12864LCD液晶顯示原理及使用方法

1、12864LCD 液晶顯示原理及使用方法液晶簡(jiǎn)介液晶是一種在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)液態(tài)又不同于氣態(tài)的特殊 物質(zhì)態(tài)，它既具有各向異性的晶體所特有的雙折射性又具有液體的流動(dòng)性液晶顯 示器件 （英文的簡(jiǎn)寫(xiě)為 LCD）就是利用液晶態(tài)物質(zhì)的液晶分子排列狀態(tài)在電場(chǎng)中 改變而調(diào)制外界光的被動(dòng)型顯示器件。點(diǎn)陣式圖形液晶顯示屏是 LCD 的一種能夠動(dòng)態(tài)顯示圖形漢字以及各種符號(hào) 信息為各種電子產(chǎn)品提供了友好的人機(jī)界面點(diǎn)陣式圖形液晶顯示屏的主要特點(diǎn) 如下（這些特點(diǎn)也就是 LCD 的特點(diǎn) ）：工作電壓低、微功耗、體積小、可視面積 大、無(wú)電磁輻射、數(shù)字接口、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。12864LCD是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器

2、,它主要由行驅(qū)動(dòng)器 / 列驅(qū)動(dòng)器及128×64 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。 可完成圖形顯示， 也可以顯示 8×4 個(gè)（16 ×16 點(diǎn) 陣）漢字或者顯示 16×4個(gè)（8×16 點(diǎn)陣 ）ASCII碼。分為兩種，帶字庫(kù)的和不帶字庫(kù) 的。不帶字庫(kù)的 LCD 需要自己提供字庫(kù)字模， 此時(shí)可以根據(jù)個(gè)人喜好設(shè)置各種字 體顯示風(fēng)格，設(shè)計(jì)上較為靈活。帶字庫(kù)的 LCD 提供字庫(kù)字模，但是只能顯示 GB2312的宋體。各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景靈活選擇。其液晶模塊原理圖 如下所示。12864LCD點(diǎn)陣圖形液晶模塊原理框圖面給出了其應(yīng)用連接電路，分別介紹其各引腳的功能

3、和作用如下表所示： 12864LCD 的引腳說(shuō)明管腳號(hào)管腳名稱(chēng)LEVER管腳功能描述1GND0電源地2VCC+5.0V電源電壓3VLCD-液晶顯示器驅(qū)動(dòng)電壓4RS (D/I) H/LD/I=“，H表”示 DB7 DB0 為顯示數(shù)據(jù)D/I= “ L，”表示 DB7 DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W H/L R/W= “ H，”E=“ H”數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0R/W=“ L”，E=“ H L”數(shù)據(jù)被寫(xiě)到 IR 或 DR6ENH/L R/W= “L，”E 信號(hào)下降沿鎖存 DB7 DB0R/W=“ H”，E=“ H” DDRAM 數(shù)據(jù)讀到 DB7DB0 7DB0 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 8DB1 H/L 數(shù)

4、據(jù)線(xiàn) 9DB2 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)10DB3 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)11DB4 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)12DB5 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)13DB6 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)14DB7 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn)15CS1 H/L H: 選擇芯片 （右半屏）信號(hào)16CS2 H/L H: 選擇芯片 （左半屏）信號(hào)17RET H/L 復(fù)位信號(hào) ,低電平復(fù)位18VEE -10VLCD 驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓 19LED+-LED 背光板電源20LED-LED 背光板電源12864LCD點(diǎn)陣圖形液晶模塊應(yīng)用連接電路液晶驅(qū)動(dòng)設(shè)置在理解 12864LCD硬件原理和管腳功能之后，可以針對(duì) LCD進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)，分 兩種情況：仿真環(huán)境下和實(shí)物開(kāi)發(fā)板編程仿真驅(qū)動(dòng)定義如下：#

5、defineuint8 unsigned char#defineuint32 unsigned int#defineLCD_databus P0 /LCD8 位數(shù)據(jù)口sbitDI =P22; /DI 為 0 寫(xiě)指令或讀狀態(tài)； 1 數(shù)據(jù)sbitRW= P21; /RW 為 1 寫(xiě)； 0 讀sbitEN =P20; / 使能端sbitCS1= P24; /片選 1 低電平有效，控制左半屏sbitCS2= P23; /片選 1 低電平有效，控制右半屏實(shí)物開(kāi)發(fā)板驅(qū)動(dòng)接線(xiàn)和定義如下#defineLCD_PORT_NUM0 /LCD 端口 P0#defineDATA_PORT_NUM1 / 數(shù)據(jù)端口 P1

6、#defineCS1_PIN23/ 片選 1 低電平有效，控制左半屏#defineCS2_PIN24/ 片選 1 低電平有效，控制右半屏#defineRST_PIN21/復(fù)位信號(hào)低電平有效#defineRW_PIN20/RW 為 1 寫(xiě)； 0 讀#defineDI_PIN19/DI 為 0 寫(xiě)指令或讀狀態(tài)； 1 數(shù)據(jù)#defineEN_PIN22/使能端uchar DIN8 = 24, 23, 20, 21, 28, 29, 19, 22;/8 位數(shù)據(jù)線(xiàn)的接線(xiàn)方式 P2.24, P2.23, P2.22對(duì)于 D0,D1, D7低, 位到高位涉及到的一些控制指令：0x3E關(guān)顯示， 0x3F開(kāi)顯示

7、； 總共有八頁(yè)，一頁(yè)占八行點(diǎn)陣點(diǎn)，頁(yè)的首地址為 0xB8； 行的起始地址為 0xC0，有規(guī)律的改變起始行號(hào)可以實(shí)現(xiàn)滾屏的效果； 列的起始地址為 0x40一直到 0x7F共64列；讀狀態(tài)指令時(shí)，數(shù)據(jù)位最高位 D7為1內(nèi)部忙，為 0空閑；對(duì)應(yīng)接線(xiàn)為 P2.22; 通過(guò)GPIO_ReadValue獲取P2端口的 32位數(shù)據(jù) P2.0到P2.31，然后進(jìn)行相應(yīng)的與或 操作進(jìn)行判斷。仿真環(huán)境下的驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)： void delay(uint8 i) / 延時(shí)函數(shù) while(-i); void Read_busy() /讀忙函數(shù) 數(shù)據(jù)位的最高位 D7 為 1 則忙 P0 = 0X00;DI = 0;RW

8、 = 1;EN = 1while(P0 & 0x80) EN = 0;void write_LCD_command(uint8 value) / 寫(xiě)命令函數(shù) Read_busy(); / 每次讀寫(xiě)都要忙判斷DI = 0; /選擇命令RW = 0; /讀操作LCD_databus = value;EN = 1; /EN 由 10 鎖存有效數(shù)據(jù)_nop_();_nop_();EN = 0;void write_LCD_data(uint8 value) / 寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù) Read_busy();DI = 1; /選擇數(shù)據(jù) RW = 0;LCD_databus = value;EN = 1;

9、/EN 由 10 鎖存有效數(shù)據(jù) _nop_();_nop_();EN = 0; void Set_page(uint8 page) /設(shè)置顯示起始頁(yè) page = 0xB8 | page; /頁(yè)的首地址為 0xB8 wite_LCD_command(page);void Set_line(uint8 startline) /設(shè)置顯示的起始行 startline = 0xC0 |startline; write_LCD_command(startline);void Set column(uint8 column) / 設(shè)置顯示的列column = column & 0x3F; /列的最

10、大值為 64 column = column | 0x40; / 列的首地址為 0x40 write_LCD_command(column);void SetOnOff(uint8 onoff) / 顯示開(kāi)關(guān)函數(shù)； 0x3E 是關(guān)顯示， 0x3F 是開(kāi)顯示 onoff = 0x3E | onoff; write_LCD_command(onoff);void SelectScreen(uint8 screen) /選擇屏幕 switch(screen) case 0:CS10; CS2 =0; break;/全屏case 1:CS10; CS2 =1; break;/左半屏case 2:CS1

11、1; CS2 =0; break;/右半屏default: break;void ClearScreen(uint8 screen) /清屏 uint8i, j; SelectScreen(screen); for(i=0;i<8;i+) Set_page(i); Set_column(0);for(j=0;j<64;j+)write_LCD_data(0x00); /寫(xiě)入 0，地址指針自動(dòng)加 1 void InitLCD() /LCD 初始化 Read_busy();SelectScreen(0);SetOnOff(0); /關(guān)顯示SelectScreen(0);SetOnOff

12、(1); /開(kāi)顯示 SelectScreen(0); ClearScreen(0);Set_line(0);連接開(kāi)發(fā)板實(shí)物的底層應(yīng)用程序：voidLCD_Check_Busy(void) unsignedint value = 0, rvalue = 0;GPIO_SetDir(DATA_PORT_NUM, 0x31F80000L, 0); GPIO_ClearValue(LCD_PORT_NUM, (1 << DI_PIN); GPIO_SetValue(LCD_PORT_NUM, (1 << RW_PIN);GPIO_SetValue(LCD_PORT_NUM, (

13、1 << EN_PIN);while (1) value = GPIO_ReadValue(DA TA_PORT_NUM);/ 獲取值為 32 位 P2.0到 P2.31 /*數(shù)據(jù)位最高位 D7為 1內(nèi)部忙，為 0空閑；對(duì)應(yīng)接線(xiàn)為 P2.22*/ rvalue = value & 0x400000;if (0x0 = rvalue) break; GPIO_ClearValue(LCD_PORT_NUM, (1 << EN_PIN); GPIO_SetDir(DATA_PORT_NUM, 0x31F80000L, 1); data_setpin(0);其他的函數(shù)

14、按照上面的進(jìn)行設(shè)置，其中函數(shù) GPIO_SetValue 將對(duì)應(yīng)的位置 1,；函 數(shù)GPIO_ClearValue 將對(duì)應(yīng)的位置 0；函數(shù) GPIO_ReadValue 獲取對(duì)應(yīng)端口的數(shù) 據(jù)，函數(shù) GPIO_SetDir 設(shè)置相應(yīng)端口的相應(yīng)位的方向 輸入輸出。字庫(kù)原理及其制作在前面我們分析了如何點(diǎn)亮一個(gè)或者多個(gè)點(diǎn)陣， 通過(guò)有意識(shí)的點(diǎn)亮一些點(diǎn)陣 可以在液晶屏上看到數(shù)字、 字母和漢字的顯示。 那么一個(gè)字母或者漢字對(duì)應(yīng)著那 些位置的點(diǎn)陣呢，是否可以通過(guò)計(jì)算得到其字模數(shù)據(jù)？現(xiàn)在可以在網(wǎng)上下載到各種字模軟件，對(duì)單個(gè)的字符取模，也可以對(duì) ASCII 碼、漢字庫(kù)取模生成字庫(kù) bin文件。在取模之前要對(duì)其進(jìn)行

15、相應(yīng)的設(shè)置，以便能 夠正確的顯示（當(dāng)取模方式和液晶屏的設(shè)置不一樣時(shí)會(huì)顯示出亂碼） 。需要注意 的是橫縱向取模的區(qū)別，字節(jié)正序和字節(jié)倒序的差別。下面介紹字模的數(shù)據(jù)的獲取，字節(jié)正序和倒序、橫縱向取模的差別。 字模是一組數(shù)字， 但它的意義卻與數(shù)字的意義有了根本的變化， 它是用數(shù)字的各 位信息來(lái)記載英文或漢字的形狀，如英文的 'A' 在字模的記載方式如圖 1 所示： 8×16的ASCII 碼點(diǎn)陣，左邊的為橫行取模，字節(jié)正序（即高位在前） ,右邊的為縱 向取模，字節(jié)倒序（即高位在下）。圖1 “A字”模圖而中文的 “你”在字模中的記載卻如圖 2 所示：下面的取模方式只介紹了橫向

16、取模、字節(jié)正序。如果要對(duì)其進(jìn)行縱向取模、字節(jié)倒序，方法類(lèi)似于“ A ”字模。圖2 “你”字模圖 當(dāng)通過(guò)字模軟件生成字庫(kù) bin文件之后如何對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用？ 可以通過(guò)以下方法：1. 把字庫(kù)放入 SD卡中。需要帶SD卡，需要使用文件系統(tǒng)， 軟硬件成本較高。2. 把字庫(kù)放入代碼中一起編譯，后下載到單片機(jī)中。對(duì)單片機(jī)的 FLASH 要 求比較大，而且代碼編寫(xiě)調(diào)式速度比較慢。3. 購(gòu)買(mǎi)字庫(kù) IC。不夠靈活。4. 把字庫(kù)放入 FLASH IC 中。這種方法比較靈活， 可以設(shè)置各種字體風(fēng)格。下面詳細(xì)介紹將字庫(kù)放入 FLASH IC 中的步驟。 在寫(xiě)入字庫(kù)到 FLASH IC 之前，先擦除原 FLASH IC

17、中的內(nèi)容，此時(shí)可以根據(jù)字 庫(kù)文件大小計(jì)算所需檫除扇區(qū)大小，待擦除完畢之后，開(kāi)始寫(xiě)入 bin 文件，寫(xiě)入 時(shí)采用 USB傳輸?shù)?FLASH IC 中去。首先設(shè)置好 USB 相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)、初始化工作， 調(diào)用寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)。之后 download程序到單片機(jī)中，待程序運(yùn)行起來(lái)之后，通過(guò) USB數(shù)據(jù)線(xiàn)連接 FLASH IC ，打開(kāi) HIDDriver 程序，選擇 bin 文件，設(shè)置傳輸速 度，開(kāi)始傳輸。機(jī)內(nèi)碼、區(qū)位碼對(duì)于英文、數(shù)字等字符的顯示，由于其種類(lèi)較少，只需要一個(gè)字節(jié)表示即可， ASCII碼的低128專(zhuān)供其使用，當(dāng)計(jì)算機(jī)讀取字符時(shí)，其存儲(chǔ)的 8為二進(jìn)制大小為 其ASCII碼值，同時(shí)稱(chēng)為字符的內(nèi)碼，那么

18、其字符的字模首地址在字庫(kù)中存儲(chǔ)位 置為內(nèi)碼乘以 16。首地址開(kāi)始的 16個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為該字符的字模數(shù)據(jù)。一個(gè)漢字由 2個(gè)字節(jié)組成，那么其在計(jì)算機(jī)中是如何存在？ 計(jì)算機(jī)中只能識(shí)別 01二進(jìn)制編碼，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換用漢字字符集GB2312-80共收錄了漢字、圖形符號(hào)等共 7445個(gè)，其中漢字 6763個(gè)，按照漢字使用 的頻度分為兩級(jí)，其中一級(jí)漢字 3755個(gè)，二級(jí)漢字 3008個(gè)。由于英文字符較少加 上其他字符也不到 128個(gè)，采用ASCII碼的低128個(gè)表示足夠，而 ASCII碼的高128 個(gè)卻很少用，因此可以采用兩個(gè)高 128ASCII碼組合表示一個(gè)漢字。漢字在計(jì)算機(jī)中是采用機(jī)內(nèi)碼的形式進(jìn)行存

19、儲(chǔ)的，每一個(gè)漢字占2個(gè)字節(jié)，其中第一個(gè)字節(jié)為機(jī)內(nèi)碼的區(qū)碼，漢字、各種圖形符號(hào)機(jī)內(nèi)碼的區(qū)碼范圍是從 0A1H （十六進(jìn)制）開(kāi)始，對(duì)應(yīng)區(qū)位碼中區(qū)碼的第一區(qū)；而機(jī)內(nèi)碼的第二個(gè)字節(jié) 為機(jī)內(nèi)碼的位碼，范圍也是從 0A1H （十六進(jìn)制）開(kāi)始，對(duì)應(yīng)某區(qū)中的第一個(gè)位 碼。就是說(shuō)將漢字機(jī)內(nèi)碼減去 0A0AH就得到該漢字的區(qū)位碼。例如漢字“北”的機(jī) 內(nèi)碼是十六進(jìn)制的“B1B1”，其中前兩位“B1”表示機(jī)內(nèi)碼的區(qū)碼，后兩位 “B1表” 示機(jī)內(nèi)碼的位碼。所以“北”的區(qū)位碼為 0B1B1H 0A0A0H=1111H ，將區(qū)碼和位 碼分別轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，得漢字“北”的區(qū)位碼為“1717?！奔础氨薄钡狞c(diǎn)陣位于第 17區(qū) 的第

20、 17個(gè)字的位置，在文件 HZK16 中的位置為第 32× （ 17-1） ×94+（ 17 1）=48640D以后的32個(gè)字節(jié)為“北”的顯示點(diǎn)陣。用RF-1800編程器讀入二進(jìn)制文 件hzk16j.bin后利用其編輯功能中的緩沖區(qū)編輯查找到 BE00 H（48640D是十進(jìn) 制，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制后得 BE00 H）開(kāi)始的32個(gè)字節(jié)： 04 80 04 80 04 88 04 98 04 A0 7C C0 04 80 04 80 04 80 04 80 04 80 04 80 1C 82 E4 82 44 7E 00 0（0以上全 為十六進(jìn)制），將其寫(xiě)在 16×

21、16點(diǎn)陣方格紙上。漢字、圖形符號(hào)根據(jù)其位置將其分為 94個(gè)“區(qū)”，每個(gè)區(qū)包含 94個(gè)漢字字符， 每個(gè)漢字字符又稱(chēng)為“位”。其中“區(qū)”的序號(hào)由01區(qū)至94區(qū)，“位”的序號(hào)也由 01位 至94位。若以橫向表示“位”號(hào)，縱向表示“區(qū)” 號(hào)，則“區(qū)”和“位”構(gòu)成一個(gè)二維坐 標(biāo)。給定一個(gè)“區(qū)”值和“位”值就可以確定一個(gè)惟一的漢字或圖形符號(hào)。即 4位阿 拉伯?dāng)?shù)字就可以惟一地確定一個(gè)漢字或符號(hào)。如 “北”字的區(qū)位碼是“1717（”區(qū)位 碼是十進(jìn)制表示，機(jī)內(nèi)碼是十六進(jìn)制表示）。前兩位是“區(qū)”號(hào)，后兩位是“位”號(hào)。 其中1至15區(qū)是各種圖形符號(hào)、制表符和一些主要國(guó)家的語(yǔ)言字母，16區(qū)至87區(qū)是漢字，其中 16區(qū)

22、至55區(qū)是一級(jí)漢字， 56至87區(qū)是二級(jí)漢字。那么計(jì)算機(jī)是如何識(shí)別漢字和 ASCII字符呢？當(dāng)其讀到的 ASCII碼值大于 0A1H時(shí)，先暫不處理而是繼續(xù)讀取下一字節(jié)，如果也是大于 0A1H時(shí)，則識(shí)別為漢字或者圖形符號(hào)，兩個(gè)合起來(lái)組成機(jī)內(nèi)碼。 計(jì)算機(jī)讀取一個(gè)漢字的機(jī)內(nèi)碼時(shí)，先將其轉(zhuǎn)換為區(qū)位碼（第一個(gè)字節(jié)減去0B1H，得到區(qū)碼；第二節(jié)字節(jié)也減去 0B1H，得到位碼），再根據(jù)區(qū)位碼計(jì)算該 漢字字模在字庫(kù)中的存儲(chǔ)首地址 （計(jì)算公式為 32×（ 區(qū)碼 1）×94+（位碼 1） 分別讀取其后的 32個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)在液晶屏相應(yīng)位置點(diǎn)亮其點(diǎn)陣， 從而得到我們想要 的效果。GUI 圖形用戶(hù)界面

23、GUI 為 Graphics User Interface的縮寫(xiě)，即圖形用戶(hù)界面， 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于 嵌入式產(chǎn)品中。通過(guò)窗口、圖標(biāo)和菜單等圖形界面方便快捷的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。移植 GUI 到 LCD12864 液晶上，我們采用的是 ZLG/GUI（ 周立功開(kāi)發(fā)的 ）。 里面提供一些基本圖形操作、顏色轉(zhuǎn)換、 ASCII 碼和漢字顯示、菜單和窗口操作 函數(shù)等等。ZLG/GUI 可以分為三個(gè)層次，第一層為硬件驅(qū)動(dòng)層，也即是底層驅(qū)動(dòng)。它 主要負(fù)責(zé)硬件驅(qū)動(dòng)， 將顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并發(fā)送給圖形顯示設(shè)備。 第二層為基本圖形 層。它提供一些基本的作圖功能，如畫(huà)線(xiàn)、圓形、矩形和橢圓等。第三層為高級(jí) 接口層。主要是在基

24、本繪圖之上為用戶(hù)提供窗口、圖標(biāo)和菜單等圖形接口。移植過(guò)程中我們主要是針對(duì)底層驅(qū)動(dòng)的基本函數(shù)進(jìn)行修改， 在驅(qū)動(dòng)頭文件中 根據(jù)實(shí)際液晶屏的大小設(shè)置 X ，Y 軸的大小，定義相應(yīng)的操作地址（主要用于寫(xiě) 命令和數(shù)據(jù)），設(shè)置相應(yīng)操作命令字的宏定義。在驅(qū)動(dòng)源文件中根據(jù)液晶屏大小 修改緩沖區(qū)大小。 由于前面已經(jīng)介紹過(guò) LCD12864液晶基本顯示原理， 因此可以 直接采用其中的驅(qū)動(dòng)設(shè)置，完成基本的讀寫(xiě)命令和數(shù)據(jù)的功能，然后調(diào)用 GUI 的上層函數(shù)實(shí)現(xiàn)窗口、菜單等復(fù)雜功能。在 ZLG/GUI 中主要是針對(duì)橫向字節(jié)正序字模的顯示設(shè)置，高位在前，因此 其字節(jié)設(shè)置如下 uint8 const DCB_HEX_TAB

25、8 = 0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01;而在我們所采用的 LCd12864 中主要是縱向字節(jié)倒序，高位在 下，因此其字節(jié)設(shè)置為 uint8 const DCB_HEX_TAB8 = 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80;同時(shí)應(yīng)注意 X 軸的八位組成一個(gè)字節(jié)應(yīng)改為 Y 軸的八位構(gòu)成一個(gè)字節(jié)。 在編寫(xiě)畫(huà)線(xiàn)函數(shù)時(shí)應(yīng)分四種情況考慮，水平線(xiàn)，垂直線(xiàn)， X 軸增長(zhǎng)較大的斜 線(xiàn)，Y 軸增長(zhǎng)較大的斜線(xiàn)。在繪畫(huà)直線(xiàn)時(shí)應(yīng)注意覆蓋的問(wèn)題，對(duì)于垂直線(xiàn)，由于 我們采用的 12864LCD 是縱軸 8 位組成一個(gè)字節(jié)， 而對(duì)于水平線(xiàn)， 直接畫(huà)線(xiàn)， 這 樣直線(xiàn)上下原有的內(nèi)容會(huì)被覆蓋。 為了避免這個(gè)問(wèn)題， 我們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí) 要先讀取原位置上的數(shù)據(jù)， 然后對(duì)其做或運(yùn)算， 這樣可以在不破換原數(shù)據(jù)圖形的 基礎(chǔ)上繪畫(huà)我們想要的直線(xiàn)。其他斜線(xiàn)的繪畫(huà)也