單片機與液晶顯示

單片機與液晶顯示第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4.4.2LCD液晶顯示和接口液晶顯示器（LCD）是一種功耗極低的顯示器件，它廣泛應用于便攜式電子產品中，它不僅省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形等，其顯示界面較之數(shù)碼管有了質的提高。近年來，液晶顯示技術發(fā)展很快，LCD顯示器已經成為僅次于顯像管的第二大顯示產業(yè)。

1．LCD顯示器簡介

LCD顯示器由于類型、用途不同，其性能、結構不可能完全相同，但其基本形態(tài)和結構卻是大同小異。第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、LCD顯示器的特點液晶顯示器有以下顯著特點：

(1)低壓微功耗：工作電壓只有3～5V，工作電流只有幾個uA。因此它成為便攜式和手持儀器儀表的顯示屏幕。

(2)平板型結構：LCD顯示器內由兩片平行玻璃組成的夾層盒，面積可大可小，且適合于大批量生產，安裝時占用體積小，減小了設備體積。

(3)被動顯示：液晶本身不發(fā)光，而是靠調制外界光進行顯示。因此適合人的視覺習慣，不會使人眼睛疲勞。

(4)顯示信息量大：LCD顯示器，其像素可以做得很小，相同面積上可容納更多信息。

第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)易于彩色化。

(6)沒有電磁輻射：在其顯示期間不會產生電磁輻射，對環(huán)境無污染，有利于人體健康。

(7)壽命長：LCD器件本身無老化問題，壽命極長。

2．LCD顯示器分類

通常可將LCD分為筆段型、字符型和點陣圖形型。

(1)筆段型。筆段型是以長條狀顯示像素組成一位顯示。該類型主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示西文字母或某些字符。這種段型顯示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六段等，在形狀上總是圍繞數(shù)字“8”的結構變化，其中以七段顯示最常用。它廣泛用于電子表、數(shù)字儀表、筆記本計算機中。第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)字符型。字符型液晶顯示模塊是專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶顯示模塊。在電極圖形設計上它是由若干個5×8或5×11點陣組成，每一個點陣顯示一個字符。這類模塊廣泛應用于電話、專用顯示面板(家電設備)等電子設備中。

(3)點陣圖形型。點陣圖形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩陣形式的晶格點，點的大小可根據顯示的清晰度來設計。這類液晶顯示器可廣泛用于圖形顯示，如游戲機、筆記本電腦和彩色電視等設備中。

LCD還有一些其它的分類方法。按采光方式可分為自然采光，背光源采光LCD。第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3.LCD的驅動方式1）靜態(tài)驅動方式：靜態(tài)驅動是逐個驅動所有段電極，所有字段電極和公用電極之間僅在顯示時才施加電壓。如LCD有n個字段，則需n+1條引線，其驅動電路也需要n+1條引線。如筆段顯示器。2）時分割驅動方式：時分割驅動是把全段電極集分為數(shù)組，將它們分時驅動，即采用逐行掃描的方法顯示所需要的內容。如點陣型LCD多采用方式。第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月按LCD的顯示驅動方式可分為靜態(tài)驅動、動態(tài)驅動、雙頻驅動LCD。按控制器的安裝方式可分為含有控制器和不含控制器LCD兩類。含有控制器的LCD又稱為內置式LCD。內置式LCD把控制器和驅動器用厚膜電路做在液晶顯示模塊印制底板上，只需通過控制器接口外接數(shù)字信號或模擬信號即可驅動LCD顯示。因內置式LCD使用方便，簡潔，在字符型LCD和點陣圖形型LCD中得到了廣泛應用。不含控制器的LCD還需另外選配相應的控制器和驅動器才能工作。4．8051與筆段型LCD的接口

第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月LCD接口實例硬件接口電路：圖4-19為六位液晶靜態(tài)顯示電路。典型顯示子程序：設顯示緩沖區(qū)為8031片內RAM的22H～27H六個單元依次放置六位分離的BCD碼。LCD底極BP所需的方波信號由4047產生。第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4-19六位LCD靜態(tài)顯示電路第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．8051與字符型LCD的接口字符型液晶顯示模塊是一類專用于顯示字母，數(shù)字，符號等的點陣型液晶顯示模塊。字符型液晶顯示模塊是由若干個5×8或5×11點陣塊組成的字符塊集。字符型液晶顯示驅動控制器廣泛應用于字符型液晶顯示模塊上。目前最常用的字符型液晶顯示驅動控制器是HD44780U，最常用的液晶顯示驅動器為HD44100及其替代品。如SMC1602A器件：可顯示兩行字符，顯示容量為16*2個字符。帶有背光源。采用時分割驅動的形式，并行接口，可與單片機I/O口直接相連。結構：主要由HD44780、HD44100（或兼容電路）和幾個電阻、電容等組成。第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月字符型液晶顯示模塊在世界上是比較通用的，而且接口格式也是比較統(tǒng)一的，其主要原因是各制造商所采用的模塊控制器都是HD44780U及其兼容品。不管它的顯示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模塊接口信號定義都是兼容的，所以，會使用一種字符型液晶顯示模塊，就會通曉所有的字符型液晶顯示模塊。

HD44780U由控制部，驅動部和接口部三部分組成。第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月控制部是HD44780U的核心，它產生HD44780U內部的工作時鐘，控制著各功能電路的工作?？刂撇靠刂迫抗δ苓壿嬰娐返墓ぷ鳡顟B(tài)，管理字符發(fā)生器CGROM和CGRAM，顯示存儲器DDRAM。HD44780U的控制部由時序發(fā)生器電路、地址指針計數(shù)器AC、光標閃爍控制電路、字符發(fā)生器、顯示存儲器和復位電路組成。

HD44780U的驅動部具有液晶顯示驅動能力和擴展驅動能力，由并/串數(shù)據轉換電路、16路行驅動器和16位移位寄存器、40路列驅動器和40位鎖存器、40位移位寄存器和液晶顯示驅動信號輸出和液晶顯示驅動偏壓等組成。第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月

HD44780U的接口部是HD44780U與計算機的接口，由I/O緩沖器，指令寄存器和譯碼器，數(shù)據寄存器，“忙”標志BF觸發(fā)器等組成。

HD44780U的指令系統(tǒng)共有8條指令，

6．字符型液晶顯示模塊接口電路

HD44780U可與單片機接口，由單片機輸出直接控制HD44780U及其時序。HD44780U與液晶顯示器連接方框圖如圖4.26所示。第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月圖4.26HD44780U與液晶連接框圖

第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1、SMC1602A的引腳及其功能：采用并行接口方式，有16個引腳，各引腳的功能及使用方法如下：（1）Vss（引腳1）：電源地。（2）VDD（引腳2）：電源正極，接+5V電源。（3）VL（引腳3）：液晶顯示偏壓信號。（4）RS（引腳4）：數(shù)據/指令寄存器選擇端，高電平時選擇數(shù)據寄存器，低電平時選擇指令寄存器。（5）R/W（引腳5）：讀/寫選擇端。高電平時為讀操作，低電平時為寫操作。（6）E（引腳6）：使能信號，下降沿觸發(fā)。（7）D0~D7（引腳7~14）：I/O數(shù)據傳輸線。（8）BLA（引腳15）：背光源正極。（9）BLK（引腳16）：背光源負極。第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、SMC1602A的內部結構及工作原理如SMC1602A器件：可顯示兩行字符，顯示容量為16*2個字符。帶有背光源。采用時分割驅動的形式，并行接口，可與單片機I/O口直接相連。結構：主要由HD44780、HD44100（或兼容電路）和幾個電阻、電容等組成。HD44780：DDRAM，CGROM，CGRAM，IR，DR，BF，AC等大規(guī)模集成電路組成。第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3、顯示位與RAM的對應關系（地址映射）SMC1602A內部帶有80*8bit的RAM緩沖區(qū)，顯示位與RAM地址的對應關系如下表所示：顯示位置序號123456……40DDRAM地址(HEX)第一行000102030405……39第二行404142434445……79兩行顯示位與DDRAM地址的對應關系第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月4、指令操作指令操作包括顯示模式設置、顯示開關控制、輸入模式控制、數(shù)據指針設置、讀/寫數(shù)據、清屏、歸位等方面。指令操作：指令名稱控制信號指令代碼功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0顯示模式設置0000111000設置16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據接口顯示開關控制0000001DCB設置顯示、光標、閃爍開關輸入模式控制00000001NS設置光標、顯示畫面移動方向讀數(shù)據11數(shù)據從RAM中讀取數(shù)據寫數(shù)據10數(shù)據對RAM進行寫數(shù)據清屏0000000001顯示清屏：1數(shù)據指針清零；2所有顯示清零回車0001000000顯示回車，數(shù)據指針清零數(shù)據指針設置0080H+地址碼（0-27H，40-4FH）設置數(shù)據地址指針第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月漢字式LCDSMG12864：圖形點陣液晶顯示器?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示8*4個（16*16點陣）漢字。第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1、引腳及功能：引腳號引腳名稱控制引腳功能描述VSS0電源地VDD+5.0V電源正極V0液晶顯示器驅動電壓RSH/L1：表示DB上是數(shù)據

0：表示DB上是指令5、R/WH/L1：E=1：數(shù)據DB0：E=10：數(shù)據IR或DR6、EH/LR/W=0；10鎖存DBR/W=1；E=1表示DDRAM數(shù)據讀到DB7~DB0第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1、引腳及功能：引腳號引腳名稱控制引腳功能描述7-14、DB0-DB7數(shù)據線15、CS1H/LH：選擇芯片IC1（右半屏）信號16、CS2H/LH：選擇芯片IC2（左半屏）信號17、RSTH/L復位信號，低電平復位(1:正常，0：復位）18、VEE-10VLCD驅動負電壓輸出19、BLA+4.2VLED背光板正極20、BLKLED背光板負極第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、SMG12864A的內部結構及工作原理由行驅動器/列驅動器及128*64全點陣液晶顯示器組成。IC1IC2內藏負壓電路１２８＊６４IC3ＤＢ０－ＤＢ７ＲＳＴＲＳ，Ｒ／W,ECS2CS1主要功能器件：指令寄存器ＩＲ：寄存指令碼；ＲＳ＝０時Ｅ：１0指令碼寫入ＩＲ．數(shù)據寄存器ＤＲ：寄存數(shù)據；ＲＳ＝１０數(shù)據寫入ＤＲ或Ｅ信號高電平作用下由ＤＲＤＢ；忙標志（ＢＦ）:顯示控制觸發(fā)器ＤＦＦ：顯示開和關控制；ＸＹ地址計數(shù)器：Ｘ：高３位，頁指針，指能由指令確定；Ｙ：低