扭曲向列液晶顯示器)，同時(shí)也提出了TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)技術(shù)，但在那時(shí)還不夠成熟。80年代末，日本掌握了STN-LCD的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)，LCD工業(yè)開(kāi)始飛躍發(fā)展。1993年日本又掌握了TFT-LCD生產(chǎn)技術(shù)，液晶顯示器開(kāi)始一方面向廉價(jià)、低成本的方向發(fā)展，隨后DSTN-LCD(雙層超扭曲向列)誕生;另一方面向高端的薄膜晶體管TFT-LCD發(fā)展。1997年，日本成了一大批以550mm×700mm為代表的大基板尺寸第三代TFT-LCD生產(chǎn)線。在此期間，韓國(guó)和臺(tái)灣也開(kāi)始介入液晶顯示器生產(chǎn)領(lǐng)域，我國(guó)內(nèi)地企業(yè)引進(jìn)生產(chǎn)線，生產(chǎn)TN-LCD. 我國(guó)于19

14、69年開(kāi)始研究液晶顯示，但規(guī)模生產(chǎn)起步較晚。目前我國(guó)雖然是世界上最大的TN-LCD生產(chǎn)國(guó)，在原材料技術(shù)和生產(chǎn)工藝技術(shù)上已落后一步。而東亞地區(qū)，逐漸發(fā)展成為世界液晶顯示器的主要生產(chǎn)地，日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣則走在了最前列。近年，隨著中國(guó)大陸改革開(kāi)放的深入和加入WTO，日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣己經(jīng)將大部分STN的生產(chǎn)線和部分TFT生產(chǎn)線向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，中國(guó)大陸已經(jīng)陸續(xù)投產(chǎn)幾條較為先進(jìn)的TFT生產(chǎn)線。但生產(chǎn)工藝、技術(shù)和部分原材料的專利仍掌握在日本或其它少數(shù)國(guó)家手中，這是中國(guó)大陸LCD產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不利因素。1.3 論文選題的意義液晶顯示器件是一種高新技術(shù)的基礎(chǔ)元器件，雖然其應(yīng)用已很廣泛，但對(duì)很多人來(lái)說(shuō)，使用、

15、裝配時(shí)仍感到困難。特別是點(diǎn)陣型液晶顯示器件，使用者更是會(huì)感到無(wú)從下手。特殊的連接方式和所需的專用設(shè)備也非人人了解和具備，故此液晶顯示器件的用戶希望有人代勞，將液晶顯示器件與控制、驅(qū)動(dòng)集成電路裝在一起，形成一個(gè)功能部件，用戶只需用傳統(tǒng)工藝即可將其裝配成一個(gè)整機(jī)系統(tǒng)。隨著模塊的標(biāo)準(zhǔn)化，用戶在選擇和使用過(guò)程中只關(guān)心模塊的接口，對(duì)于模塊的設(shè)計(jì)和構(gòu)造以及在使用中出現(xiàn)的因?yàn)槟K設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的問(wèn)題并不了解。本文通過(guò)對(duì)常用液晶顯示模塊的幾個(gè)典型，介紹液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)和顯示、驅(qū)動(dòng)原理。使讀者可以較為全面地掌握液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制的原理。1.4 本文的主要工作本文的任務(wù)是針對(duì)一些常用液晶顯示模塊的典型代表系列設(shè)計(jì)其

16、與單片機(jī)的接口電路和驅(qū)動(dòng)程序。本文的主要工作如下：（1）在方案論證的基礎(chǔ)上，確定整體設(shè)計(jì)方案和設(shè)備選型。（2）基于一些常用液晶顯示模塊的典型代表系列設(shè)計(jì)其與單片機(jī)的接口電路和驅(qū)動(dòng)程序（包括段式、點(diǎn)陣字符型、點(diǎn)陣圖形式）。（3）選取上述各系列的內(nèi)置式驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)流程圖、應(yīng)用程序。（4）針對(duì)所選取的液晶顯示模塊和驅(qū)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)接口電路、驅(qū)動(dòng)程序、流程圖、應(yīng)用程序，并提供較為詳細(xì)使用說(shuō)明清單。（使用者只需按要求提供相應(yīng)入口參數(shù)即可）（5）軟件設(shè)計(jì)清單。（6）進(jìn)行硬件、軟件調(diào)試，并對(duì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行分析。必要的技術(shù)分析和說(shuō)明，并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。第2章 液晶顯示基本原理及應(yīng)用基礎(chǔ)2.1 液晶顯示基本知

17、識(shí)液晶顯示器(LCD/Liquid Crystal Display）的顯像原理,是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間,靠?jī)蓚€(gè)電極間電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)引起液晶分子扭曲向列的電場(chǎng)效應(yīng)，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來(lái)，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像。液晶的物理特性是：當(dāng)通電時(shí)導(dǎo)通，排列變的有秩序，使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。從技術(shù)上簡(jiǎn)單地說(shuō)，液晶面板包含了兩片相當(dāng)精致的無(wú)鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過(guò)這層液晶時(shí)，液晶本身會(huì)排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過(guò)。大多數(shù)液晶都屬于

18、有機(jī)復(fù)合物，由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開(kāi)槽平面，液晶分子會(huì)順著槽排列，所以假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。2.2 液晶顯示原理LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相(相交成90度)。也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90度扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90度。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身。自

19、然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。液晶顯示原理3如圖2.1所示,在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會(huì)沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型，當(dāng)玻璃基板沒(méi)有加入電場(chǎng)時(shí)，光線透過(guò)偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn)，通過(guò)下方偏光板，液晶面板顯示白色(如圖(a)；當(dāng)玻璃基板加入電場(chǎng)時(shí)，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過(guò)液晶分子空隙維持原方向，被

20、下方偏光板遮蔽，光線被吸收無(wú)法透出，液晶面板顯示黑色(如圖(b)示)。液晶顯示器便是根據(jù)此電壓有無(wú)，使面板達(dá)到顯示效果。圖2.1 液晶配列顯示原理圖(a)液晶面板顯示白色 (b)液晶面板顯示黑色利用液晶的各種光電效應(yīng)，把液晶對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光線和溫度等外界條件的變化在一定條件下轉(zhuǎn)換成為可視信號(hào)就可以制成顯示器，這就是液晶顯示器件。2.3 液晶顯示器件的優(yōu)點(diǎn)信息顯示技術(shù)隨著信息社會(huì)的發(fā)展而變得越來(lái)越重要，在信息顯示技術(shù)中，液晶顯示器件與其他類型的顯示器相比較有如下優(yōu)點(diǎn)2：（1）平面型顯示，體積小，重量輕，便于攜帶；（2）驅(qū)動(dòng)電壓低，功耗??；（3）工作壽命長(zhǎng)，可在5萬(wàn)小時(shí)以上；（4）不含有害射線，對(duì)

21、長(zhǎng)期在液晶顯示器件周圍工作的人體健康無(wú)危害；（5）被動(dòng)顯示，不易被強(qiáng)光沖刷，外界光越強(qiáng)則顯示越清晰，可以在明亮的環(huán)境下顯示；（6）易于驅(qū)動(dòng)，能用大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)，電路接口簡(jiǎn)單；（7）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械部分等。2.4 液晶顯示驅(qū)動(dòng)原理從電子學(xué)角度簡(jiǎn)述液晶顯示器件的顯示原理為3:在外加電場(chǎng)的作用下具有偶極矩的液晶棒狀分子在排列狀態(tài)上發(fā)生變化，使得通過(guò)液晶顯示器件的光被調(diào)制，從而呈現(xiàn)明與暗或透過(guò)與不透過(guò)的顯示效果。液晶顯示器件中的每個(gè)顯示像素都可以單獨(dú)被電場(chǎng)控制，不同的顯示像素按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的指揮在顯示屏上合成各種字符，數(shù)字及圖形。液晶顯示驅(qū)動(dòng)功能就是建立這種電場(chǎng)。液晶的顯示效果是由于在顯

22、示像素上施加了電場(chǎng)的緣故，而這個(gè)電場(chǎng)則由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)差所產(chǎn)生。在顯示像素上建立直流電池是非常容易的事，但直流電場(chǎng)將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶材料的壽命，因此必須建立交流驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，并要求在這個(gè)交流電場(chǎng)中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。由此要求液晶顯示驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)輸出必須是交流驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在液晶顯示驅(qū)動(dòng)器是全數(shù)字化集成電路，所以這種交流驅(qū)動(dòng)是以脈沖電壓形式產(chǎn)生的。液晶顯示像素上交流電場(chǎng)的強(qiáng)弱用交流電場(chǎng)的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的ICJ值電壓時(shí)，像素產(chǎn)生電光效應(yīng)，呈顯示狀態(tài);當(dāng)有效值在閥值電壓附近時(shí)，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此態(tài)將會(huì)影響液

23、晶顯示器件的顯示對(duì)比度。因此液晶顯示驅(qū)動(dòng)器要能夠控制驅(qū)動(dòng)輸出的電壓幅值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示對(duì)比度的控制。液晶顯示驅(qū)動(dòng)器通過(guò)對(duì)其輸出到液晶顯示器件電極上的電位信號(hào)進(jìn)行相位、峰值、頻率等參的調(diào)制來(lái)建立交流驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器件的顯示效果。液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方式有許多，常用于液晶顯示器件上的驅(qū)動(dòng)方法有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種4.2.4.1 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)述靜態(tài)驅(qū)動(dòng)(Static Drive)主要用于位數(shù)很少(12位以下)的數(shù)字顯示或固定文字(圖形)顯示。在數(shù)字顯示時(shí)常采用筆段電極結(jié)構(gòu)。每位數(shù)由一個(gè)8字形公共電極和構(gòu)成8字形圖案的筆段形電極組成，分別設(shè)置在兩塊基板上。根據(jù)顯示數(shù)字的位數(shù)，可在兩基板上形成相應(yīng)

24、數(shù)量的電極組，每組電極可顯示0-9的任意數(shù)字。這種數(shù)字顯示方式廣泛用于手表、計(jì)算器以及計(jì)測(cè)儀器等。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)就是在所顯示數(shù)字的各筆段電極和共用電極之間，同時(shí)而連續(xù)地施加上驅(qū)動(dòng)電壓，直到顯示時(shí)間結(jié)束。由于在顯示時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)電壓一直保持，故稱作靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)，各段形電極和公電極必須設(shè)置各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)及缺點(diǎn):靜態(tài)驅(qū)動(dòng)有這樣兩個(gè)特點(diǎn):(1)各電極的驅(qū)動(dòng)相互獨(dú)立，互不影響;(2)在顯示期間，驅(qū)動(dòng)電壓一直保持，使液晶充分驅(qū)動(dòng)。因?yàn)殪o態(tài)驅(qū)動(dòng)與下面介紹的時(shí)間分割驅(qū)動(dòng)相比，具有對(duì)比度好，亮度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。但靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)是每個(gè)段形電極需要一個(gè)控制元件，一旦顯示數(shù)字的位數(shù)很多時(shí)，相

25、應(yīng)的驅(qū)動(dòng)元件數(shù)和引線端子數(shù)太多，因而他的應(yīng)用受到限制，只適合于位數(shù)很少的筆段電極顯示。2.4.2 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)介當(dāng)液晶顯示器件上顯示像素眾多時(shí)，如點(diǎn)陣型液晶顯示器件，若使用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生眾多的引腳以及龐大的硬件驅(qū)動(dòng)電路，這是不易實(shí)施的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在液晶顯示器件電極的制作與排布上做了加工，實(shí)施了矩陣型結(jié)構(gòu)，即把水平一組顯示像素的背電極連在一起引出，稱之為行電極，又稱公共極，用COM符號(hào)表示;把縱向一組顯示像素的段電極連在一起引出，稱之為段電極，又稱列電極，用SEG或COL符號(hào)表示。每個(gè)液晶顯示像素都由其所在的行與列的位置唯一確定。在驅(qū)動(dòng)方式上采用了類同于CRT的光柵逐行掃描方法，

26、叫做動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法，或稱為多路尋址驅(qū)動(dòng)法。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法簡(jiǎn)述:液晶顯示的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法是循環(huán)地給每行電極施加選擇脈沖，同時(shí)所有列電極給出該行像素的選擇或非選擇的驅(qū)動(dòng)脈沖，從而實(shí)現(xiàn)某行所有顯示像素的驅(qū)動(dòng)。這種行掃描是逐行順序進(jìn)行的，循環(huán)周很短，使得液晶顯示屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的圖像效果。我們把液晶顯示的掃描驅(qū)動(dòng)方式稱為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法，亦稱多路尋址驅(qū)動(dòng)法。在一幀中每一行的選擇時(shí)間是均等的。假設(shè)一幀的掃描行數(shù)為N，掃描一幀的時(shí)間為1，那么一行所占有的選擇時(shí)間為1/N，該值被稱為占空比系數(shù)。在同等電壓下，掃描行數(shù)的增多將使占空比下降，從而引起液晶像素上的變電場(chǎng)電壓的有效值下降，降低了顯示質(zhì)量。因此隨著顯示像素的增多，為了保

27、證顯示質(zhì)量，就需要適度地提高驅(qū)動(dòng)電壓以提高電場(chǎng)的電壓有效值或采用雙屏電極排布結(jié)構(gòu)以提高占空比系數(shù)。在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式下，某一液晶像素(選擇點(diǎn))呈顯示效果是由施加在行電極上的選擇電壓與施加在列電極上的選擇電壓的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與該像素不在同一行和同一列的像素(非選點(diǎn))都處在非選狀態(tài)下，與該像素在同一行或同一列的像素均有選擇電壓加入，稱之為半選擇點(diǎn)。該點(diǎn)的電場(chǎng)電壓處于液晶的閥值電壓附近時(shí)，屏上將出現(xiàn)不應(yīng)有的半顯示現(xiàn)象，使得顯示對(duì)比度下降，這種現(xiàn)象叫做交叉效應(yīng)。在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方法中解決交叉效應(yīng)的方法是平均電壓法，即把液晶的驅(qū)動(dòng)電壓等分成若干擋，如a擋。適當(dāng)?shù)靥岣叻沁x擇點(diǎn)的電壓，如1/a倍差于選擇電壓，從而降低

28、半選點(diǎn)上兩電極的電壓差。這種方法稱謂偏壓法。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法加入了偏壓法使其更加完美，它廣泛應(yīng)用于點(diǎn)陣型液晶顯示器件和多路結(jié)構(gòu)液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)上。當(dāng)掃描行數(shù)N=1時(shí)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)就等于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。由于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)沒(méi)有交叉效應(yīng)，所以也就沒(méi)有偏壓法的介入。第3 章 液晶顯示模塊液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件，英文名稱叫LCD Module。 液晶顯示器是一種低功耗顯示器件，具有顯示內(nèi)容豐富、體積小、重量輕、安全省電等優(yōu)點(diǎn)，在萬(wàn)用表、袖珍式儀表和低功耗微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛使用。同時(shí)，由于液晶顯示器件是一種高新技術(shù)的基礎(chǔ)元器件，為了方便使用，廠家將

29、液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起形成液晶顯示模塊。不同的液晶顯示模塊其顯示性能和顯示控制上是有較大區(qū)別，應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同的顯示要求進(jìn)行靈活選取。5實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常用到各種不同液晶顯示模塊。本設(shè)計(jì)研究各種典型的液晶顯示模塊的電路特性和控制要求，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序。3.1 液晶顯示模塊的分類根據(jù)液晶顯示器件的顯示方式，可以把液晶顯示模塊分為三類：數(shù)顯（字段式）液晶顯示模塊，點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊，點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。下面分別介紹這三種類型液晶顯示模塊。3.1.1 數(shù)顯液晶顯示模塊這是一種由段型液晶顯示器件與專用的集成電路組裝成一體的功能部件，只能顯示數(shù)字

30、和一些標(biāo)識(shí)符號(hào)。段型液晶顯示器件大多應(yīng)用在便攜、袖珍設(shè)備上。由于這些設(shè)備體積小，所以盡可能不將顯示部分設(shè)計(jì)成單獨(dú)的部件，即使一些應(yīng)用領(lǐng)域需要單獨(dú)的顯示組件，那么也應(yīng)該使其除具有顯示功能外，還應(yīng)具有一些信息接收、處理、存儲(chǔ)等功能，由于它們具有某種通用的、特定的功能而受市場(chǎng)的歡迎。(1)計(jì)數(shù)型液晶顯示模塊這是一種由不同位數(shù)的七段型液晶顯示器件與譯碼驅(qū)動(dòng)器，或再加上計(jì)數(shù)器裝配成的計(jì)數(shù)顯示部件。它具有記錄、處理、顯示數(shù)字的功能。(2)計(jì)量型液晶顯示模塊這是一種由多位段型液晶顯示器件和具有譯碼、驅(qū)動(dòng)、計(jì)數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換功能的集成電路片組裝而成的模塊。由于所用的集成電路中具有A/D轉(zhuǎn)換功能，所以可以將輸入的

31、模擬量電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示出來(lái)，使用方便。(3)計(jì)時(shí)型液晶顯示模塊將一個(gè)液晶顯示器件與一塊計(jì)時(shí)集成電路裝配在一起就是一個(gè)功能完整的計(jì)時(shí)器。它與計(jì)數(shù)型液晶顯示模塊外觀相似，但顯示方式不同，它的數(shù)字是由兩位一組兩位一組的數(shù)字組成，而計(jì)數(shù)型液晶顯示模塊每位數(shù)字均是連續(xù)排列的。這類模塊可廣泛用于家電設(shè)備上，如錄音機(jī)、CD機(jī)、微波爐、電飯煲等電器上。3.1.2 點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊它是由點(diǎn)陣字符型液晶顯示器件與專用的行、列驅(qū)動(dòng)器、控制器及必要的連接件、結(jié)構(gòu)件裝配而成的，可以顯示數(shù)字和西方字符。這種點(diǎn)陣字符模塊本身具有字符發(fā)生器，顯示容量大，功能豐富。一般該種模塊最少也可以顯示8位1行或16位1行的字

32、符。因?yàn)辄c(diǎn)陣排列的像素點(diǎn)間有間隔，所以不能顯示圖形。3.1.3 點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊它的特點(diǎn)是點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列排布中均沒(méi)有空隔。因此可以顯示連續(xù)、完整的圖形。由于它是由X-Y矩陣像素構(gòu)成的，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符，這種模塊又分為行列驅(qū)動(dòng)型，行、列驅(qū)動(dòng)控制型，行、列控制型三大類。(1)行列驅(qū)動(dòng)型這是一種必須外接專用控制器的液晶顯示模塊，它必須外接控制電路才能與計(jì)算機(jī)連接。是數(shù)量最多，應(yīng)用最普遍的液晶顯示模塊。(2)行、列驅(qū)動(dòng)控制型這是一種可直接與計(jì)算機(jī)接口，依靠計(jì)算機(jī)直接控制驅(qū)動(dòng)器。它會(huì)占用系統(tǒng)的部分資源。(3)行、列控制型這是一種內(nèi)藏控制器型的液晶顯示模塊，使用戶擺脫了對(duì)控制

33、器設(shè)計(jì)、加工、制作等一系列工作，又使計(jì)算機(jī)避免了對(duì)顯示器的繁瑣控制，節(jié)約了主機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部資源。3.2 液晶顯示控制器的原理雖然液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器與驅(qū)動(dòng)集成為一體，簡(jiǎn)化了液晶顯示系統(tǒng)的控制驅(qū)動(dòng)電路，操作簡(jiǎn)便，但是顯示功能和顯示規(guī)模都受到了限制，控制能力局限于小規(guī)模的液晶顯示模塊。液晶顯示控制器將驅(qū)動(dòng)器和顯示存儲(chǔ)器置于片外，增加了顯示存儲(chǔ)器的容量，在片內(nèi)增加了液晶顯示的控制功能，從而可以控制中、大規(guī)模的液晶顯示模塊，控制功能也更強(qiáng)。液晶顯示控制器原理6框圖如圖2.1所示。圖3.1 液晶顯示控制器的原理框圖3.2.1 設(shè)計(jì)特性（1）I/O接口特性液晶顯示控制器的接口部分用來(lái)接收計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的指令和數(shù)據(jù)

34、，并向計(jì)算機(jī)反饋所需的數(shù)據(jù)信息。接口部分包括兩個(gè)通道：指令通道和數(shù)據(jù)通道。兩個(gè)通道的選擇由RS端控制。大多數(shù)液晶顯示控制器可以適配計(jì)算機(jī)兩種時(shí)序的操作，一種為Intel8080操作時(shí)序，一種為M6800操作時(shí)序。（2）驅(qū)動(dòng)特性驅(qū)動(dòng)部分是液晶顯示控制器對(duì)液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的接口。時(shí)序發(fā)生器產(chǎn)生基礎(chǔ)時(shí)鐘提供給予顯示時(shí)鐘電路，顯示時(shí)鐘電路產(chǎn)生顯示時(shí)鐘脈沖序列提供給驅(qū)動(dòng)部分。這些時(shí)序作為控制脈沖向液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出，也作為顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫盘?hào)控制數(shù)據(jù)傳輸通道。驅(qū)動(dòng)信號(hào)有：FLM幀信號(hào)；CP數(shù)據(jù)移位脈沖信號(hào)；LP數(shù)據(jù)鎖存脈沖信號(hào)；M交流驅(qū)動(dòng)波形信號(hào)。（3）控制特性液晶顯示控制器的控制部分是液晶顯示控制

35、器的核心。它通過(guò)OSC1和OSC2兩端接入晶體振蕩器或振蕩因子使振蕩器產(chǎn)生工作時(shí)鐘，該時(shí)鐘脈沖直接提供給時(shí)序發(fā)生器以生成控制時(shí)序和顯示時(shí)序。控制時(shí)序驅(qū)動(dòng)邏輯電路管理和操作各功能電路，顯示時(shí)序電路生成液晶顯示系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)時(shí)序脈沖序列，并且實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)向液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳送。控制部分還控制著光標(biāo)發(fā)生器的工作。3.3 液晶顯示控制器的應(yīng)用一般來(lái)講，使用液晶顯示器件來(lái)顯示信息，需要液晶材料、相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者的有機(jī)結(jié)合。對(duì)于中小規(guī)模的液晶顯示器件，通常采用在驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件的基礎(chǔ)上，增加片內(nèi)控制器，形成有控制器的液晶顯示模塊，稱其為內(nèi)置控制器的液晶顯示模塊。另外，為提高控制能力

36、，增加顯示功能和顯示規(guī)模，又可以將控制器和顯示存儲(chǔ)器置于片外，在片內(nèi)僅保留驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，形成外配控制器的液晶顯示模塊。對(duì)使用者來(lái)講不管何種液晶顯示模塊都可以把它作為一個(gè)獨(dú)立的外設(shè)或I/O設(shè)備來(lái)使用，因此，對(duì)液晶顯示模塊的操作問(wèn)題，都可以簡(jiǎn)化為液晶顯示模塊的控制器接口的操作使用問(wèn)題，即信息顯示的問(wèn)題集中在計(jì)算機(jī)對(duì)液晶顯示控制器的接口如何傳送信息、傳送數(shù)據(jù)及接收信息等問(wèn)題上。液晶顯示模塊的控制器通常是一種專門的IC芯片，都提供了便于和計(jì)算機(jī)相連接的I/O接口。這樣計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)液晶顯示控制器的操作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液晶顯示掃描時(shí)序的設(shè)備、顯示數(shù)據(jù)的寫入等參數(shù)設(shè)置，之后控制器便可以獨(dú)立控制液晶顯示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而避

37、免了計(jì)算機(jī)在顯示上的繁鎖工作，完成了對(duì)液晶顯示器件的操作。微處理器與液晶顯示模塊的控制接口有兩種方式：直接訪問(wèn)方式和間接訪問(wèn)方式。間接控制方式接口時(shí)序由微處理器對(duì)控制信號(hào)的軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件編程在對(duì)控制信號(hào)設(shè)置的先后順序上體現(xiàn)了液晶顯示控制器所適配的操作時(shí)序。間接訪問(wèn)方式接口電路簡(jiǎn)單，時(shí)序由軟件實(shí)現(xiàn)，所以不管微處理器本身運(yùn)算速度高低，都可以方便的利用這種方式連接各種液晶顯示控制器以實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶顯示模塊的操作。第4章 段式液晶顯示模塊的原理及應(yīng)用字符式液晶顯示器是根據(jù)各種需要，將液晶制作成各種數(shù)字字形和圖案。字符式液晶顯示器的字形與圖案有的是根據(jù)市場(chǎng)需要制作成通用的形式，有的是根據(jù)一些廠家定制成

38、專用的形式。一般用在小型設(shè)備儀器中，字符式液晶顯示器的字形與圖案不能隨意改變，只能通過(guò)控制使其顯示或不顯示。4.1 段式液晶顯示模塊LCM061A的簡(jiǎn)介4.1.1 LCM061A的基本功能LCM061A是6位多功能通用8段式液晶顯示模塊。內(nèi)含看門狗，顯示RAM，蜂鳴器驅(qū)動(dòng)。與單片機(jī)的接口采用34線串行接口，工作電壓2.4V5.2V，顯示狀態(tài)下電流僅為50uA左右。LCM061A的外形如圖2.0所示。圖4.1 LCM061A的外形4.1.2 LCM061A的引腳說(shuō)明共有11個(gè)引腳，引腳說(shuō)明如表2.0所示。表4.0 LCM061A引腳說(shuō)明引腳 符號(hào) 說(shuō)明 輸入輸出1 CS LCM061*選，低電平

39、有效 輸入2 RD LCM061A讀選通信號(hào)，低電平有效 輸入3 WR LCM061A寫選通信號(hào)，低電平有效 輸出4 DA 數(shù)據(jù)線 輸入/輸出5 GND 電壓地 輸入6 VLCD LCD顯示屏工作電壓，可調(diào)整顯示視角 輸入7 VDD 正電源，2.4V5.2V 輸入8 IRQ 中斷輸出，看門狗或定時(shí)器輸出 輸出9 BZ+ 蜂鳴器正輸出 輸出10 BZ- 蜂鳴器負(fù)輸出 輸出4.1.3 段式液晶顯示模塊LCM061A指令集表4.l LCM061A指令集命令碼 功能 命令碼 功能00H 關(guān)閉振蕩器，LCV進(jìn)入低功耗狀態(tài) 0DH 定時(shí)器清零 01H 開(kāi)振蕩器 80H 不允許定時(shí)器看門狗輸出 02H 關(guān)L

40、CD 88H 允許定時(shí)器看門狗輸出03H 開(kāi)LCD 18H 定義方式工作08H 開(kāi)蜂鳴器 A0H 定時(shí)09H 關(guān)蜂鳴器 A1H 定時(shí)60H 蜂鳴器 A2H 定時(shí)40H 蜂鳴器 A3H 定時(shí).29H 模塊專用初始化命令 A4H 定時(shí). 05H 關(guān)看門狗 A5H 定時(shí).07H 開(kāi)看門狗 A6H 定時(shí).04H 關(guān)定時(shí)器 A7H 定時(shí). 06H 開(kāi)定時(shí)器 14H 定義晶振方式0EH 看門狗清零4.2段式液晶顯示模塊LCM061A接口方案及論證目前國(guó)內(nèi)外很多液晶生產(chǎn)廠家都在生產(chǎn)各種字段式液晶顯示器。其字形圖案不同，接口方式也不同，但是為了簡(jiǎn)化接口形式，大多數(shù)采用串行接口通信。LCM061A與單片機(jī)接口時(shí)

41、線到線方式，一是WR,RD,DA這三條線與其它芯片不共用并且只讀不寫時(shí)，可將LCM061A的CS端直接接地，可不接，這樣可用2線方式。如果還有其它芯片與LCM061A共用，且要使用端，則必須使用5線方式。本例由于只控制一個(gè)LCM061A，為簡(jiǎn)化接口電路，采用LCM061A與MCS-51單片機(jī)4線接口，接口電路如圖2.1示.圖4.2 LCM061A與MCS-51單片機(jī)的接口電路4.3 段式液晶顯示模塊LCM061A應(yīng)用程序設(shè)計(jì)4.3.1程序設(shè)計(jì)流程圖圖4.3程序設(shè)計(jì)流程圖4.3.2功能程序模塊詳解1.寫指令子程序LCD_WRCOM:CLR CSSETB DAT ;寫入命令碼前綴100，此處為1C

42、LR WRRSETB WRRCLR DAT ；此處為0CLR WRRSETB WRCLR DAT ；此處為0CLR WRRSETB WRMOV R7,#8 ;命令碼長(zhǎng)度為8位LOOP1: RLC AMOV DAT,CCLR WRRSETB WRRDJNZ R7,LOOP1；位數(shù)據(jù)未送完則繼續(xù)CLR DAT ；反之寫入命令碼的最后一位0 CLR WRRSETB WRRSETB CSSETB DAT ；寫完指令碼后LCM數(shù)據(jù)位要至高電平 RET2.寫數(shù)據(jù)子程序LCM_DATA: CLR CSSETB DAT ;寫入數(shù)據(jù)碼前綴1010，此處為1 CLR WRRSETB WRR；;*SETB DAT

43、;此處為1CLR WRRSETB WRR；;*CLR DAT ;此處為0CLR WRRSETB WR；;*MOV R7,#5；地址碼長(zhǎng)度為5位 MOV A,R5;LOOP2: RLC AMOV DAT,CCLR WRRSETB WRDJNZ R7,LOOP2；5位地址未送完則繼續(xù) MOV R7,#8MOV A,R6LOOP3: RLC AMOV DAT,CCLR WRRSETB WR;*DJNZ R7,LOOP3；8位數(shù)據(jù)未送完則繼續(xù)SETB CSSETB DAT ；寫完數(shù)據(jù)碼后LCM數(shù)據(jù)位DAT要至高電平字符型液晶顯示模塊的原理及應(yīng)用5.1字符型液晶顯示模塊基本特點(diǎn)字符型液晶顯示模塊是由字符

44、型液晶顯示屏LCD 、控制驅(qū)動(dòng)主電路HD44780/KS0066及其擴(kuò)展 驅(qū)動(dòng)電路HD44100或與其兼容的IC， 少量電阻、電容元件結(jié)構(gòu)件等裝配在PCB板上而成。字符型液晶顯示模塊目前在國(guó)際上已經(jīng)規(guī)范化，無(wú)論顯示屏規(guī)格如何變化，其電特性和接口形 式都是統(tǒng)一的。因此只要設(shè)計(jì)出一種型號(hào)的接口電路，在指令設(shè)置上稍加改動(dòng)即可使用各種規(guī)格的字符型液晶顯示模塊，其基本特點(diǎn)如下：1. 液晶顯示屏是以若干個(gè)5 8或5 11點(diǎn)陣塊組成的顯示字符群每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度2. 主控制驅(qū)動(dòng)電路為HD44780及其他公司全兼容電路3. 具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符160個(gè)5 7

45、點(diǎn)陣字符和32個(gè)5 10點(diǎn)陣字符見(jiàn)附錄一4. 具有64個(gè)字節(jié)的自定義字符RAM可自定義8個(gè)5 8點(diǎn)陣字符或4個(gè)511點(diǎn)陣字符5. 具有80個(gè)字節(jié)的RAM6. 標(biāo)準(zhǔn)的接口特性適配M6800系列MPU的操作時(shí)序7. 模塊結(jié)構(gòu)緊湊輕巧裝配容易8. 單+5V電源供電寬溫型需要一個(gè)7V的驅(qū)動(dòng)電源9. 低功耗長(zhǎng)壽命高可靠性5.2字符型液晶顯示控制及驅(qū)動(dòng)器HD447805.2.1 HD44780的特點(diǎn)1具有字符發(fā)生器ROM可顯示192種字符(160個(gè)5×7點(diǎn)陣字符及32個(gè)5×11點(diǎn)陣字符)。2具有64個(gè)單元的自定義字符RAM，可定義8個(gè)5x7點(diǎn)陣字符或4個(gè)5xll點(diǎn)陣字符。3具有80個(gè)單

46、元的顯示RAM。4標(biāo)準(zhǔn)的接口特性，適配M6800系列MPU的操作時(shí)序。5.2.2 HD44780的硬件工作原理字符型LCD液晶顯示模塊是專用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。字符位可以是5*7或5*11等點(diǎn)陣組成。每一個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符 ，內(nèi)置HD44780控制IC專用于字符顯示的液晶驅(qū)動(dòng)及控制。HD44780的顯示緩沖區(qū)及用戶自定義的字符發(fā)生器CGRAM全部?jī)?nèi)藏在芯片內(nèi)。HD44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)、閃爍等顯示功能。HD44780的控制部是液晶顯示模塊的核心，它控制著HD44780的工作時(shí)序和各功能的實(shí)現(xiàn)，具有驅(qū)動(dòng)40*16點(diǎn)陣的液晶顯示器

47、件的能力。5.2.3 HD44780的指令集表1 清屏RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 0 0 0 0 0 0 1運(yùn)行時(shí)間：1.64 us；功能：清DDRAM和AC值。表2 歸位RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 0 0 0 0 0 1 *運(yùn)行時(shí)間：1.64 us；功能：AC=0 光標(biāo)，畫面回HOME位。表3 輸入方式設(shè)置RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 0 0 0 0 0 1 I/D S運(yùn)行時(shí)間：40us；功能：設(shè)置光標(biāo)畫面移動(dòng)方式；其中

48、I/D= 1 ：數(shù)據(jù)讀寫操作后AC自動(dòng)增一； I/D =0 ：數(shù)據(jù)讀寫操作后AC自動(dòng)減一； S =1 ：數(shù)據(jù)讀寫操作畫面平移；S =0 ：數(shù)據(jù)讀寫操作畫面不動(dòng)。RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B表4 顯示開(kāi)關(guān)控制運(yùn)行時(shí)間：40 us功能：設(shè)置顯示光標(biāo)及閃爍開(kāi)關(guān)；其中D表示顯示開(kāi)關(guān)，D= 1為開(kāi)，D =0為關(guān)； C表示光標(biāo)開(kāi)關(guān)，C =1為開(kāi)，C =0為關(guān)； B表示閃爍開(kāi)關(guān)，B= 1為開(kāi)，B =0為關(guān)。表5 光標(biāo)畫面位移RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0

49、1 S/C R/L * *運(yùn)行時(shí)間：40 us；功能：光標(biāo)畫面移動(dòng)不影響DDRAM；其中S/C =1：畫面平移一個(gè)字符位；S/C =0：光標(biāo)平移一個(gè)字符位；R/L= 1 右移，R/L= 0 左移。表6 功能設(shè)置RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL N F * *運(yùn)行時(shí)間： 40 us；功能：工作方式設(shè)置初始化指令。其中DL =1 ，8位數(shù)據(jù)接口DL= 0 ,4位數(shù)據(jù)接口； N =1，兩行顯示N= 0，一行顯示；F =1，5 *10點(diǎn)陣字符F =0，5* 7點(diǎn)陣字符。表7 CGRAM地址設(shè)置RS R/W DB7 DB6 DB5 D

50、B4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0運(yùn)行時(shí)間：40 us；功能設(shè)置：CGRAM地址A5A0 =03FH。RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0表8 DDRAM地址設(shè)置運(yùn)行時(shí)間：40us；功能設(shè)置：DDRAM地址；N= 0 ,一行顯示A6A0= 04FH；N =1 ,兩行顯示首行A6 A0 =00H 2FH ,次行A6 A0= 40H 67H。表9 讀BF及AC值RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 1 BF A

51、C6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0功能讀忙BF值和地址計(jì)數(shù)器AC值其中BF=1：忙;BF= 0：準(zhǔn)備好;此時(shí)AC值意義為最近一次地址設(shè)置CGRAM或DDRAM 定義表10 寫數(shù)據(jù)RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB01 0 數(shù) 據(jù)運(yùn)行時(shí)間：40 us功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM內(nèi)表11 讀數(shù)據(jù)RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB01 1 數(shù) 據(jù)運(yùn)行時(shí)間：40 us功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)從DDRAM或CGRAM數(shù)據(jù)讀出5.3基于HD44780字符型液晶顯示器LCM16

52、02的原理及應(yīng)用5.3.1 字符型液晶顯示器LCM1602的簡(jiǎn)介1.1字符型液晶顯示器LCM1602接口特性及時(shí)序表12 引腳功能引腳號(hào) 符號(hào) 狀態(tài) 功能1 Vss 電源地2 Vdd +5V邏輯電源3 V0 液晶驅(qū)動(dòng)電源4 RS 輸入寄存器選擇 15 R/W 輸入讀 寫操作選擇6 E 輸入使能信號(hào)7 DB0 三態(tài)數(shù)據(jù)總線 LSB（數(shù)據(jù)最低位）8 DB1 三態(tài)數(shù)據(jù)總線9 DB2 三態(tài)數(shù)據(jù)總線10 DB3 三態(tài)數(shù)據(jù)總線11 DB4 三態(tài)數(shù)據(jù)總線12 DB5 三態(tài)數(shù)據(jù)總線13 DB6 三態(tài)數(shù)據(jù)總線14 DB7 三態(tài)數(shù)據(jù)總線 MSB（數(shù)據(jù)最高位）*15 E1 輸入 空管腳/背光輸入*16 E2 輸入

53、空管腳/背光輸入1.1.1 點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊電路框圖圖5.1點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊電路框圖1.2控制器接口時(shí)序說(shuō)明1.2.1 讀操作時(shí)序5.3.1字符型液晶顯示器LM1602的示原理LM1602的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器為HD44780。HD44780內(nèi)置了192個(gè)常用字符，存于字符產(chǎn)生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有幾個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖說(shuō)明了CGROM和CGRAM與字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系字符碼0x000x0F為用戶自定義的字符圖形RAM(對(duì)于5X8點(diǎn)陣的字符，可以存放8組，5X10

54、點(diǎn)陣的字符，存放4組)，0x200x7F為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼，0xA00xFF為日文字符和希臘文字符，其余字符碼(0x100x1F及0x800x9F)沒(méi)有定義。(由于本指導(dǎo)中未用到自定義特殊字符的功能CGROM的字符號(hào)，"地址"指DDRAM的地址)除了CGROM和CGRAM外，LCD內(nèi)部還有一個(gè)DDRAM(Display Data RAM)，用于存放待顯示內(nèi)容，LCD控制器的指令系統(tǒng)規(guī)定，在送待顯示字符代碼的指令之前，先要送DDRAM的地址(即待顯示的字符顯示位置)。16×2的字符型LCD的DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 圖5.4 DRAM與顯示位置對(duì)應(yīng)

55、圖總而言之，希望在LCD的某一特定位置顯示某一特定字符，一般要遵循"先指定地址，后寫入內(nèi)容"的原則;但如果希望在LCD上顯示一串連續(xù)的字符(如單詞等)，并不需要每次寫字符碼之前都指定一次地址，這是因?yàn)橐壕Э刂颇K中有一個(gè)計(jì)數(shù)器叫地址計(jì)數(shù)器AC(Address Counter)。地址計(jì)數(shù)器的作用是負(fù)責(zé)記錄寫入DDRAM數(shù)據(jù)的地址，或從DDRAM讀出數(shù)據(jù)的地址。該計(jì)數(shù)器的作用不僅僅是"寫入"和"讀出"地址，它還能根據(jù)用戶的設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行修改。比如，如果規(guī)定地址計(jì)數(shù)器在"寫入DDRAM內(nèi)容"這一操作完成后自動(dòng)加1，那么在第

56、1行第1列定寫入一個(gè)字符后，如果不對(duì)字符顯示位置(DDRAM地址)重新設(shè)置，再寫入一個(gè)字符，則這個(gè)新的字符會(huì)出現(xiàn)在第1行第2列。5.3.2 符型液晶顯示器LM1602接口方案及比較1.1直接控制方式圖5.5直接（總線）控制方式1.2間接控制方式圖5.6接接線（模擬口線）控制方式比較以上兩種接口方案可以看到，與直接控制方式相比，間接控制方式使用的輔助器件更少，接線也更簡(jiǎn)潔，可靠性也相應(yīng)較高，成本也相對(duì)較低，唯一的缺點(diǎn)就是要用較多的軟件來(lái)彌補(bǔ)硬件上的不足，編程相對(duì)復(fù)雜?？傮w上比較，間接控制方式更為方便實(shí)用。5.4 字符型液晶顯示器LM1602應(yīng)用程序5.4.1程序設(shè)計(jì)流程圖根據(jù)上述方案論證，本例接口采用間接控制方式，相應(yīng)的程序流程圖如下：(a) (b) (c)(d) (e)圖5.7 LM1602功能子程序流程圖5.4.2功能程序模塊詳解1.初始化子程序INITIAL:MOV A,#00111000B； 設(shè)置8位，2行，5*7點(diǎn)陣 LCALL WRITE_COM； 調(diào)用寫指令子程序MOV A,#00001110B ； 顯示器開(kāi)，允許光標(biāo)閃爍LCALL WRITE_COM ； 調(diào)用寫指令子程序MOV A,#00000110B ； 文字不動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移LCALL WRITE_COM ； 調(diào)用寫指令子程序RET2寫命令子