單片機(jī)與液晶顯示

單片機(jī)與液晶顯示第一頁，共二十五頁，2022年，8月28日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(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)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?dāng)?shù)碼管有了質(zhì)的提高。近年來，液晶顯示技術(shù)發(fā)展很快，LCD顯示器已經(jīng)成為僅次于顯像管的第二大顯示產(chǎn)業(yè)。

1．LCD顯示器簡(jiǎn)介

LCD顯示器由于類型、用途不同，其性能、結(jié)構(gòu)不可能完全相同，但其基本形態(tài)和結(jié)構(gòu)卻是大同小異。第二頁，共二十五頁，2022年，8月28日2、LCD顯示器的特點(diǎn)液晶顯示器有以下顯著特點(diǎn)：

(1)低壓微功耗：工作電壓只有3～5V，工作電流只有幾個(gè)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(jié)構(gòu)：LCD顯示器內(nèi)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(chǎn)，安裝時(shí)占用體積小，減小了設(shè)備體積。

(3)被動(dòng)顯示：液晶本身不發(fā)光，而是靠調(diào)制外界光進(jìn)行顯示。因此適合人的視覺習(xí)慣，不會(huì)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。

第三頁，共二十五頁，2022年，8月28日

(5)易于彩色化。

(6)沒有電磁輻射：在其顯示期間不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，對(duì)環(huán)境無污染，有利于人體健康。

(7)壽命長(zhǎng)：LCD器件本身無老化問題，壽命極長(zhǎng)。

2．LCD顯示器分類

通?？蓪CD分為筆段型、字符型和點(diǎn)陣圖形型。

(1)筆段型。筆段型是以長(zhǎng)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(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)中。第四頁，共二十五頁，2022年，8月28日

(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(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。在電極圖形設(shè)計(jì)上它是由若干個(gè)5×8或5×11點(diǎn)陣組成，每一個(gè)點(diǎn)陣顯示一個(gè)字符。這類模塊廣泛應(yīng)用于電話、專用顯示面板(家電設(shè)備)等電子設(shè)備中。

(3)點(diǎn)陣圖形型。點(diǎn)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(diǎn)，點(diǎn)的大小可根據(jù)顯示的清晰度來設(shè)計(jì)。這類液晶顯示器可廣泛用于圖形顯示，如游戲機(jī)、筆記本電腦和彩色電視等設(shè)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。第五頁，共二十五頁，2022年，8月28日3.LCD的驅(qū)動(dòng)方式1）靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是逐個(gè)驅(qū)動(dòng)所有段電極，所有字段電極和公用電極之間僅在顯示時(shí)才施加電壓。如LCD有n個(gè)字段，則需n+1條引線，其驅(qū)動(dòng)電路也需要n+1條引線。如筆段顯示器。2）時(shí)分割驅(qū)動(dòng)方式：時(shí)分割驅(qū)動(dòng)是把全段電極集分為數(shù)組，將它們分時(shí)驅(qū)動(dòng)，即采用逐行掃描的方法顯示所需要的內(nèi)容。如點(diǎn)陣型LCD多采用方式。第六頁，共二十五頁，2022年，8月28日按LCD的顯示驅(qū)動(dòng)方式可分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)、雙頻驅(qū)動(dòng)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(nèi)置式LCD。內(nèi)置式LCD把控制器和驅(qū)動(dòng)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(hào)或模擬信號(hào)即可驅(qū)動(dòng)LCD顯示。因內(nèi)置式LCD使用方便，簡(jiǎn)潔，在字符型LCD和點(diǎn)陣圖形型LCD中得到了廣泛應(yīng)用。不含控制器的LCD還需另外選配相應(yīng)的控制器和驅(qū)動(dòng)器才能工作。4．8051與筆段型LCD的接口

第七頁，共二十五頁，2022年，8月28日LCD接口實(shí)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(shè)顯示緩沖區(qū)為8031片內(nèi)RAM的22H～27H六個(gè)單元依次放置六位分離的BCD碼。LCD底極BP所需的方波信號(hào)由4047產(chǎn)生。第八頁，共二十五頁，2022年，8月28日?qǐng)D4-19六位LCD靜態(tài)顯示電路第九頁，共二十五頁，2022年，8月28日

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(hào)等的點(diǎn)陣型液晶顯示模塊。字符型液晶顯示模塊是由若干個(gè)5×8或5×11點(diǎn)陣塊組成的字符塊集。字符型液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制器廣泛應(yīng)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(qū)動(dòng)控制器是HD44780U，最常用的液晶顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)字符。帶有背光源。采用時(shí)分割驅(qū)動(dòng)的形式，并行接口，可與單片機(jī)I/O口直接相連。結(jié)構(gòu)：主要由HD44780、HD44100（或兼容電路）和幾個(gè)電阻、電容等組成。第十頁，共二十五頁，2022年，8月28日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(hào)定義都是兼容的，所以，會(huì)使用一種字符型液晶顯示模塊，就會(huì)通曉所有的字符型液晶顯示模塊。

HD44780U由控制部，驅(qū)動(dòng)部和接口部三部分組成。第十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日控制部是HD44780U的核心，它產(chǎn)生HD44780U內(nèi)部的工作時(shí)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(chǔ)器DDRAM。HD44780U的控制部由時(shí)序發(fā)生器電路、地址指針計(jì)數(shù)器AC、光標(biāo)閃爍控制電路、字符發(fā)生器、顯示存儲(chǔ)器和復(fù)位電路組成。

HD44780U的驅(qū)動(dòng)部具有液晶顯示驅(qū)動(dòng)能力和擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)能力，由并/串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、16路行驅(qū)動(dòng)器和16位移位寄存器、40路列驅(qū)動(dòng)器和40位鎖存器、40位移位寄存器和液晶顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出和液晶顯示驅(qū)動(dòng)偏壓等組成。第十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日

HD44780U的接口部是HD44780U與計(jì)算機(jī)的接口，由I/O緩沖器，指令寄存器和譯碼器，數(shù)據(jù)寄存器，“忙”標(biāo)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(jī)接口，由單片機(jī)輸出直接控制HD44780U及其時(shí)序。HD44780U與液晶顯示器連接方框圖如圖4.26所示。第十三頁，共二十五頁，2022年，8月28日?qǐng)D4.26HD44780U與液晶連接框圖

第十四頁，共二十五頁，2022年，8月28日1、SMC1602A的引腳及其功能：采用并行接口方式，有16個(gè)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(hào)。（4）RS（引腳4）：數(shù)據(jù)/指令寄存器選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。（5）R/W（引腳5）：讀/寫選擇端。高電平時(shí)為讀操作，低電平時(shí)為寫操作。（6）E（引腳6）：使能信號(hào)，下降沿觸發(fā)。（7）D0~D7（引腳7~14）：I/O數(shù)據(jù)傳輸線。（8）BLA（引腳15）：背光源正極。（9）BLK（引腳16）：背光源負(fù)極。第十五頁，共二十五頁，2022年，8月28日2、SMC1602A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如SMC1602A器件：可顯示兩行字符，顯示容量為16*2個(gè)字符。帶有背光源。采用時(shí)分割驅(qū)動(dòng)的形式，并行接口，可與單片機(jī)I/O口直接相連。結(jié)構(gòu)：主要由HD44780、HD44100（或兼容電路）和幾個(gè)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。第十六頁，共二十五頁，2022年，8月28日3、顯示位與RAM的對(duì)應(yīng)關(guān)系（地址映射）SMC1602A內(nèi)部帶有80*8bit的RAM緩沖區(qū)，顯示位與RAM地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示：顯示位置序號(hào)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(duì)應(yīng)關(guān)系第十七頁，共二十五頁，2022年，8月28日4、指令操作指令操作包括顯示模式設(shè)置、顯示開關(guān)控制、輸入模式控制、數(shù)據(jù)指針設(shè)置、讀/寫數(shù)據(jù)、清屏、歸位等方面。指令操作：指令名稱控制信號(hào)指令代碼功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0顯示模式設(shè)置0000111000設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口顯示開關(guān)控制0000001DCB設(shè)置顯示、光標(biāo)、閃爍開關(guān)輸入模式控制00000001NS設(shè)置光標(biāo)、顯示畫面移動(dòng)方向讀數(shù)據(jù)11數(shù)據(jù)從RAM中讀取數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)10數(shù)據(jù)對(duì)RAM進(jìn)行寫數(shù)據(jù)清屏0000000001顯示清屏：1數(shù)據(jù)指針清零；2所有顯示清零回車0001000000顯示回車，數(shù)據(jù)指針清零數(shù)據(jù)指針設(shè)置0080H+地址碼（0-27H，40-4FH）設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針第十八頁，共二十五頁，2022年，8月28日第十九頁，共二十五頁，2022年，8月28日漢字式LCDSMG12864：圖形點(diǎn)陣液晶顯示器?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示8*4個(gè)（16*16點(diǎn)陣）漢字。第二十頁，共二十五頁，2022年，8月28日1、引腳及功能：引腳號(hào)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(qū)動(dòng)電壓RSH/L1：表示DB上是數(shù)據(jù)

0：表示DB上是指令5、R/WH/L1：E=1：數(shù)據(jù)DB0：E=10：數(shù)據(jù)IR或DR6、EH/LR/W=0；10鎖存DBR/W=1；E=1表示DDRAM數(shù)據(jù)讀到DB7~DB0第二十一頁，共二十五頁，2022年，8月28日1、引腳及功能：引腳號(hào)引腳名稱控制引腳功能描述7-14、DB0-DB7數(shù)據(jù)線15、CS1H/LH：選擇芯片IC1（右半屏）信號(hào)16、CS2H/LH：選擇芯片IC2（左半屏）信號(hào)17、RSTH/L復(fù)位信號(hào)，低電平復(fù)位(1:正常，0：復(fù)位）18、VEE-10VLCD驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓輸出19、BLA+4.2VLED背光板正極20、BLKLED背光板負(fù)極第二十二頁，共二十五頁，2022年，8月28日2、SMG12864A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成。IC1IC2內(nèi)藏負(fù)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(shí)Ｅ：１0指令碼寫入ＩＲ．?dāng)?shù)據(jù)寄存器ＤＲ：寄存數(shù)據(jù)；ＲＳ＝１０數(shù)據(jù)寫入ＤＲ或Ｅ信號(hào)高電平作用下由ＤＲＤＢ；忙標(biāo)志（ＢＦ）:顯示控制觸發(fā)器ＤＦＦ：顯示開和關(guān)控制；ＸＹ地址計(jì)數(shù)器：Ｘ：高３位，頁指針，指能由指令確定；Ｙ：低6位