第三章 數(shù)字化醫(yī)療儀器人機(jī)介面

第三章數(shù)字化醫(yī)療儀器人機(jī)接口數(shù)字化醫(yī)療儀器第三章

數(shù)字化醫(yī)療儀器人機(jī)接口學(xué)習(xí)要點一、能力培養(yǎng)要點1、鍵盤與微機(jī)接口的結(jié)構(gòu)與調(diào)試能力。2、LED顯示及接口電路的結(jié)構(gòu)與調(diào)試能力。3、打印機(jī)接口的構(gòu)成與調(diào)試能力。本章主要內(nèi)容鍵盤與接口電路應(yīng)用鍵盤分析程序CRT顯示及接口簡介LED顯示及接口電路應(yīng)用LCD數(shù)碼顯示技術(shù)簡介打印機(jī)接口電路應(yīng)用概述實現(xiàn)人機(jī)對話的部件有鍵盤、顯示器和打印機(jī)等，這些部件同醫(yī)療儀器主體電路的連接是由人機(jī)接口電路來完成的。數(shù)字化醫(yī)療儀器要有人機(jī)對話功能，即人與機(jī)器交換信息的功能。兩方面的含義一是人對數(shù)字化醫(yī)療儀器進(jìn)行狀態(tài)干預(yù)和數(shù)據(jù)輸入；二是數(shù)字化醫(yī)療儀器向人報告運行狀態(tài)與處理結(jié)果。

人機(jī)接口技術(shù)是數(shù)字化醫(yī)療儀器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。

數(shù)字化醫(yī)療儀器主要人機(jī)接口

鍵盤接口

LED顯示及接口

CRT顯示及接口

LCD數(shù)碼顯示技術(shù)打印機(jī)接口3.1鍵盤與接口鍵盤與微機(jī)的接口包括硬件和軟件二部分。

硬件：是指鍵盤的組織，即鍵盤結(jié)構(gòu)及與主機(jī)的連接方式。

軟件：軟件是指對按鍵操作的識別與分析，稱為鍵盤管理程序。

雖然對不同的鍵盤組織其鍵盤管理程序存在很大的差異，但任務(wù)大體可分為下列幾項：(1)識鍵：判斷是否有鍵按下。若有，則進(jìn)行譯碼；若無，則等待或轉(zhuǎn)做別的工作。(2)譯鍵：識別出哪一個鍵被按下并求出被按下鍵的鍵值。(3)鍵值分析：根據(jù)鍵值，找出對應(yīng)處理程序的入口并執(zhí)行之。3.1.1 鍵盤輸入基礎(chǔ)知識

一.鍵盤的組織1.編碼式鍵盤 鍵和專用鍵盤編碼器構(gòu)成.有鍵按下,自動生成鍵值。 例如:MM5740AA芯片;INTEL8279等。2.非編碼式鍵盤（本節(jié)介紹） 不含編碼器,鍵盤只送出一個簡單的閉合信號,對應(yīng)的鍵值需有軟件來譯出。顯然，非編碼鍵盤的軟件是比較復(fù)雜的，并且要占用較多的CPU時間，這是非編碼鍵盤的不足之處。但非編碼鍵盤可以任意組合、成本低、使用靈活，因而數(shù)字化醫(yī)療儀器大多采用非編碼式鍵盤。

非編碼鍵盤按照與主機(jī)連接方式的不同：有獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤之分。

1)獨立式鍵盤

如圖3-1(a)特點:

一鍵一線.優(yōu)點:

結(jié)構(gòu)簡單,鍵容易識別。缺點:

占用較多檢測線，不便組成大型鍵盤。S0S1S2S3RRRR+5VR=5KD0D1D2D32)矩陣式鍵盤如圖3-1(b)特點:

把檢測線分成二組，一組為行線，另一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上。優(yōu)點:

鍵盤規(guī)模可擴(kuò)大。缺點:

鍵盤分析程序較復(fù)雜。RRRR+5VX0X1X2X3Y0Y1Y2Y3R=5K二.鍵盤的工作方式數(shù)字化醫(yī)療儀器中CPU對鍵盤進(jìn)行掃描時，要兼顧兩方面的問題：a)編程掃描方式(查詢方式)；b)中斷工作方式；c)定時掃描方式。三.鍵抖動及消除鍵盤按鍵一般都采用觸點式按鍵開關(guān)。當(dāng)按鍵被按下或釋放時，按鍵觸點的彈性會產(chǎn)生一種抖動現(xiàn)象。一是要及時，以保證對用戶的每一次按鍵都能作出響應(yīng)；二是掃描不能占用過多的時間，CPU還有大量的其他任務(wù)要去處理，因此，要根據(jù)智能儀器中的CPU忙、閑情況，選擇適當(dāng)?shù)逆I盤工作方式。三種鍵盤工作方式

鍵抖動可能導(dǎo)致計算機(jī)將按鍵操作識別為多次操作.可采取以下措施:(0—10)ms(50—200)ms(0—10)ms鍵抖動現(xiàn)象(2)軟件延時法

當(dāng)判定按鍵按下時,用軟件延時10ms~20ms,等待鍵穩(wěn)定后重新再判一次,以躲過觸點抖動期。(1)硬件電路消除法

RRR=5KS輸出&&＋5V四.鍵連擊的處理圖3-4

當(dāng)我們按下某鍵時，對應(yīng)的功能便會通過鍵盤分析程序得以執(zhí)行。如果在操作者釋放鍵之前，對應(yīng)的功能得以多次執(zhí)行，如同操作者在連續(xù)不斷操作該鍵一樣，這種現(xiàn)象就稱為連擊。

讀鍵延時去抖執(zhí)行等鍵釋放讀鍵延時去抖執(zhí)行延時（a）（b）鍵連擊現(xiàn)象的克服及合理運用3.1.2獨立式鍵盤接口方法1.查詢方式圖3-5硬件接口;圖3-6軟件流程圖+5V

8031S0S1S2RRRR=10kP1.0P1.1P1.2獨立鏈接式非編碼鍵盤中斷方式

用中斷方式處理8只按鍵電路

ORG0000H AJMPMAIN ；上電后轉(zhuǎn)主程序

ORG0003H ；外部中斷0入口

AJMPKEYJMP ；指向中斷服務(wù)程序

ORG0100HMAIN： SETBIT0 ；選擇邊沿觸發(fā)方式

SETBEX0 ；允許外部中斷0 SETBEA ；允許CPU中斷

MOVDPTR，#0EF00H ；送8155命令口地址

MOVA，#02H ；置A口為輸入口

MOVX@DPTR，A

；控制字寫入

HERE：

AJMPHERE ；模擬主程序

ORG0120H ；中斷服務(wù)程序

KEYJMP：

MOVR3，#08H ；設(shè)循環(huán)次數(shù)

MOVDPTR，#0EF01H ；送A口地址

MOVR4，#00H ；計數(shù)器清零

MOVXA，@DPTR ；讀入按鍵狀態(tài)

KEYADl：

RRCA ；狀態(tài)字右移一位

JNCKEYAD2 ；C=0，轉(zhuǎn)KEYAD2 INCR4 ；計數(shù)器加1 DJNZR3，KEYADlKEYRET：

RETIKEYAD2：

MOVDPTR，#JMPTBL MOVA，R4 RL A JMP@A+DPTR ；轉(zhuǎn)相應(yīng)功能處理JMPTBL：

AJMPSB0 AJMPSBl AJMPSB2 AJMPSB3 AJMPSB4 AJMPSB5 AJMPSB6 AJMPSB7

3.1.3矩陣式鍵盤接口方法當(dāng)采用矩陣式鍵盤時，為了編程方便，應(yīng)將矩陣鍵盤中的每一個鍵按一定的順序編號，這種按順序排列的編號叫順序碼，也稱鍵值。本節(jié)介紹兩種鍵盤接口電路及控制軟件。一種是采用編程掃描工作方式的行掃描法來識別鍵值，另一種是采用中斷工作方式的線路反轉(zhuǎn)法來識別鍵值。為了求得矩陣式鍵盤中被按下鍵的鍵值，常用的方法有行掃描法和線路反轉(zhuǎn)法。一、行掃描法步驟：1、判是否有鍵按下(沒有鍵按下，讀入值為FFH)。2、若有鍵按下,消除鍵抖動(延時10ms),再判是否有鍵按下。3、若確定有鍵按下,則求出按下鍵的鍵值。

鍵值=行值+列值4、為保證按鍵每閉合一次,CPU只作一次處理,程序需等閉合的鍵釋放后再對其處理。RAM/IO擴(kuò)展器8155結(jié)構(gòu)：1、256BITS的靜態(tài)RAM；

2、二個可編程的8位并行I/O口PA、PB；3、一個可編程的6位并行I/O口PC；4、一個可編程的14位減法計數(shù)器TC。3210765489ABCDEF8031P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7二、線路反轉(zhuǎn)法原理圖線路反轉(zhuǎn)法的原理

（1）先從P1的高四位輸出“0”電平，從P1的低四位讀鍵盤狀態(tài)，設(shè)圖中E鍵被按下，從P1的低四位輸入為1101，“0”對應(yīng)按鍵代表的列。（2）線路反轉(zhuǎn)，P1的低四位輸出“0”電平，從P1高四位讀鍵盤狀態(tài)，從P1高四位輸入0111，“0”對應(yīng)按鍵代表的行位置。（3）數(shù)據(jù)合成特征碼0111、1101，完全確定按鍵位置。（4）通過查鍵碼轉(zhuǎn)換表找到對應(yīng)的鍵值(順序碼)。

3.2鍵盤分析程序單義鍵:一鍵一義多義鍵:一鍵多義

鍵盤分析程序的任務(wù)是對鍵盤的操作做出識別并調(diào)用相應(yīng)的功能模塊完成預(yù)定的任務(wù)。3.2.1直接分析法(單一鍵構(gòu)成的鍵盤)

根據(jù)當(dāng)前按鍵的鍵值,把控制直接分支到相應(yīng)處理程序的入口,而無須知道再此之前的按鍵情況。圖3-103-11優(yōu)點:

簡明直觀。缺點:

命令的識別和處理程序的執(zhí)行交錯在一起,層次不清楚。

簡單多義鍵的分析程序仍可用直接分析法來進(jìn)行設(shè)計,不過要用多張轉(zhuǎn)換表。圖3-123.2.2狀態(tài)分析法

將鍵盤分析程序作為時序系統(tǒng)，當(dāng)條件改變后，它的狀態(tài)可以發(fā)生變遷。當(dāng)一個按鍵按下時，分析程序?qū)⒏鶕?jù)它的現(xiàn)行狀態(tài)和輸入條件，決定產(chǎn)生何種相應(yīng)動作以及變遷到哪一個新狀態(tài)。在不同的狀態(tài)下，同一按鍵會具有不同的含義。引入狀態(tài)概念后，只需在存儲器內(nèi)開辟存儲單元“記憶”當(dāng)前狀態(tài)，就能對當(dāng)前按鍵的含義作出正確的解釋，簡化程序設(shè)計。

注意3.2.3觸摸屏一、概述一些醫(yī)療場所不便安裝鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備，同時也要讓任何人都能操作，觸摸屏就是一種理想的輸入設(shè)備。二、分類及原理

觸摸屏需收集以下信息：觸摸物進(jìn)入觸摸屏的坐標(biāo)、觸摸物在觸摸屏上移動的新坐標(biāo)、觸摸物離開觸摸屏的坐標(biāo)、是否有東西觸摸等1.紅外線觸摸屏（以紅外線檢測技術(shù)為基礎(chǔ)）原理：物體進(jìn)入檢測區(qū)，遮擋住若干條紅外光柵，紅外接收管輸出的信號就會發(fā)生變化，從而檢測出觸摸點的坐標(biāo)和觸摸屏的狀態(tài)。優(yōu)點：對觸摸的物體沒有太嚴(yán)格的要求；

觸摸物只要進(jìn)入紅外檢測區(qū)域即可；觸摸屏不易損壞，壽命較長，成本也較低。缺點：外界光線變化會影響其準(zhǔn)確度；不防水，不防污穢，易導(dǎo)致誤差。2．電阻式觸摸屏（壓力感應(yīng)式）原理：外層OTI作導(dǎo)電體，二層OTI附上電壓場，層間以細(xì)小的透明隔離點隔開。平時這些隔離點的電阻近似相同，當(dāng)手指接觸屏幕，兩層導(dǎo)電層出現(xiàn)一個接觸點，該點電阻發(fā)生變化，便可以計算出觸摸的位置。優(yōu)點：不受塵埃、水、污穢影響缺點：觸摸屏的壽命不長久3．電容式觸摸屏4．聲表面波式觸摸屏3.3LED顯示及接口3.3.1LED顯示原理

LED----發(fā)光二極管. LED的正向壓降:

1.2V~2.6V。

工作電流:

5mA~20mA。

適合于脈沖工作狀態(tài),電路須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮? LED顯示器的類型:

單個、七段和點陣式。一.單個LED顯示器 常用于儀器的狀態(tài)顯示之用.圖3-16CSIOW………D0~774LS374CLKD0D7Q0...Q7+5VLED單個LED顯示器的接口電路將數(shù)個LED組成一個陣列，并封裝于一個標(biāo)準(zhǔn)的外殼中。七段LED顯示器有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)，如下圖?？捎糜陲@示0~9數(shù)字和多種字母。

二.七段LED顯示器109876gfkabedkcdpK+5VabfecgdabcdefgdpKabcdefgdp為了顯示某個數(shù)或字母，須點亮對應(yīng)的段，則需要譯碼。1、硬件譯碼(由七段譯碼/驅(qū)動器完成)

圖3-18計算機(jī)時間的開銷較小,但硬件開支大.2、軟件譯碼 圖3-19、表3-4

省略了硬件,其BCD碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的段碼由軟件來完成.BCD---七段顯示譯碼器（74LS48）

因為計算機(jī)輸出的是BCD碼，要想在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)，就必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成7段字型數(shù)碼管所要求的代碼。我們把能夠?qū)⒂嬎銠C(jī)輸出的BCD碼換成7段字型代碼，并使數(shù)碼管顯示出十進(jìn)制數(shù)的電路稱為“七段字型譯碼器”。

1）輸入：8421BCD碼，用A3A2A1A0表示（4位）。2）輸出：七段顯示，用Ya~Yg表示（7位）3）邏輯符號：

在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都需要將數(shù)字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；另一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作情況。因此，數(shù)字顯示電路是許多數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成，如圖5.3.5所示。下面對顯示器和譯碼驅(qū)動器分別進(jìn)行介紹。

數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼顯示器件正朝著小型、低功耗、平面化方向發(fā)展。數(shù)碼的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示某字符，只須使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼是由分布在同一平面上若干段發(fā)光的筆劃組成，如熒光數(shù)碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組合便可顯示不同的數(shù)碼，如場致發(fā)光記分牌。數(shù)字顯示方式目前以分段式應(yīng)用最普遍，圖5.3.6表示七段式數(shù)字顯示器利用不同發(fā)光段組合方式，顯示0～15等阿拉伯?dāng)?shù)字。在實際應(yīng)用中，10～15并不采用，而是用2位數(shù)字顯示器進(jìn)行顯示。三.點陣式LED顯示器

以點陣格式進(jìn)行顯示,顯示的字符較逼真,但接口電路和控制程序較復(fù)雜.常用57點陣。圖3-20

按顯示方式分：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示之分。一、靜態(tài)顯示及其接口特點:

每位顯示器都有自己的鎖存器,譯碼器(若采用軟件譯碼可省略)和驅(qū)動器。優(yōu)點:

在每一位顯示輸出后能夠保持顯示不變。缺點:

當(dāng)顯示位數(shù)較多時,占用的I/O口較多 圖3-21二、動態(tài)掃描顯示及其接口特點:

微機(jī)應(yīng)定時對各個顯示器進(jìn)行掃描,顯示器件分時輪流工作,每次只使一個器件顯示。優(yōu)點:

使用硬件少,占用I/O口少。缺點:

占用機(jī)時長,只要不執(zhí)行顯示程序,就立刻停止顯示。 圖3-233.3.2七段LED顯示及接口3.3.3 點陣LED顯示器3.4 CRT顯示及接口主要用于顯示圖形和表格3.4.1 光柵掃描CRT字符顯示系統(tǒng)

一、光柵掃描CRT字符顯示原理1、掃描過程2、系統(tǒng)組成:

顯示RAM,字符發(fā)生器,并/串移位器,混合電路和邏輯定時電路等組成。 圖3-26顯示器的掃描方式（a）（b）顯示RAM字符發(fā)生器串／并移位器混合電路CRT定時控制邏輯光柵掃描CRT字符顯示系統(tǒng)框圖ASCII碼并行點陣碼串行碼視頻字時鐘點時鐘….23184018411842…….1981191924192019211922…….199819991808182…………78790123………7879行數(shù)列數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．二. 雙行緩沖器工作方式作用:為了保證系統(tǒng)能連續(xù)工作。圖3-28行緩沖器（２行）字符計數(shù)器字符發(fā)生器點行計數(shù)器并入串出移位器字行計數(shù)器字時鐘點時鐘點時鐘行同步幀同步點行碼串行點陣碼ASCII碼ASCII碼８８８CRT中各個字符顯示的位置應(yīng)與顯示RAM中字符ASCII碼的地址嚴(yán)格一一對應(yīng),這需系統(tǒng)的定時電路給予保證。 圖3-29三、系統(tǒng)的定時四. CRT顯示電路的組成典型的CRT控制器有Intel8275CRTC,Motorola6845CRTC。

8275組成的光柵掃描字符顯示系統(tǒng)DACK顯示DMADMA(8257)CRTC(8275)串／并移位與定時邏輯字符發(fā)生器系統(tǒng)母線DRQCCLKCC0~6LC0~3視頻信號水平同步垂直同步亮度控制視頻控制3.4.2 光柵掃描CRT圖形顯示系統(tǒng)顯示RAM中存放的是由軟件形成的圖形點陣,顯示RAM中的每個存儲單元中的每個數(shù)位都與顯示屏上的某一像素點一一對應(yīng).圖3-30圖形光柵顯示系統(tǒng)中不再需要字符發(fā)生器.光柵掃描CRT圖形顯示原理框圖 圖3-31圖形顯示器CGA邏輯框圖 圖3-320100000101000010010000110100010011001010………..00110101ABCD顯示RAMCRT顯示RAMCRT顯示RAM的內(nèi)容與顯示器顯示內(nèi)容的關(guān)系（a）字符顯示系統(tǒng)（b）圖形顯示系統(tǒng)25＊80數(shù)據(jù)緩沖器OE地址緩沖器OEOE定時與控制D0～D7A0~A13WECER/W顯示RAM并入／串出

LDCLK圖形點陣數(shù)據(jù)串行點陣碼光柵掃描CRT圖形顯示系統(tǒng)原理圖A0~5(字時鐘計數(shù)碼）A6~13(行計數(shù)碼）D0~7D0A0A13D0D7111814１６KB顯存彩色編碼６８４５CRTC圖形移位字符移位ROM寄存器總線字符發(fā)生器水平、垂直同步信號視頻CGA的邏輯框圖監(jiān)視器3.4.3隨機(jī)掃描CRT圖形顯示系統(tǒng)采用示波器的X-Y顯示原理，即分別向CRT水平和垂直輸入端加以連續(xù)變化的電壓信號，通過控制電子束的偏轉(zhuǎn)便可形成連續(xù)的各種形狀的光跡。如果在柵極上加入適當(dāng)?shù)南[脈沖，則可構(gòu)成不連續(xù)線條，形成各種字符和圖形。用于顯示波形的，智能示波器采用的CRT顯示系統(tǒng)。見下頁圖：８數(shù)據(jù)緩沖器OE地址緩沖器OEOE定時與控制R/W顯示RAMDACA(Y)DACA(X)D0~7A0~9WECEY(t)偏轉(zhuǎn)信號X(t)偏轉(zhuǎn)信號顯示時鐘記數(shù)碼１１10波形數(shù)據(jù)D0~9D0~7D0~7A0~9單值函數(shù)信號波形的CRT顯示系統(tǒng)3.5LCD數(shù)碼顯示技術(shù)LCD優(yōu)點：耗電低，驅(qū)動電壓低，結(jié)構(gòu)空間小，有效顯示面積大、體薄物輕。3.5.1LCD數(shù)碼顯示采用交流驅(qū)動，直流分量在100mv以下，頻率50～100Hz，取方波效果最好。

圖3-34LCD交流驅(qū)動LCD硬件譯碼驅(qū)動靜態(tài)顯示電路

為了在4N07顯示器上顯示48.5數(shù)字，執(zhí)行如下程序：

MOV A，#85HMOV DPTR，#8000HMOVX @DPTR，AMOV A，#0F4HINC DPTRMOVX @DPTR，AMOV A，#20HMOV DPTR，#8007HMOVX @DPTR，A自動消隱0前綴子程序：

OTF：MOV R0，#4DH MOV R1，#02HOTL：MOV A，@R0 ANLA，#0F0H JNZ OT2 MOV A，@R0 ORL A，#0F0H MOV @R0，A ANL A，#0FH JNZ OT2 MOV @R0，#0FFH DEC R0 DJNZ R1，OTLMOV 4CH，#0F0HOT2：RET圖3-36：三線LCD顯示電路7231COM1~374LS373LE272568031WRP0ALEP2PSENA7~0Au-8D7~0OEXTZ8XTZ1CSAN2BD3~0A2~0AN1……圖3-37三線LCD顯示電路結(jié)構(gòu)原理abfecgdAN1AN2(a)(b)AN1AN2efabcdgXYZN1COM1COM2COM3LCD與MCS-51接口（補(bǔ)充）

液晶顯示器（LCD）是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實現(xiàn)顯示信息。

按功能分為三類：筆段式、字符點陣式和圖形點陣式。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號等，圖形點陣式LCD還可顯示漢字和任意圖形。一、字符型點陣式LCD液晶顯示器

常用模塊有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等的字符LCD顯示器，顯示字?jǐn)?shù)不同，但有相同的輸入輸出界面。以下介紹162字符型液晶顯示模塊RT-1602C應(yīng)用。（一）字符型液晶顯示模塊RT-1602C的外觀與引腳RT-1602C采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳情況如下：第1腳：VSS，電源地第2腳：VDD，+5V電源第3腳：VL，液晶顯示偏壓信號第4腳：RS，數(shù)據(jù)/命令選擇端，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，讀/寫選擇端，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)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(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7，為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA，背光源正極第16腳：BLK，背光源負(fù)極（二）字符型液晶顯示模塊RT-1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

液晶顯示模塊RT-C1602C的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分成三部份：一為LCD控制器，二為LCD驅(qū)動器，三為LCD顯示裝置，如圖所示：LCD控制器LCD驅(qū)動器LCD顯示裝備VSSVDDVOVSV/WEDB0~DB7

控制器采用HD44780，驅(qū)動器采用HD44100。HD44780是集控制器，驅(qū)動器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動集成電路。HD44100是作擴(kuò)展顯示字符位的。HD44780是字符型液晶顯示控制器的代表電路。HD44780集成電路的特點：1、可選擇5×7或5×10點字符。2、HD44780不僅作為控制器而且還具有驅(qū)動40×16點陣液晶像素的能力，并且HD44780的驅(qū)動能力可通過外接驅(qū)動器擴(kuò)展360列驅(qū)動。HD44780可控制的字符高達(dá)每行80個字，也就是580=400點，HD44780內(nèi)藏有16路行驅(qū)動器和40路列驅(qū)動器，所以HD44780本身就具驅(qū)動有16×40點陣LCD的能力（即單行16個字符或兩行8個字符）。如果在外部加一HD44100外擴(kuò)展多40路/列驅(qū)動，則可驅(qū)動16×2LCD。3、HD44780的顯示緩沖區(qū)DDRAM、字符發(fā)生存儲器（ROM）及用戶自定義的字符發(fā)生器CGRAM全部內(nèi)藏在芯片內(nèi)。HD44780有80個字節(jié)的顯示緩沖區(qū)，分兩行，地址分別為00H~27H，40H~67H，它下實際顯示位置的排列順序跟LCD的型號有關(guān)，液晶顯示模塊RT-1602C的顯示地址與實際顯示位置的關(guān)系如圖所示。HD44780內(nèi)藏的字符發(fā)生存儲器（ROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖所示：

這些字符有：阿拉伯?dāng)?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。

比如數(shù)字“1”的代碼是00110001B（31H），又如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），可以看出英文字母的代碼與ASCII編碼相同。

要顯示“1”時，我們只需將ASCII碼31H存入DDRAM指定位置，顯示模塊將在相應(yīng)的位置把數(shù)字“1”的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“1”了。4、HD44780具有8位數(shù)據(jù)和4位數(shù)據(jù)傳輸兩種方式，可與4/8位CPU相連。5、HD44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可實現(xiàn)字符移動，閃爍等顯示功能。（三）指令格式與指令功能

LCD控制器HD44780內(nèi)有多個寄存器，通過RS和R/W引腳共同決定選擇哪一個寄存器，選擇情況如表RSR/W寄存器及操作00指令寄存器寫入01忙標(biāo)志和地址計數(shù)器讀出10數(shù)據(jù)寄存器寫入11數(shù)據(jù)寄存器讀出總共有11條指令，它們的格式和功能如下：1．清屏命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，將顯示緩沖區(qū)DDRAM的內(nèi)容全部寫入空格（ASCII20H）。光標(biāo)復(fù)位，回到顯示器的左上角。地址計數(shù)器AC清零。2．光標(biāo)復(fù)位命令格式：功能：設(shè)定當(dāng)寫入一個字節(jié)后，光標(biāo)的移動方向以及后面的內(nèi)容是否移動。當(dāng)I/D=1，光標(biāo)從左向右移動；I/D=0，光標(biāo)從右向左移動。當(dāng)S=1時，內(nèi)容移動，S=0時，內(nèi)容不移動。RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000000103．輸入方式設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DS功能：設(shè)定當(dāng)寫入一個字節(jié)后，光標(biāo)的移動方向以及后面的內(nèi)容是否移動。當(dāng)I/D=1時，光標(biāo)從左向右移動；I/D=0時，光標(biāo)從右向左移動。當(dāng)S=1時，內(nèi)容移動，S=0時，內(nèi)容不移動。4．顯示開關(guān)控制命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB功能：控制顯示的開關(guān)，當(dāng)D=1時顯示，D=0時不顯示。控制光標(biāo)開關(guān)，當(dāng)C=1時光標(biāo)顯示，C=0時光標(biāo)不顯示。控制字符是否閃爍，當(dāng)B=1時字符閃爍，B=0時字符不閃爍。5．光標(biāo)移位置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L**功能：移動光標(biāo)或整個顯示字幕移位。當(dāng)S/C=1時整個顯示字幕移位，當(dāng)S/C=0時只光標(biāo)移位。當(dāng)R/L=1時光標(biāo)右移，R/L=0時光標(biāo)左移。6．功能設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF**功能：設(shè)置數(shù)據(jù)位數(shù)，當(dāng)DL=1時數(shù)據(jù)位為8位，DL=0時數(shù)據(jù)位為4位。設(shè)置顯示行數(shù)，當(dāng)N=1時雙行顯示，N=0時單行顯示。設(shè)置字形大小，當(dāng)F=1時5×10點陣，F(xiàn)=0時為5×7點陣。7．設(shè)置字庫CGRAM地址命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：設(shè)置用戶自定義CGRAM的地址，對用戶自定義CGRAM訪問時，要先設(shè)定CGRAM的地址，地址范疇0~63。8．顯示緩沖區(qū)DDRAM地址設(shè)置命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0001DDRAM的地址功能：設(shè)置當(dāng)前顯示緩沖區(qū)DDRAM的地址，對DDRAM訪問時，要先設(shè)定DDRAM的地址，地址范疇0~127。9．讀忙標(biāo)志及地址計數(shù)器AC命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D001BFAC的值功能：讀忙標(biāo)志及地址計數(shù)器AC，當(dāng)BF=1時則表示忙，這時不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0時表示不忙。低7位為讀出的AC的地址，值為0~127。10．寫DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D010寫入的數(shù)據(jù)功能：向DDRAM或CGRAM當(dāng)前位置中寫入數(shù)據(jù)。對DDRAM或CGRAM寫入數(shù)據(jù)之前須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。11．讀DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D011讀出的數(shù)據(jù)功能：從DDRAM或CGRAM當(dāng)前位置中讀出數(shù)據(jù)。當(dāng)DDRAM或CGRAM讀出數(shù)據(jù)時，先須設(shè)定DDRAM或CGRAM的地址。（四）LCD顯示器的初始化LCD使用之前須對它進(jìn)行初始化，初始化可通過復(fù)位完成，也可在復(fù)位后完成，初始化過程如下：1．清屏。2．功能設(shè)置。3．開/關(guān)顯示設(shè)置。4．輸入方式設(shè)置。二、LCD顯示器與單片機(jī)的接口與應(yīng)用

下圖是LCD顯示器與8051單片機(jī)的接口圖，圖中RT-1602C的數(shù)據(jù)線與8051的P1口相連，RS與8051的P2.0相連，R/W與8051的P2.1相連，E端與8051的P2.7相連。編程在LCD顯示器的第一行、第1列開始顯示“GOOD”，第二行、第6列開始顯示“BYE”。P1.7P2.7P2.1P2.0P1.08051…………DB0……DB7ERSR/WRT-1602VLBLKBLAP=10KOVOV+5VR=10歐姆1/2W匯編語言程序：

RSBITP2.0RWBITP2.1EBITP2.7ORG00HAJMPSTARTORG50H；主程序START：MOVSP，#50HACALLINITMOVA，#10000000B；寫顯示緩沖區(qū)始地址為第1行第1列。ACALLWC51RMOVA，“G”；第1行第1列顯示字母“G”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第2列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“O”；第1行第3列顯示字母“O”。ACALLWC51DDRMOVA，“D”；第1行第4列顯示字母“D”。ACALLWC51DDR

MOVA，#11000101B；寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列。ACALLWC51RMOVA，“B”；第2行第6列顯示字母“B”。ACALLWC51DDRMOVA，“Y”；第2行第7列顯示字母“Y”。ACALLWC51DDRMOVA，“E”；第2行第8列顯示字母“E”。ACALLWC51DDRLOOP：AJMPLOOP；初始化子程序INIT：MOVA，#00000001H；清屏（指令1）ACALLWC51RMOVA，#00111000B；使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，5*7的字型LCALLWC51RMOVA，#00001110B；顯示器開，光標(biāo)開，字符不閃爍（指令4）LCALLWC51RMOVA，#00000110B；字符不動，光標(biāo)自動右移一格（指令3）LCALLWC51RRET（指令6）（指令8）；檢查忙子程序F_BUSY：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場PUSHDPHPUSHDPLPUSHPSWWAIT：CLRRSSETBRWCLRESETBEMOVA，P1CLREJBACC.7，WAIT；忙，等待（指令9功能）POPPSW；不忙，恢復(fù)現(xiàn)場POPDPLPOPDPHPOPACCACALLDELAYRET；寫入命令子程序WC51R：ACALLF_BUSYCLRECLRRSCLRRWSETBEMOVP1，ACCCLREACALLDELAYRET；寫入數(shù)據(jù)子程序WC51DDR：ACALLF_BUSYCLRESETBRSCLRRWSETBEMOVP1，ACCCLREACALLDELAYRET

；延時子程序DELAY：MOVR6，#5D1：MOVR7，#248DJNZR7，$DJNZR6，D1RETENDC語言編程：#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharsbitRS=P2^0；sbitRW=P2^1；sbitE=P2^7；voiddelay(void)；voidinit(void)；voidwc5r(uchar

i)；voidwc51ddr(uchar

i)；voidfbusy(void)；//主函數(shù)voidmain(){SP=0x50；init()；wc51r(0x80)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第1行第1列wc51ddr(0x47)；//第1行第1列顯示字母“G”wc51ddr(0x4f)；//第1行第2列顯示字母“O”wc51ddr(0x4f)；//第1行第3列顯示字母“O”wc51ddr(0x44)；//第1行第4列顯示字母“D”wc51r(0xc5)；//寫入顯示緩沖區(qū)起始地址為第2行第6列wc51ddr(0x42)；//第2行第6列顯示字母“B”wc51ddr(0x59)；//第2行第7列顯示字母“Y”wc51ddr(0x45)；//第2行第8列顯示字母“E”while(1)；}//初始化函數(shù)voidinit(){wc51r(0x01)；//清屏wc51r(0x38)；//使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用5*7的字型wc51r(0x0e)；//顯示器開，光標(biāo)開，字符不閃爍wc51r(0x06)；//字符不動，光標(biāo)自動右移一格}//檢查忙函數(shù)voidfbusy(){RS=0；RW=1；E=1；E=0；while(P1&0x80)；//忙，等待delay()；}//寫命令函數(shù)voidwc51r(ucharj){fbusy()；E=0；RS=0；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//寫數(shù)據(jù)函數(shù)voidwc51ddr(ucharj){fbusy()；E=0；RS=1；RW=0；E=1；P1=j；E=0；delay()；}//延時函數(shù)voiddelay(){uchary；for(y=0；y<0xff；y++){；}}數(shù)據(jù)口顯示存儲空間I/O接口行計數(shù)器LCD接口方式字組顯示存貯區(qū)寄存組數(shù)據(jù)I/O緩沖器光標(biāo)控制器顯示方式寄存器組內(nèi)部字存庫控制器指令口標(biāo)志LCDA0CSRD