LCD原理及顯示程序

1、在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃

2、爍。數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。1081液晶顯示簡介液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA動通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示器的

3、分類液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(Static)、單純矩陣驅(qū)動(SimpleMatrix)和主動矩陣驅(qū)動(ActiveMatrix)三種。液晶顯示器各種圖形的顯示原理:線段的顯示點陣圖形式液晶由MKN個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128歹每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16X8=128個點組成，屏上64X16個顯示單元與顯示RAME1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAMK白勺00

4、0H00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(000H)=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當(3FFH)=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,(00EH)=00H,(00FH)=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。字符的顯示用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6X8或8X8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAME白勺8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但

5、由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM寸應(yīng)的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼(一般用字模提取軟件)，每個漢字占32B,分左右兩半，各占16B,左邊為1、3、5右邊為2、4、6根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。10.8.21602字符型

6、LCD簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD,目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖10-53：圖10-531602字符型液晶顯示器實物圖108.2.11602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD4478Q帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖10-54所示：圖10-541602LCD尺寸圖1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16X2個字符芯片工作電壓:

7、4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95X4.35（WXH）mm引腳功能說明16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如1602LCD采用標準的14腳（無背光）或表10-13所示：Sfflj七符號引腳說明Sfflj七1VSS電源地92VDD電源正極103VL液晶顯示偏壓114RS數(shù)據(jù)/命令選擇125R/W讀/寫選擇136E使能信號147D0數(shù)據(jù)158D1數(shù)據(jù)16表10-13 :引腳接口說明表符號引腳說明D2數(shù)據(jù)D3數(shù)據(jù)D4數(shù)據(jù)D5數(shù)據(jù)D6數(shù)據(jù)D7數(shù)據(jù)BLA背光源正極BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD®5V正電源第3腳：V

8、L為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令1602序號1234567891011第714腳：D卜D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：

9、背光源負極。10.8.2.31602LCD的指令說明及時序液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表10-14所示:指令RS清顯示0光標返回0置輸入模式0顯示開/關(guān)控制 0光標或字符移位0置功能0R/D7 D6 D5W000000000000000000000001D4 D3 D2 D1 D0000010001*001SD01DCB1s / R/ *C LDL NF*置字符發(fā)生存貯器地址字符發(fā)生存貯器地址0001置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址讀忙標志或地址01 BF計數(shù)器地址寫數(shù)到CGRA喊DDRA M要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容10從CGRA或DDRA讀 11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容數(shù)表10-14:控制

10、命令表1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2:光標復位，光標返回到地址00H。指令3:光標和顯示模式設(shè)置I/D:光標移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4:顯示開關(guān)控制。D:控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C:控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標B:控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5:光標或顯示移位S/C:高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指

11、令6:功能設(shè)置命令DL:高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N:低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F：低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAMW1址設(shè)置。指令8:DDRAMfe址設(shè)置。指令9:讀忙信號和光標地址BF:為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10:寫數(shù)據(jù)。指令11:讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時序表如下:讀狀態(tài)輸RS=LR/W=HE=H輸D0D7=犬態(tài)入出字寫指令輸RS=LR/W=LD0-D7才旨令碼，輸無入E=K脈沖出讀數(shù)據(jù)輸RS=HR/W=HE=H輸D0-口7嗷據(jù)入出寫數(shù)據(jù)輸R

12、S=HR/W=LD0-D7=B據(jù)，E=輸無入高脈沖出表10-15:基本操作時序表讀寫操作時序如圖10-55和10-56所示：圖10-55讀操作時序圖10-56寫操作時序10.8.2.41602LCD的RAM4址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖10-57是1602的內(nèi)部顯示地址。圖10-571602LCD內(nèi)部顯示地址在對液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊

13、是否處于忙的狀態(tài)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B(41H),顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”圖10-58字符代碼與圖形對應(yīng)圖108251602LCD的一般初始化（復位）過程延時15mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指

14、令38H:顯示模式設(shè)置寫指令08H:顯示關(guān)閉寫指令01H:顯示清屏寫指令06H:顯示光標移動設(shè)置寫指令0CH顯示開及光標設(shè)置10831602LCD的軟硬件設(shè)計實例10831硬件原理圖LCD液晶顯示，用16F877A寫程序如下：寫一個字符串程序：#include<pic.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDBPORTD/定義端口#definersRB0#defineeRB1_CONFIG(0x3B31);constuchardata="happyeveryday"/輸入的字符串第一行con

15、stuchardata1="xiexie"/第二行voidinit();voidwrite_commond(uchardat);/寫指令函數(shù)voidwrite_data(uchardat);/寫數(shù)據(jù)函數(shù)voiddelay(uintx);voiddelay(uintx)uinta,b;for(a=x;a>0;a-)for(b=110;b>0;b-);voidinit()/初始化指令write_commond(0x01);/0000000001，清除屏幕顯示write_commond(0x28);/設(shè)置4位格式，2行，5X7,功能設(shè)定write_commond(0x

16、0C);/0000001100，開顯示，無光標，不閃爍write_commond(0x06);/0000000110，置輸入模式，光標右移，屏幕上的文字不移動write_commond(0x14);0001000100,設(shè)定CGRA地址顯示屏或光標移動方向voidwrite_commond(uchardat)rs=0;/指令DB=dat;e=1;/允許下降沿觸發(fā)1-0delay(5);e=0;DB=DB<<4;/左移四位從RD4RDTffi入LCDdelay(5);e=1;delay(5);e=0;voidwrite_data(uchardat)rs=1;/數(shù)據(jù)DB=dat;e=1

17、;/允許delay(5);e=0;delay(5);DB=DB<<4;e=1;delay(5);e=0;voidmain()uchari;TRISD=0X00;/定義端口寄存器PORTD=0X00;PORTB=0X00;TRISB=0X00;init();左邊開始write_commond(0x80);/第一行的DDRA版地址，不加0x10時，也可以從“最for(i=0;i<12;i+)write_data(datai);/第一行的數(shù)據(jù)字符delay(5);write_commond(0xc0);/第二行的DDRAMfe址不加0x10也可for(i=0;i<16;i+)

18、write_data(datai);/第二行的數(shù)據(jù)字符delay(5);/*for(i=0;i<16;i+)write_commond(0x18);/光標不動，數(shù)據(jù)左移一位delay(5);*/while(1);寫近一個字符A程序如下：#include<pic.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDBPORTD#definersRB0#defineeRB1_CONFIG(0x3B31);voidinit();voidwrite_commond(uchardat);/寫指令函數(shù)voidwrite_data

19、(uchardat);/寫數(shù)據(jù)函數(shù)voiddisp_char(ucharx,uchary,uchardat);/在屏幕某個位置顯示一個字符,x(0-16),y(1-2)voiddelay(uintx);voiddelay(uintx)uinta,b;for(a=x;a>0;a-)for(b=110;b>0;b-);voidinit()/初始化指令write_commond(0x01);/0000000001，清除屏幕顯示write_commond(0x28);/設(shè)置4位格式，2行，5X7,功能設(shè)定write_commond(0x0C);/0000001100write_commond(0x06);/0000000110不移動write_commo