1、第15章 C51液晶顯示模塊在單片機的人機交互系統中，常常需要顯示系統運行中的某些信息和數據，例如字符、漢字或者圖形等。液晶顯示器LCD正好可以完成此項任務，它是一種功耗很低的顯示器，在電子表、計算器、數碼相機、計算機的顯示器和液晶電視上都可以看到它的身影。液晶顯示器以優越的性能，越來越受到各方面的重視。在單片機系統中，為了應用的方便，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，

2、并詳細介紹了常用的液晶顯示模塊控制器及其控制子函數。最后通過兩個實例，逐步詳細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行數據或者圖形顯示的。液晶顯示器本身不發光，其通過調節背光的亮度來達到顯示效果，這是一種被動顯示器。液晶顯示模塊是以液晶屏為核心，配合一定的控制電路，以達到方便使用目的的顯示組件。目前在單片機系統中，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段碼數字型 2點陣字符型 3點陣圖形型 段碼數字型液晶顯示模塊 點陣字符型液晶顯示模塊 15.1.2

3、液晶顯示模塊的特點相比其他顯示器件，液晶顯示模塊具有如下一些特點：顯示內容豐富?？梢燥@示多行漢字、字符以及圖形等。體積小巧。在顯示內容相同的情況下，液晶顯示模塊體積要相對小巧，重量也輕。功耗低。液晶顯示模塊的功耗主要消耗在其內部的電極、背光電源和驅動芯片上。因而，相對于相同的顯示面積，液晶顯示模塊的功耗比其他顯示器件要小得多。顯示質量高。液晶顯示模塊每一個點恒定發光，不需要不斷刷新亮點。因此液晶顯示模塊顯示畫質高，且不會閃爍。無電磁輻射。液晶顯示模塊沒有電磁輻射，正因為這個優點使得液晶電視和計算機的液晶顯示器得到廣泛應用?？刂坪唵畏奖恪Ｒ壕э@示模塊內置控制器，而且均為數字式接口，操作十分方便。

4、應用范圍廣。根據需要液晶顯示模塊可以顯示數字、字符、漢字和圖形等。因此液晶顯示模塊可根據實際需要適用于各種場合。15.2 液晶顯示控制驅動器 液晶顯示模塊LCM大部分都具有內置LCD控制驅動器。LCD控制驅動器主要用于控制液晶的顯示，其采用控制指令集進行控制顯示。這類液晶顯示模塊和單片機的接口都比較簡單，控制起來也相對容易，目前得到了廣泛的應用。一般而言，只要掌握一種的液晶顯示模塊及其控制驅動器的使用方法，就可以舉一反三，掌握其他液晶顯示模塊的使用。 目前市場上常見的LCD控制驅動器有ST7920、HD44780、KS0066U等型號。這里要介紹的是目前使用較為廣泛的ST7920點陣圖形液晶模

5、塊的控制驅動器，其可以控制顯示數字、字符、漢字和圖形等，功能比較全面。15.2.1 液晶顯示控制驅動器概述ST7920液晶顯示模塊控制驅動器是一種功能極強的液晶控制模塊，由臺灣矽創電子公司生產，其主要包括如下幾方面的功能：芯片內置32個普通驅動器common及64個段驅動器segment。芯片內置12864漢字圖形點陣的液晶顯示控制模塊。芯片內置8192個中文漢字1616點陣），用于顯示漢字。ST7920包含有兩個型號，ST7920-BIG5內建BIG-5碼繁體中文字型庫，ST7920-GB內建GB簡體中文字型庫。芯片內置128個字符的ASCII字符庫816點陣），用于顯示常用的字符。芯片內置

6、64256點陣顯示RAMGDRAM），用于顯示圖形。芯片內置有2MB的中文字型CGROM和64256點陣的GDRAM繪圖區域，便于簡單、有效地顯示漢字和圖形。芯片內置4組可編程控制的1616點陣造字空間。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，可以實現靈活的單片機接口。15.2.2 液晶顯示控制驅動器功能說明 這里以內建簡體中文字型庫的ST7920-GB芯片為例，介紹液晶顯示控制驅動器的功能以及字符、漢字和圖形等的顯示操作。 1基本讀寫操作 2忙碌標志BF） 3中文字型ROMCGROM）4半寬字型ROMHCGROM） 5自定義字型RAMCGRAM）6圖標RAMIRAM） 7顯

7、示數據RAMDDRAM）8繪圖顯示RAMGDRAM） 9地址計數器AC）10LCD驅動電路 11硬件游標/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動器ST7920中，提供了兩套控制指令：基本指令和擴充指令。這些指令都是用來控制液晶的顯示操作。下面分別對各指令的使用進行介紹。15.3.1 基本指令集 液晶顯示模塊控制驅動器ST7920提供了11條基本指令。當RE=0時為基本指令集模式，下面分別介紹各基本指令的使用。 1清除顯示指令2地址復位指令 3進入設定點指令4顯示狀態開關指令 5游標或顯示移位控制指令6功能設定指令 7設

8、定CGRAM地址指令8設定DDRAM地址指令 9讀取忙碌標志BF和地址指令10寫數據到RAM指令 11讀取RAM的值指令15.3.2 擴充指令集液晶顯示模塊控制驅動器ST7920擴充指令集提供了更高級的液晶顯示控制。當RE=1時，為擴充指令集模式。ST7920提供了7種擴充指令，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擴充功能設定指令6設定IRAM地址或卷動地址指令7設定繪圖RAM地址指令15.3.3 控制器指令操作方式液晶控制驅動器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

9、部PSB引腳來選擇：當PSB引腳輸入高電平時，為并行操作方式。當PSB引腳輸入低電平時，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。下面分別對這兩種指令操作方式進行介紹。串行數據傳輸的時序圖 15.4 點陣圖形型液晶操作子函數 液晶顯示模塊一般均內置控制器，其操作基本類似。這里以前面介紹的點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。在下面介紹中，常用到的符號含義如下： E為液晶顯示模塊的讀寫使能信號。 R_W為液晶顯示模塊的讀寫選擇信號。 RS為液晶顯示模塊的數據/指令信號。 D_I為液晶顯示模塊的數據指令選擇信號。15.4.1

10、指令操作子函數指令操作子函數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;/設置狀態Loop: P1=0 xFF; E=1;/使能有效 q=P1;/將P1口狀態讀入 E=0;/關閉使能信號 if(q&0 x80)/判斷屏幕是否忙 goto Loop;/若忙，循環等待 R_W=0; D_I=0;/寫數據指令 P1= dcode;/將數據送入P1口 E=1;/使能信號開 E=0;/使能信號關 15.4.2 數據操作子函數數據操作子函數用于

11、向液晶顯示控制器寫入各種操作數據。數據操作子函數程序示例如下：void Dat(unsigned char ddata)unsigned char q; R_W=1; D_I=0;/讀狀態指令Loop: P1=0 xFF; E=1;/使能 q=P1; E=0; if(q&0 x80)/判忙 goto Loop; D_I=1;/送數據指令 R_W=0; P1= ddata;/寫入數據 E=1;/使能信號開 E=0;/使能信號關 15.4.3 初始化子函數初始化子函數用于初始化液晶顯示控制器。初始化子函數程序示例如下：void Imim() P0=0 xFF;/初始化單片機端口 P1=0

12、xFF; P2=0 xFF; P3=0 xFF; E=0;WCOM(0 x38);/功能設定 WCOM(0 x08);/關顯示指令 WCOM(0 x06);/游標右移 Clearlcd();/清屏 WCOM(0 x0c);/開顯示指令 15.4.4 清屏子函數 清屏子函數用于對液晶顯示器進行清屏操作。在ST7920控制器中，提供了兩種方式進行清屏操作。下面分別進行介紹： 基本指令集清屏子函數，程序示例如下： void Clearlcd() D_I=0; R_W=0; P1=0 x01; WCOM(0 x01);/清除顯示 15.4.5 漢字顯示子函數漢字顯示子函數用于在液晶屏上顯示漢字。漢字顯

13、示子函數程序示例如下：void Hanz() int i; WCOM(k);/設置起始點 for(i=0;ij;i+,p+) wbyte=*p; Dat(wbyte);/將漢字數組數據送入 15.4.6 圖形顯示子函數 圖形顯示子函數用于在液晶顯示器上進行繪圖操作。 程序中，使用了ST7920的擴充指令集來進行繪圖操作。首先，通過指令操作子函數WCOM設定ST7920處于擴充指令集模式，然后通過頁循環和列循環來送入圖形數據。這里變量p2為圖形數組指針，Column和Page為圖形顯示的起始列和行，z和y為圖形數組的頁和列。15.5 液晶漢字顯示實例 點陣圖形型液晶顯示模塊除了可以顯示基本的數字

14、和英文字符外，最大的優勢是還可以顯示中文信息。因而，這里首先介紹點陣圖形型液晶顯示模塊的字符及漢字的顯示。15.5.1 電路設計 這里采用Atmel公司的AT89S52單片機，液晶顯示模塊選用內置ST7920的NH12864M。整個電路的電路圖，如下圖。電路圖 15.5.2 程序設計 這里采用C51語言編寫程序。具體操作步驟如下：液晶屏顯示內容 15.6 液晶圖形顯示實例 點陣圖形型液晶顯示模塊除了可以顯示中文信息外，另一個優勢是可以顯示圖形。因而，這里介紹如何提取自定義圖形的點陣信息以及圖形的顯示。 15.6.1 圖形數組的提取因為這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化為黑白圖，如下圖。圖形的點陣信息可以逐個查看像素點的黑白值。為了更快地得到圖像的點陣信息，得到任何一個圖形的點陣信息，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陣信息，如下圖。蝴蝶圖案 提取點陣信息 15.6.2 圖形顯示程序設計 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，定義圖形數組Tu，其中存放了前面用字模提取程序得到蝴蝶圖案對應的點陣數據。在主函數中，首先初始化液晶屏，然后使用擴充指令集進行清屏操作。接著指定圖像數組顯示的頁和列，以及起始頁和