液晶顯示模塊的應(yīng)用

第6章液晶顯示模塊的應(yīng)用6.1液晶應(yīng)用一覽6.2筆段型液晶顯示模塊的應(yīng)用6.3字符點(diǎn)陣型液晶顯示模塊的應(yīng)用6.4內(nèi)置控制器型圖形點(diǎn)陣型液晶顯示模塊的應(yīng)用6.5液晶顯示器件故障的簡易查詢及排除方法6.1液晶應(yīng)用一覽

6.1.1液晶應(yīng)用之樹液晶的應(yīng)用大體簡化為四大類：顯示、光學(xué)、傳感和其他類

液晶應(yīng)用分類應(yīng)用類別領(lǐng)

域顯

示數(shù)字顯示、模擬顯示，如：手表、時鐘、計算器、通訊、儀器、儀表、家電、醫(yī)療器械、車船儀表、聲像設(shè)備、文體用品等字符、圖形顯示，如：個人便攜式電腦、文字處理機(jī)、智能化儀表、辦公設(shè)備、示波器、工業(yè)測量儀表、自動化控制面板、翻譯機(jī)、終端設(shè)備、導(dǎo)航儀、電子地圖、通訊設(shè)備、軍事裝備等視頻圖像顯示，如：便攜式電視、攝錄一體機(jī)、壁掛電視、投影電視、可視電話、數(shù)碼像機(jī)、工業(yè)控制器、軍用、文娛用等大畫面顯示，如：廣告、巨型電視墻、投影儀、車站、碼頭、航空港的公告顯示等光

學(xué)快門、光閥，如：電焊護(hù)目鏡、強(qiáng)光、幅射護(hù)目鏡、立體電視機(jī)、攝像快門等調(diào)光器件，如：電子窗簾、防眩鏡、調(diào)光器等透鏡，如：變焦透鏡、自動光圈等偏光器，如：光路切換器、光偏轉(zhuǎn)器等光調(diào)制器，如：空間調(diào)制器、空間頻率濾波器、相位衍射光柵光邏輯器件光存儲器傳感測量溫度傳感與測量，如：溫度示色膜、溫度分布檢測、無損探傷、人體淺層癌變檢查、工藝品、裝飾、玩具電聲、電壓傳感器，如：揚(yáng)聲器、微波檢測、天線設(shè)計紅外線傳感，如：紅外線圖像儀、紅外測量超聲波傳感器，如：超聲波強(qiáng)度分布測量)流速、加速度傳感器氣敏傳感器、氣壓傳感器色譜分析其他傳感器其

他紡織電聲材料印刷6.1.2液晶在顯示技術(shù)上的應(yīng)用液晶顯示器件是液晶應(yīng)用的主體，發(fā)展很快。我們知道，液晶顯示器件顯示的圖像并不醒目，視角又小，有很強(qiáng)的溫度特性，顯示質(zhì)量也不算高，但為什么有那么大的魅力呢？這是和液晶顯示器件的綜合優(yōu)點(diǎn)分不開的。液晶顯示器件具有以下幾大特點(diǎn)：①低壓工作、微功耗。②與集成電路匹配性能好，配套驅(qū)動簡單、直接。③平板型、裝配體積小。④被動顯示、不怕光沖刷。⑤彩色化容易，效果逼真。⑥顯示面積可大可小。⑦設(shè)計、改型容易。⑧易于大批量生產(chǎn)。⑨工藝不斷更新、成本還會降低。這些特點(diǎn)，使液晶顯示器件綜合性能比其他顯示器件都具有更大優(yōu)勢。隨著液晶顯示器件本身技術(shù)的成熟，產(chǎn)品的更新?lián)Q代，一些原有的缺陷被不斷克服，使得其應(yīng)用領(lǐng)域還會進(jìn)一步擴(kuò)大。6.1.3液晶在光學(xué)器件方面的應(yīng)用由于液晶具有受外場引起的分子排列變化可以調(diào)制外界光的基本特性，使液晶可以加工成各式各樣的電控光學(xué)器件。其實(shí)顯示器件也可以廣義地被看作各類液晶光閥制作的光學(xué)器件。但是與顯示器件不同的是，作為光學(xué)器件我們更關(guān)心的是液晶因電壓作用而引起的折射率、雙折射特性的變化，雙折射波長色散特性等等。這一方面的應(yīng)用主要有：液晶電子光閥、液晶調(diào)光器件、光調(diào)制器及相位衍射光柵和光路切換和光束偏轉(zhuǎn)器等。6.1.4液晶在計量和傳感方面的應(yīng)用液晶分子排列極容易受外場，如電、熱、磁，壓力等的影響，一旦受外場作用，分子排列發(fā)生變化將隨之引起光學(xué)特性以及其他參數(shù)的改變。利用這一特性可以在檢測、測量和傳感技術(shù)方面得到廣泛的應(yīng)用。向列相液晶在傳感和檢測方面的應(yīng)用主要有：無損檢測集成電路、高靈敏度溫度傳感器、加速度傳感器、物體位置測定、超聲波檢測和電壓測量等。膽甾液晶在傳感和檢測方面的應(yīng)用主要是利用膽甾液晶在外場作用下螺距變化而呈現(xiàn)的干涉光顏色。其應(yīng)用主要有：示溫變色溫度計、非破壞性試驗的檢測探查、流速檢測、壓敏元件、場測量、多種臨床醫(yī)療用檢查膜、裝飾用品、印刷和防偽商標(biāo)等。6.1.5液晶聚合物的應(yīng)用有一類聚合物在溶融時，由于分子具有液晶的各向異性而呈液晶態(tài)，我們稱之為熱致變液晶聚合物，簡稱LCP。這類物質(zhì)既有液晶光學(xué)異性又有聚合物的易于加工良好的成膜性和成型性，有更加廣泛的應(yīng)用價值。1側(cè)鏈型液晶聚合物的應(yīng)用側(cè)鏈型液晶聚合物主要用于制作各種新型功能性材料，如記憶、記錄元件、光調(diào)制器件、光學(xué)元件、偏振片等。另一類是所謂直鏈型和復(fù)合型液晶聚合物。它主要是用于制作一些高性能材料，如高強(qiáng)度、高彈性、耐高溫，耐老化等特殊材料。2膽甾液晶聚合物的應(yīng)用膽甾液晶聚合物是由膽甾液晶與高分子聚合物聚合、固化而成。其中以側(cè)鏈液晶聚合物為重點(diǎn)，通常是致晶功能團(tuán)直接或間接與聚合物骨架連接。常見骨架以聚丙烯酸鹽和聚丙烯酸脂為主。由于它是由膽甾液晶與聚合物聚合而成，保留了膽甾液晶的所有光學(xué)特性，好象將這些特性“凝固”在聚合物中一樣，而且，一般不隨溫度等外界條件而改變。適當(dāng)?shù)母淖兙酆衔镏惺中砸壕舛龋淖兙酆蠝囟?，以及注入不同的添加劑，將可以方便地調(diào)節(jié)膽甾液晶聚合物的光學(xué)特性。因此，這種膽甾液晶聚合物具有廣泛的應(yīng)用前景。其中，在光學(xué)信息存儲、強(qiáng)激光技術(shù)及顯示上都有極重要的應(yīng)用。6.2筆段型液晶顯示模塊的應(yīng)用

6.2.1筆段型液晶顯示模塊簡介筆段型液晶顯示模塊是指以長條狀顯示像素組成一位顯示類型的液晶顯示模塊，簡稱段型液晶顯示模塊。專業(yè)的液晶顯示模塊歸于此類，如空調(diào)上，游戲機(jī)上用液晶顯示模塊等。段型顯示模塊主要用于數(shù)字顯示，或圍繞數(shù)字顯示。在形狀上總是圍繞數(shù)字“8”的結(jié)構(gòu)變化。在顯示數(shù)字的基礎(chǔ)上，也可以顯示西文字母、某些專用符號或固定圖形，還可以將一個漢字或一個漢字組作為一段顯示。從顯示形狀上分類，段型顯示可分為六段顯示，七段顯示，八段顯示，九段顯示，十四段顯示和十六段顯示等。其中以七段顯示最為常用，被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字儀表、計時器、計數(shù)器等。段型顯示還包含了為專業(yè)顯示而設(shè)計的固定圖形和字符。從段型液晶顯示模塊的驅(qū)動方式上分類，可分成靜態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動兩種。由于段型動態(tài)液晶顯示模塊尋址路數(shù)一般不超過4路，所以對段型液晶顯示模塊而言，動態(tài)驅(qū)動通常被稱為是多路尋址驅(qū)動法。一個段型液晶顯示模塊的驅(qū)動方式主要取決于該模塊各顯示像素外引線的引出與排布方式。靜態(tài)液晶顯示模塊引線排布與結(jié)構(gòu)如本書第三部分第一篇（上）驅(qū)動知識篇中第二節(jié)圖5-1所示。多路尋址驅(qū)動的液晶顯示模塊引線排布和結(jié)構(gòu)示例（a）4×2驅(qū)動（b）3×3驅(qū)動由于引線電極排布不同，故其驅(qū)動方式也就不同。所以在使用液晶顯示器件時首先要弄清楚這點(diǎn)。不同的電極排布要配不同的驅(qū)動器，使用不同的控制方法。靜態(tài)驅(qū)動方法的應(yīng)用電路/多路尋址驅(qū)動方法的應(yīng)用電路（c）3×3驅(qū)動（d）2×4驅(qū)動6.2.2靜態(tài)驅(qū)動法及其應(yīng)用電路舉例：集成電路HEF4543的應(yīng)用電路HEF4543是一位BCD——七段譯碼帶數(shù)據(jù)鎖存功能的驅(qū)動器，它可以驅(qū)動發(fā)光二極管的七段數(shù)碼管，也可以驅(qū)動七段液晶顯示器件。當(dāng)鎖存端LD=1時，鎖存器輸出隨數(shù)據(jù)輸入端DCBA的變化而變化，當(dāng)LD=0時，鎖存器保存最近數(shù)據(jù)，并禁止鎖存器接受數(shù)據(jù)。HEF4543還設(shè)置了顯示開關(guān)信號BI。當(dāng)BI=1時關(guān)閉顯示。PH為驅(qū)動相位控制端，它連接驅(qū)動器中異或門的輸入端，控制著驅(qū)動器輸出的相位。BILDDCBA顯

示1000x110x0～9A～Fx無顯示0～9無顯示不變HEF4543的真值表和譯碼表HEF4543原理框圖HEF4543只有背電極BP的同步信號輸入端PH，為了實(shí)現(xiàn)靜態(tài)驅(qū)動波形，PH需要外部振蕩電路提供脈沖信號，液晶顯示器件背電極BP所需的驅(qū)動脈沖序列也由此電路提供。HEF4543驅(qū)動4位液晶顯示器件的驅(qū)動電路

從圖中可以看出：

555集成電路組成了振蕩器，振蕩頻率在（32～200）Hz范圍內(nèi)調(diào)整。振蕩器的輸出經(jīng)D觸發(fā)器整形后產(chǎn)生出占空比為50％的脈沖序列。這個脈沖序列提供給HEF4543的PH和液晶顯示器件的背電極BP，從而形成完整的靜態(tài)液晶顯示驅(qū)動系統(tǒng)。由于HEF4543數(shù)據(jù)輸入接口處具有數(shù)據(jù)鎖存器，并有鎖存信號LD控制，所以HEF4543可以直接掛在計算機(jī)的總線上，LD信號可以看成是顯示數(shù)據(jù)的寫入信號由地址線和寫操作信號合成產(chǎn)生。通常使用的液晶顯示器件都是多位數(shù)字顯示結(jié)構(gòu)，比如4位液晶顯示器件。這就需要多片HEF4543組成驅(qū)動器組6.2.3多路尋址液晶顯示器件驅(qū)動應(yīng)用電路以下將介紹幾種段型液晶顯示器件的多路驅(qū)動器。這種IC電路的特點(diǎn)是驅(qū)動路數(shù)不大于4路。1動態(tài)段型液晶顯示驅(qū)動控制器PCF8576CPCF8576C是具有I2C總線接口的液晶顯示驅(qū)動控制器

PCF8576C為40路段驅(qū)動輸出，最大能驅(qū)動40×4路共160段液晶顯示器件?？梢约壜?lián)以適應(yīng)驅(qū)動較大規(guī)模的LCD顯示器。不僅可以通過I2C總線接口與具有I2C總線接口的MCU相連，也可以通過I2C總線的模擬，與MCU的通用I/O口相連。其內(nèi)部設(shè)置的顯示RAM以及子地址的自動增量和顯示方式自動切換使其通訊控制量減少到最小。1）引腳分布液晶顯示驅(qū)動控制器的應(yīng)用原理

（以PCF8576C為例）引腳定義：SDAI2C總線數(shù)據(jù)輸入/輸出SCLI2C總線時鐘輸入/輸出/SYNC級聯(lián)同步輸入/輸出CLK外部時鐘輸入/輸出VDD電源正端OSC振蕩器輸入A0、A1、A2I2C總線器件的引腳地址端SA0I2C總線從地址位0輸入VSS邏輯地VLCDLCD電源電壓BP0～BP3LCD背極輸出（即COM輸出）S0～S39LCD段輸出（即SEG輸出）PCF8576的引腳分布2）PCF8576的電路結(jié)構(gòu)

3）驅(qū)動能力從PCF8576的原理圖可知，PCF8576C具有4路背電極輸出BP0～BP3，它們直接與LCD相連，驅(qū)動方式可在靜態(tài)、2路、3路或4路驅(qū)動之中選一。如果少于4個背極輸出時，不使用的背極可空出。在三路驅(qū)動方式中，BP3與BP1的輸出信號相同；在二路驅(qū)動方式中，BP0和BP2、BP1和BP3輸出信號相同；在靜態(tài)驅(qū)動方式中所有4個背極輸出相同的信號。對于輸出信號相同的背極可以并聯(lián)起來，以增加LCD的驅(qū)動能力。PCF8576C有40路段驅(qū)動輸出S0～S39。它們應(yīng)與LCD直接相連。段輸出信號是根據(jù)背極輸出及顯示鎖存器中鎖存的數(shù)據(jù)生成的。當(dāng)少于40段輸出時，不用的段輸出可空。PCF8576C最大可以驅(qū)動40×4段液晶顯示器件。顯示偏壓由液晶顯示電壓選擇器提供，電壓由VDD和VLCD提供，偏壓方式由偏壓發(fā)生器產(chǎn)生，可以生成靜態(tài)、1/2偏壓和1/3偏壓三種。PCF8576的電路結(jié)構(gòu)原理4）PCF8576的顯示存儲器PCF8576的顯示數(shù)據(jù)是通過輸出單元選擇器從顯示存儲器中取出，串行地移入移位寄存器內(nèi)；移位寄存器將顯示數(shù)據(jù)并行輸出鎖存入鎖存器；再由鎖存器輸出給顯示段驅(qū)動器。PCF8576C具有40×4位的顯示存儲器。它用于存儲顯示數(shù)據(jù)。存儲單元與液晶顯示段有著對應(yīng)的關(guān)系。顯示數(shù)據(jù)為“1”相當(dāng)于液晶顯示段為顯示狀態(tài)；顯示數(shù)據(jù)為“0”相當(dāng)于液晶顯示段為不顯示狀態(tài)。顯示存儲器實(shí)為雙端口存儲器。顯示存儲器的結(jié)構(gòu)顯示數(shù)據(jù)寫入BP0行的格式顯示數(shù)據(jù)的驅(qū)動輸出由輸出單元選擇器選擇同一背電極的顯示位傳送給顯示數(shù)據(jù)移位寄存器內(nèi)，然后鎖存人數(shù)據(jù)鎖存器內(nèi)。輸入單元選擇器根據(jù)所設(shè)置的驅(qū)動方式將接收的顯示數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器內(nèi)。數(shù)據(jù)寫入的順序是一字節(jié)的最高位D7在先，最后為最低位D0。每寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)后，地址指針將按照所選的驅(qū)動方式的地址增值自動修正，以指定下一個字節(jié)數(shù)據(jù)的存儲器單元。在靜態(tài)驅(qū)動方式下，僅有背電極BP0使用，顯示數(shù)據(jù)僅可以傳送給BP0行或BP2行的各位，地址指針增值為8。靜態(tài)驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序二路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序在二路驅(qū)動方式下，背電極BP0、BPl使用，顯示數(shù)據(jù)以先BP0后BPl的次序傳送給BP0和BPl行的各位，或者以先BP2后BP3的次序傳送給BP2和BP3行的各位，地址指針增值為4，圖6-9給出顯示數(shù)據(jù)寫入BP0，BP1行的格式。二路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序三路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序在三路驅(qū)動方式下，背電極BP0、BPl、BP2被使用，顯示數(shù)據(jù)以先BP0，再BPl，后BP2的次序傳送給BP0，BPl和BP2各行，地址指針增值為3，如圖6-13所示。此時要注意的是8位數(shù)據(jù)的傳輸給BP2的第三位制造出一位的死位，這一位在下一字節(jié)傳送時是不會補(bǔ)充的，所以在使用時要考慮段電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計和段電極驅(qū)動引線的連接。三路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序四路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序在四路驅(qū)動方式下，背電極BP0～BP3都使用，顯示數(shù)據(jù)依次BP0至BP3傳送，地址指針增值為2，如圖所示。四路驅(qū)動方式數(shù)據(jù)寫入順序5）PCF8576的時序PCF8576C內(nèi)部具有振蕩器和定時器，用以產(chǎn)生PCF8576C的工作時鐘和顯示脈沖序列。振蕩器由OSC端狀態(tài)控制。在定時器上有兩個輸入/輸出端，它們是時鐘輸入/輸出端CLK和級聯(lián)同步輸入/輸出端/SYNC，它們用在PCF8576C的級聯(lián)上。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩器工作時，OSC端對地（Vss）端跨接一個電阻ROSC。CLK和/SYNC作為輸出提供其他芯片的工作時鐘和同步信號；當(dāng)使用外部時鐘時，將OSC接VDD停止內(nèi)部振蕩器的工作，接收從CLK輸入的時鐘信號。PCF8576C的時鐘頻率fCLK約為34M/Rosc(Hz。為了允許I2C總線在最大傳輸速率100kHz工作，fCLK應(yīng)大于125kHz。PCF8576C有正常運(yùn)行方式和節(jié)電運(yùn)行方式兩種。在節(jié)電運(yùn)行方式下時鐘頻率比正常運(yùn)行方式要減至1/6。在這兩種方式下要保持液晶顯示驅(qū)動幀頻64Hz不變，振蕩器的電阻Rosc的取值為180kΩ和1.2MΩ。6）PCF8576的接口PCF8576C的I2C總線接口由輸入濾波器、I2C總線控制器和子地址計數(shù)器組成。輸入濾波器為I2C總線接口的連接部，它有兩個輸入/輸出端：SDA為總線數(shù)據(jù)輸入/輸出端，SCL為總線時鐘輸入/輸出端，它們作為數(shù)據(jù)的傳輸接口類同串行接口。I2C總線控制器有一端SA0作為PCF8576C的總線從地址最低位的設(shè)置端。PCF8576C在I2C總線上的從地址被指定為011100A（7位），A=SA0，或為“1”，或為“0”，也就是說在I2C總線上給PCF8576C提供了兩個從地址。在子地址計數(shù)器中有三個輸入端A0、A1、A2。這是PCF8576C作為級聯(lián)使用時的子地址的設(shè)置端。這樣在I2C總線上一個從地址上可以掛8個PCF8576C，一共可以使用16個PCF8576C。7）PCF8576的級聯(lián)工作在大規(guī)模的LCD顯示結(jié)構(gòu)中，通過3位（A2、A1、A0）子地址和已編程的I2C總線從地址（SA0），I2C總線能識別16個PCF8576。因此PCF8576最多可級聯(lián)16個。當(dāng)級聯(lián)時，各個PCF8576是同步的，因此，級聯(lián)中的PCF8576可從一個器件分享背極信號。這種布局對于大規(guī)模的LCD驅(qū)動控制是十分方便的，因為只需要一個器件輸出背極驅(qū)動，級聯(lián)中其他的PCF8576只分配其余的段驅(qū)動輸出而斷開其背極驅(qū)動，即用多個PCF8576實(shí)現(xiàn)顯示段的擴(kuò)展。同步信號線/SYNC將保證所有級聯(lián)的PCF8576間正確的同步。實(shí)際上在上電復(fù)位后就實(shí)現(xiàn)了同步，但是由于偶然因素（如噪聲環(huán)境的破壞作用）失去同步時，需要通過/SYNC同步。/SYNC是輸入輸出引腳，其輸出為帶有內(nèi)部上拉電阻的開漏驅(qū)動結(jié)構(gòu)。一個PCF8576保證/SYNC線在有效背極信號最后開始并在所有的其他時間內(nèi)監(jiān)視SYNC線。當(dāng)級聯(lián)中的PCF8576失去同步，將通過第一個PCF8576維持的SYNC復(fù)原。8）PCF8576的指令集PCF8576C具有五條簡單的控制指令，每條指令的最高位C確定了下一傳輸?shù)臄?shù)據(jù)性質(zhì)。C=1表示下一字節(jié)為指令代碼，C=0表示下一字節(jié)為顯示數(shù)據(jù)?！穹绞竭x擇指令（MODESET）方式選擇指令格式如下：C10LPEBM1M0M1M0驅(qū)動方式01靜態(tài)驅(qū)動（BP0）10二路驅(qū)動（BP0、BP1）11三路驅(qū)動（BP0～BP2）00四路驅(qū)動（BP0～BP3）M1、M0驅(qū)動方式選擇：B液晶驅(qū)動偏置電壓選擇：01/3偏壓11/2偏壓E顯示狀態(tài)控制：0顯示禁止（暗）1顯示允許LP工作方式選擇：0正常工作方式1節(jié)電工作方式●數(shù)據(jù)指示器裝載指令（LOADDATAPOINTER）數(shù)據(jù)指示器裝載指令格式如下：C0P5P4P3P2P1P0P5～P0取值在0～39（0～27H）范圍內(nèi)。該數(shù)值寫入地址指針內(nèi)，用以確定顯示存儲器內(nèi)40個單元之一。在讀寫顯示數(shù)據(jù)操作后，地址指針將根據(jù)驅(qū)動方式自動修改。當(dāng)?shù)刂分羔樞薷囊褲M，則自動修改子地址值，使下一顯示數(shù)據(jù)寫入級聯(lián)的下一級的PCF8576C中?！衿骷x擇指令（DEVICESELECT）PCF8576多片使用時，器件選擇指令用來選擇0111000或0111001從地址中的8個PCF8576地址，其格式如下：C1100A2A1A0A2、A1、A0為三位二進(jìn)制值（0~7），該三位（A2、A1、A0）立即數(shù)傳送給子地址計數(shù)器以確認(rèn)8個硬件子地址。每個從地址下級聯(lián)的8片PCF8576C的識別是通過對各片子地址計數(shù)器的地址設(shè)置端A0～A2電平狀態(tài)的判別來實(shí)現(xiàn)。該指令通過寫入所需PCF8576C的子地址值與各片PCF8576C的子地址計數(shù)器的A2～A0的狀態(tài)比較，相等值的PCF8576C即開始接收計算機(jī)下面發(fā)送的指令或數(shù)據(jù)。當(dāng)單片使用時將A0～A2端電平置“0”，不需要使用這條指令?！翊尜A體選擇指令（BANKSELECT）存貯體選擇指令用于選擇輸入存貯體和輸出存貯體，在三路和四路驅(qū)動方式中該指令無效。指令格式如下：C11110IOPCF8576C在靜態(tài)驅(qū)動方式和二路驅(qū)動方式下可以將顯示存儲器分成兩個顯示區(qū)，顯示數(shù)據(jù)的寫入與顯示都可以指定顯示區(qū)，這與寫入操作無關(guān)，也與顯示掃描驅(qū)動無關(guān)，也就是說，當(dāng)寫數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)寫到何區(qū)僅與該指令的設(shè)置有關(guān)，至于何區(qū)的顯示數(shù)據(jù)輸出，也僅與該指令的設(shè)置有關(guān)，而背電極的驅(qū)動端不變。該指令的意義在于可以制造出兩個顯示區(qū)用于選擇顯示或交替閃爍顯示。O輸出存貯體選擇（LCD顯示數(shù)據(jù)的檢索）：靜態(tài)驅(qū)動方式下BP0為背電極驅(qū)動輸出0顯示區(qū)0BP0行位1顯示區(qū)lBP2行位二路驅(qū)動方式下BP0、BPl為背電極驅(qū)動輸出

0顯示區(qū)0BP0、BPl行位

1顯示區(qū)lBP2、BP3行位I輸入存貯體選擇接收到的顯示數(shù)據(jù)存放：靜態(tài)驅(qū)動方式下BP0為背電極驅(qū)動輸出0顯示區(qū)0BP0行位1顯示區(qū)1BP2行位二路驅(qū)動方式下BP0、BPl為背電極驅(qū)動輸出0顯示區(qū)0BP0、BPl行位1顯示區(qū)1BP2、BP3行位●閃爍選擇指令（BLINK）閃爍選擇指令用以選擇閃爍頻率及閃爍方式，指令格式如下：C1110ABF1BF0BF1、BF0用以選擇閃爍頻率：BF1BF000不閃爍012Hz頻率閃爍101Hz頻率閃爍110.5Hz頻率閃爍A用以選擇閃爍方式：0正常閃爍1交替閃爍，由顯示RAM體交替閃爍，在三路和四路驅(qū)動方式中不會出現(xiàn)。顯示控制器執(zhí)行由指令譯碼器所識別的指令，它包括PCF8576的狀態(tài)寄存器并協(xié)調(diào)它們的作用。如有需要，顯示控制器也能可靠地將顯示數(shù)據(jù)按填充規(guī)則裝載到顯示RAM中。9）PCF8576與計算機(jī)的連接PCF8576C在與具有I2C總線的計算機(jī)連接時操作是非常容易的。但與不具備I2C總線控制的計算機(jī)而言就需要使用軟件實(shí)現(xiàn)I2C總線的規(guī)范。目前使用的比較廣泛的51系列單片機(jī)一般不具有I2C總線，為了更好的說明PCF8576C的應(yīng)用，首先將I2C總線的傳輸時序及有關(guān)規(guī)范簡單地敘述下，如圖所示。I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸格式時序解釋起始信號S：是在SCL線是高電平時，SDA線從高電平向低電平切換，如圖6-11所示。數(shù)據(jù)傳輸：計算機(jī)以一字節(jié)為單位傳輸，最高位在先。應(yīng)答信號：在一字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸完成后，計算機(jī)釋放數(shù)據(jù)線SDA在SCL發(fā)送一個脈沖，從SDA線上讀取電平信號。信號為“0”表示接收器已接收到所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，信號為“1”表示接收器正忙無法傳輸數(shù)據(jù)。終止信號P：當(dāng)SCL是高電平時，SDA線由低電平向高電平切換，如圖6-12所示。圖6-11I2C總線的起始信號S圖6-12I2C總線的停止信號PI2C總線的傳輸頻率為100kHz。需要注意的是，I2C總線要求在數(shù)據(jù)線和時鐘線上必須接上拉電阻。10）上電復(fù)位上電后，PCF8576復(fù)位到以下狀態(tài)●所有背極及段輸出為VDD●選擇1/3偏壓四路驅(qū)動方式●閃爍開關(guān)斷開●輸入、輸出存貯單元選擇器為復(fù)位狀態(tài)●I2C總線接為初始化狀態(tài)●數(shù)據(jù)指針和子地址控制器被清除在PCF8576上電后的1ms期間內(nèi)應(yīng)避免進(jìn)行I2C總線的數(shù)據(jù)傳送，以完成復(fù)位過程。11）PCF8576的使用從上圖中可以看出：AT89C51的通用并行口P1.0和P1.1與PCF8576的I2C總線相連，P1.0連接SDA，P1.1連接SCL，同時按照I2C總線的規(guī)范設(shè)置上拉電阻。因為AT89C51不支持I2C總線，所以編寫顯示驅(qū)動程序的時候必須在時序上滿足I2C總線的傳輸格式。在OSC端上接180kΩ的振蕩電阻。在VLCD端接一個電位器用以調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度。A2、A1、A0與SA0直接接地，此應(yīng)用中PCF8576的從地址為70H（0x70），器件的地址為A2A1A0=000。PCF8576的典型應(yīng)用驅(qū)動顯示該典型應(yīng)用中使用的液晶顯示器件為四路驅(qū)動，使用了所有的段電極，可以實(shí)現(xiàn)160段的顯示。即至少可以驅(qū)動顯示20個7段數(shù)字字符，如圖(a)所示。其電極連接、顯示RAM裝填順序與發(fā)送的顯示字節(jié)如圖(b)所示。根據(jù)上圖所示，可以得到0～9這十個數(shù)的顯示字模數(shù)據(jù)如表所示顯示內(nèi)容0123456789字模數(shù)據(jù)EDh60hA7hE3h6AhCBh4FhE0hEFhEBh圖(a)圖(b)12）顯示驅(qū)動程序當(dāng)AT89C51接的晶振為12MHz時，指令周期為1μs。顯示驅(qū)動程序要實(shí)現(xiàn)100kHz的傳輸速率。本顯示驅(qū)動程序主要完成的功能就是如上圖所示的20位數(shù)字的液晶顯示模塊從0～9的循環(huán)顯示。謹(jǐn)供讀者參考，讀者可以自行修改源代碼來實(shí)現(xiàn)更多的功能。

SDAEQUP1.0SCLEQUP1.1COUNTEQU40hORG0000hLCALLDelay1msPCF8576SET:LCALLSTART;啟動I2C總線

MOVA,#70h;送器件從地址0111000;寫操作信號為0LCALLSentByteMOVA,#0C8h;工作方式選擇

;四路驅(qū)動，1/3偏壓，正常工作，開顯示，下一數(shù)據(jù)為指令

LCALLSentByteMOVA,#0E0h;器件選擇

LCALLSentByteMOVA,#0F0h;閃爍方式選擇

LCALLSentByteLCALLSTOP;關(guān)閉I2C總線PCF8576Disp:MOVDPTR,#TAB;送字模表首址

MOVB,#10;0～9，10個數(shù)

LCALLSTART;啟動I2C總線Disp1:MOVA,#00h;寫入地址指針設(shè)置指令

;將地址指針設(shè)在00H上，下一數(shù)據(jù)為顯示數(shù)據(jù)

LCALLSentByteMOVR4,#20Disp2:MOVA,#00hMOVCA,@A+DPTRLCALLSentByteDJNZR4,Disp2;每個數(shù)字送20次

LCALLSTOP;關(guān)閉I2C總線

LCALLDelay200msLCALLDelay200msINCDPTRDJNZB,Disp1AJMPPCF8576DispSentByte:MOVCOUNT,#08H;要傳送的數(shù)據(jù)長度為8位SentB:RLCA;要發(fā)送的數(shù)據(jù)左移,發(fā)送位入CJCSent1;C為“1”，跳到發(fā)送“1”的子程序

CLRSDA;C為“0”，發(fā)送“0”SJMPSentSent1:SETBSDANOPSent:NOPSETBSCL;置時鐘線為高通知被控器開始接收數(shù)據(jù)位

NOP;保證時鐘高周期大于4usNOPNOPNOPNOPCLRSCL;鉗住總線準(zhǔn)備接收下一個數(shù)據(jù)位

DJNZCOUNT,SentB;8位沒發(fā)送完繼續(xù)發(fā)送

NOPSETBSDA;8位發(fā)送完后釋放數(shù)據(jù)線準(zhǔn)備收應(yīng)答位

NOPAckEnd:SETBSCL;開始接收應(yīng)答信號

NOP;保證時鐘高周期大于4usNOPNOPNOPNOPJBSDA,AckEnd;判斷是否接收到應(yīng)答信號

CLRSCL;發(fā)送結(jié)束鉗住總線準(zhǔn)備下一步

RETSTART:SETBSDA;發(fā)送起始條件的數(shù)據(jù)信號

NOPSETBSCL;發(fā)送起始條件的時鐘信號

NOP;起始條件建立時間大于4.7usNOPNOPNOPNOPCLRSDA;發(fā)送起始信號

NOP;起始條件鎖定時間大于4usNOPNOPNOPNOPCLRSCL;鉗住I2C總線準(zhǔn)備發(fā)送或接收數(shù)據(jù)

RETSTOP:CLRSDA;發(fā)送停止條件的數(shù)據(jù)信號

NOPSETBSCL;發(fā)送停止條件的時鐘信號

NOP;起始條件建立時間大于4usNOPNOPNOPNOPSETBSDA;發(fā)送I2C總線停止信號

NOPNOPNOPNOPRETDelay1ms:MOVR7,#100;延時1ms左右D1:MOVR6,#10D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RETDelay200ms:MOVR5,#200;延時200ms左右

DJNZR5,Delay1msRETTAB:DB0EDh,60h,0A7h,0E3h,6Ah,0CBh,4Fh,0E0h,0EFh,0EBhEND2動態(tài)段型液晶顯示驅(qū)動控制器HT1621HT1621是臺灣合泰（Holtek）公司推出的128點(diǎn)內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動控制器，目前，在段式液晶顯示模塊中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在本節(jié)中，將對HT1621的特性、功能和使用做一個介紹。（1）HT1621的概述HT1621是128點(diǎn)內(nèi)存映象和多功能的LCD驅(qū)動器，HT1621的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場合，包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)。用于連接主控制器和HT1621的管腳只有4或5條，HT1621還有一個節(jié)電命令用于降低系統(tǒng)功耗。（2）HT1621的管腳分布管腳I/O功能描述/CSI片選輸入，接一上拉電阻。當(dāng)/CS為高電平，讀寫HT1621的數(shù)據(jù)和命令無效，串行接口電路復(fù)位；當(dāng)/CS為低電平和作為輸入時，讀寫HT1621的數(shù)據(jù)和命令有效。/RDIREAD脈沖輸入，接一上拉電阻。在/RD信號的下降沿，HT1621內(nèi)存的數(shù)據(jù)被讀到DATA線上，主控制器可以在下一個上升沿時鎖存這些數(shù)據(jù)。/WRIWRITE脈沖輸入，接一上拉電阻。在/WR信號的上升沿，DATA線上的數(shù)據(jù)寫到HT1621。DATAI/O外接上拉電阻的串行數(shù)據(jù)輸入/輸出。VSSI負(fù)電源；地。OSCIOSCOIOOSCI和OSCO外接一個32.768KHz晶振用于產(chǎn)生系統(tǒng)時鐘；若用另一個外部時鐘源，應(yīng)接在OSCI上；若用片內(nèi)RC振蕩器，OSCI和OSCO應(yīng)懸空VLCDILCD電源輸入。VDDI正電源。/IRQO時基或看門狗定時器溢出標(biāo)志，NMOS開漏輸出。BZ,/BZO聲音頻率輸出。COM0～COM3OLCD公共輸出口。SEG0～SEG31OLCD段輸出口。（3）HT1621的電路結(jié)構(gòu)

（4）HT1621的驅(qū)動能力HT1621是一個128（32×4）點(diǎn)的LCD驅(qū)動器，它可由軟件配置成1/2或1/3的LCD驅(qū)動器偏壓和2、3或4個公共端口。這一特性使HT1621適用于多種LCD應(yīng)用場合。（5）HT1621的控制部顯示內(nèi)存（RAM）靜態(tài)顯示內(nèi)存（RAM）以32×4位的格式儲存所顯示的數(shù)據(jù)。RAM的數(shù)據(jù)直接映象到LCD驅(qū)動器，即顯示數(shù)據(jù)為“1”相當(dāng)于液晶顯示段為顯示狀態(tài)；顯示數(shù)據(jù)為“0”相當(dāng)于液晶顯示段為不顯示狀態(tài)。圖RAM映射圖系統(tǒng)振蕩器與聲音輸出系統(tǒng)振蕩器HT1621系統(tǒng)時鐘用于產(chǎn)生時基/看門狗定時器（WDT）時鐘頻率、LCD驅(qū)動時鐘和聲音頻率。片內(nèi)RC振蕩器（256KHz）、晶振（32.768KHz）或一個外接的由軟件設(shè)定的256KHz時鐘可以產(chǎn)生時鐘源。當(dāng)系統(tǒng)時鐘停止工作時，LCD將顯示空白，時基/看門狗定時器功能也將失效。聲音輸出HT1621內(nèi)嵌一個簡單的聲音發(fā)生器，可以在管腳BZ和/BZ上輸出一對驅(qū)動信號，用于產(chǎn)生一個單音。管腳BZ和/BZ是聲音輸出管腳也是一對差動驅(qū)動管腳，用于驅(qū)動蜂鳴器。當(dāng)系統(tǒng)失效或禁止聲音輸出時，管腳BZ和/BZ將保持低電平的輸出。（6）接口HT1621只有四根管腳用于接口。管腳/CS用于初始化串行接口電路和結(jié)束主控制器與HT1621之間的通訊。管腳/CS設(shè)置為“1”時主控制器和HT1621之間的數(shù)據(jù)和命令無效并初始化。在產(chǎn)生模式命令或模式轉(zhuǎn)換之前必須用一個高電平脈沖初始化HT1621的串行接口。管腳DATA是串行數(shù)據(jù)輸入/輸出管腳，讀/寫數(shù)據(jù)和寫命令通過管腳DATA進(jìn)行。管腳/RD是讀時鐘輸入管腳。在/RD信號的下降沿時數(shù)據(jù)輸出管腳DATA上，在/RD信號上升沿和下一個下降沿之間，主控制器應(yīng)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。管腳/WR是寫時鐘輸入管腳。在/WR信號上升沿時，管腳DATA上的數(shù)據(jù)地址和命令被寫入。（7）HT1621的指令集命令名稱命令代碼D/C功能描述上電時復(fù)位缺省READ110a5a4a3a2a1a0d0d1d2d3D讀RAM數(shù)據(jù)WRITE101a5a4a3a2a1a0d0d1d2d3D寫數(shù)據(jù)到RAMREAD-MODIFY-WRITE101a5a4a3a2a1a0d0d1d2d3D讀和寫數(shù)據(jù)SYSDIS10000000000XC關(guān)閉系統(tǒng)振蕩器和LCD偏壓發(fā)生器SYSEN10000000001XC打開系統(tǒng)振蕩器LCDOFF10000000010XC關(guān)閉LCD偏壓發(fā)生器LCDON10000000011XC打開LCD偏壓發(fā)生器TIMERDIS10000000100XC時基輸出失效WDTDIS10000000101XCWDT溢出標(biāo)志輸出失效TIMEREN10000000110XC時基輸出使能WDTEN10000000111XCWDT溢出標(biāo)志輸出有效TONEOFF10000001000XC關(guān)閉聲音輸出TONEON10000001001XC打開聲音輸出CLRTIMER100000011XXXC時基發(fā)生器清零CLRWDT1000000111XXC清除WDT狀態(tài)XTAL32K100000101XXXC系統(tǒng)時鐘源，晶振RC256K100000110XXXC系統(tǒng)時鐘源RC振蕩器，片內(nèi)EXT256K100000111XXXC系統(tǒng)時鐘源時鐘源，外部BIAS1/21000010abX0XCLCD1/2偏壓選項ab=00：2個公共口ab=01：3個公共口ab=10：4個公共口BIAS1/31000010abX1XCLCD1/3偏壓選項ab=00：2個公共口ab=01：3個公共口ab=10：4個公共口TONE4K100010XXXXXXC聲音頻率，4KHzTONE2K100011XXXXXXC聲音頻率，2KHz/IRQDIS100100X0XXXXC使/IRQ輸出失效/IRQEN100100X1XXXXC使/IRQ輸出有效F1100101XX000XC時基/WDT時鐘輸出1HzF2100101XX001XC時基/WDT時鐘輸出2HzF4100101XX010XC時基/WDT時鐘輸出4Hz（8）HT1621的使用從上圖中可以看出：在VLCD端接一個電位器用以調(diào)節(jié)液晶顯示的對比度。該典型應(yīng)用中使用的液晶顯示器件為四路驅(qū)動，使用了所有的段電極，可以實(shí)現(xiàn)128段的顯示。即至少可以驅(qū)動顯示16個7段數(shù)字字符，可以參考HT1621的典型應(yīng)用的說明。（9）顯示驅(qū)動程序當(dāng)AT89C51接的晶振為12MHz時，指令周期為1μs。本顯示驅(qū)動程序主要完成的功能就是16位數(shù)字的液晶顯示模塊從0～9的循環(huán)顯示。驅(qū)動程序

CSEQUP1.0WEQUP1.1DATEQUP1.2COUNTEQU40hORG0000hINIT:;初始化總線

SETBCSSETBWSETBDATCLRCSHT1621INIT:MOVA,80HLCALLWR3;先送命令代碼100MOVA,#01H;打開系統(tǒng)振蕩器

LCALLWR8MOVA,80HLCALLWR3;先送命令代碼100MOVA,#18H;片內(nèi)RC振蕩

LCALLWR8MOVA,80HLCALLWR3;先送命令代碼100MOVA,#29H;1/3偏壓比，4個COMLCALLWR8MOVA,80HLCALLWR3;先送命令代碼100MOVA,#03H;打開LCD偏壓發(fā)生器

LCALLWR8SETBCSNOPCLRCSHT1621Disp:MOVDPTR,#TAB;送字模表首址

MOVB,#10;0～9，10個數(shù)Disp1:MOVA,#0A0H;送數(shù)據(jù)代碼101LCALLWR3MOVA,#00H;將地址指針設(shè)在00H上

LCALLWR6MOVR4,#16Disp2:MOVA,#00hMOVCA,@A+DPTRLCALLWR8DJNZR4,Disp2;每個數(shù)字送16次

LCALLDelay200msLCALLDelay200msINCDPTRDJNZB,Disp1AJMPHT1621DispWR3:;送代碼

MOVCOUNT,#03HWR3SENT:CLRWRLCA;要發(fā)送的數(shù)據(jù)左移,發(fā)送位入CJCWR3SENT1;C為“1”，跳到發(fā)送“1”的子程序

CLRDAT;C為“0”，發(fā)送“0”SJMPWR3SENT2WR3SENT1:SETBDATWR3SENT2:NOPSETBWNOPDJNZCOUNT,WR3SENT;3位沒發(fā)送完繼續(xù)發(fā)送

RETWR6:;送代碼

MOVCOUNT,#06HWR6SENT:CLRWRLCA;要發(fā)送的數(shù)據(jù)左移,發(fā)送位入CJCWR6SENT1;C為“1”，跳到發(fā)送“1”的子程序

CLRDAT;C為“0”，發(fā)送“0”SJMPWR6SENT2WR6SENT1:SETBDATWR6SENT2:NOPSETBWNOPDJNZCOUNT,WR6SENT;6位沒發(fā)送完繼續(xù)發(fā)送

RETWR8:MOVCOUNT,#08HWR8SENT:CLRWRLCA;要發(fā)送的數(shù)據(jù)左移,發(fā)送位入CJCWR8SENT1;C為“1”，跳到發(fā)送“1”的子程序

CLRDAT;C為“0”，發(fā)送“0”SJMPWR8SENT2WR8SENT1:SETBDATWR8SENT2:NOPSETBWNOPDJNZCOUNT,WR8SENT;8位沒發(fā)送完繼續(xù)發(fā)送

RETDelay1ms:MOVR7,#100;延時1ms左右D1:MOVR6,#10D2:DJNZR6,D2DJNZR7,D1RETDelay200ms:MOVR5,#200;延時200ms左右

DJNZR5,Delay1msRETTAB:DB0EDh,60h,0A7h,0E3h,6Ah,0CBh,4Fh,0E0h,0EFh,0EBhEND6.3字符點(diǎn)陣型液晶顯示模塊的應(yīng)用字符點(diǎn)陣型模塊簡介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(diǎn)陣型液晶顯示模塊。之所以稱字符型液晶顯示模塊是因為其液晶顯示器件的電極圖形是由若干個5×8或5×11點(diǎn)陣塊組成的字符塊集，其液晶顯示器件的電極排布可以參閱本書第一部分第二篇（上）的第二節(jié)中的圖2-6。從圖2-6可以看出：每一個字符塊是一個字符位，每一位都可以顯示一個字符，字符位之間空有一定距離的間隔起著字符間距和行距的作用。同時，這類模塊使用的是專用于字符顯示控制與驅(qū)動的IC芯片。字符型液晶顯示驅(qū)動控制器廣泛應(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)動控制器是日本HITACHI公司的HD44780U，液晶顯示驅(qū)動器為日本HITACHI公司的HD44100及其替代品。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，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。本節(jié)將以使用HD44780U作為顯示驅(qū)動控制芯片的字符型液晶顯示模塊為例，介紹字符點(diǎn)陣型液晶顯示模塊的電路特性、軟件特性，重點(diǎn)介紹接口技術(shù)和應(yīng)用軟件。6.3.1HD44780U的特性考察液晶顯示模塊的電路特性主要就是考察其控制器的特性，在本節(jié)就是考察HD44780U的特性。HD44780U是HD44780的低電壓電源改進(jìn)型，它兼容HD44780的硬件及軟件特性，也屬于行列合一型內(nèi)含字符發(fā)生器的驅(qū)動控制器，僅是在電源上它比HD44780有更寬的選擇，它可以在2.7～5.5V范圍內(nèi)選擇。原理框圖1接口部HD44780U接口部是HD44780U與計算機(jī)的接口。它含有I/O緩沖器、指令寄存器和譯碼器、數(shù)據(jù)寄存器以及“忙”標(biāo)志BF觸發(fā)器等。（1）接口部的功能I/O緩沖器是接口部以及控制部中的寄存器和存儲器與計算機(jī)連接的結(jié)合部。其作用在于將兩個不同時鐘下工作的系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)通訊。指令寄存器和譯碼器是將計算機(jī)發(fā)來的指令代碼轉(zhuǎn)譯成控制邏輯信號，實(shí)現(xiàn)對控制器的設(shè)置。數(shù)據(jù)寄存器包括數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器用于暫存寫入和讀取的DDRAM和CGRAM的數(shù)據(jù)。HD44780U與計算機(jī)的“握手”為忙標(biāo)志BF信號，它反映了控制器的內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)BF=1時表示控制器內(nèi)部正在處理計算機(jī)的指令或正在傳輸計算機(jī)送來的顯示數(shù)據(jù)，不能接收計算機(jī)對控制器的寫操作和讀數(shù)據(jù)操作，此時控制器將封鎖I/O緩沖器。BF=0時表示控制器已處理完計算機(jī)發(fā)來的信息，打開I/O緩沖器等待計算機(jī)的操作。計算機(jī)可以在任何時候在數(shù)據(jù)總線上DB7位讀取控制器的BF標(biāo)志，并且同時將地址指針計數(shù)器AC當(dāng)前值在數(shù)據(jù)總線的DB6～DB0位上讀出。地址指針計數(shù)器AC的輸出中的一路直接輸出給I/O緩沖器供計算機(jī)讀取。（2）HD44780U與計算機(jī)的連接信號控制器與計算機(jī)的連接信號都在接口部中，它們是：DB7～DB4三態(tài)8位數(shù)據(jù)總線的高4位或4位數(shù)據(jù)總線DB3～DB0三態(tài)8位數(shù)據(jù)總線的低4位RS輸入寄存器選擇信號R/W輸入讀/寫選擇信號E輸入讀寫使能信號可以看出：HD44780U的接口形式可以有兩種。一種為8位數(shù)據(jù)總線形式，一種為4位數(shù)據(jù)總線形式。前者適應(yīng)8位計算機(jī)的數(shù)據(jù)接口，而后者適應(yīng)4位計算機(jī)的數(shù)據(jù)接口。由于控制器內(nèi)部總線起8位形式，所以在8位數(shù)據(jù)總線形式下，數(shù)據(jù)總線DB7～DB0有效，數(shù)據(jù)及指令代碼一次操作完成；在4位數(shù)據(jù)總線形式下，數(shù)據(jù)總線DB7～DB4有效，DB3～DB0呈高阻態(tài)無用，數(shù)據(jù)及指令代碼要分兩次操作完成，首先讀/寫高4位數(shù)據(jù)或指令代碼，然后讀/寫低4位數(shù)據(jù)或指令代碼。HD44780U的接口形式由計算機(jī)寫入指令代碼設(shè)置。（3）HD44780U的接口時序HD44780U的接口時序為M6800時序，其特點(diǎn)是讀/寫操作時序是由使能信號E完成，E信號是正脈沖信號，不操作時為低電平狀態(tài)，操作時產(chǎn)生一個正脈沖：●在讀操作時，E信號在高電平時，控制器將所需數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)總線上，供計算機(jī)讀取?！裨趯懖僮鲿r，E信號的下降沿處將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫入控制器接口部的寄存器內(nèi)?！馠D44780U對讀/寫操作的識別是判斷R/W信號端上的電平狀態(tài)，R/W=1為讀操作選擇，R/W=0為寫操作選擇?！馬/W信號的寬度要大于E信號的寬度才能保證計算機(jī)的操作正確?！馬S信號是HD44780U識別數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)是屬于指令代碼還是屬于顯示數(shù)據(jù)。RS=0選通指令寄存器通道，數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)氖侵噶畲a或標(biāo)志位；RS=1選通數(shù)據(jù)寄存器通道，數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)氖秋@示數(shù)據(jù)或自定義字符的字模數(shù)據(jù)。HD44780U接口部的總線操作時序圖如圖6-22所示，其時序參數(shù)如表6-6和表6-7所示，電特性如表6-8所示。（a）寫操作時序圖（b）讀操作時序圖2驅(qū)動部HD44780U不僅具有液晶顯示驅(qū)動電路，而且具有擴(kuò)展驅(qū)動的能力。（1）驅(qū)動部的基本結(jié)構(gòu)與驅(qū)動程式從HD44780U的原理框圖可見，驅(qū)動部由并/串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、16路行驅(qū)動器和16位移位寄存器、40路列驅(qū)動器和40位鎖存器、40位移位寄存器以及液晶顯示驅(qū)動信號輸出和液晶顯示驅(qū)動偏壓等組成。在時序發(fā)生器所產(chǎn)生的顯示時序的作用下HD44780U將DDRAM的字符代碼數(shù)據(jù)和當(dāng)前行掃描計數(shù)器的輸出作為CGROM或CGRAM的地址指針選擇其中相應(yīng)的字模庫單元，然后將該單元內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸給并/串轉(zhuǎn)換電路以轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的串行數(shù)據(jù)格式輸出，這就是HD44780U的驅(qū)動程式。（2）行、列驅(qū)動能力HD44780U的驅(qū)動器功能由以下輸出/輸入端實(shí)現(xiàn)：COM1～COMl6行驅(qū)動輸出端SEG1～SEG40列驅(qū)動輸出端VCC、V5組成行、列驅(qū)動選擇電壓波形的高電平與低電平V1、V4組成行驅(qū)動未選電壓波形的高電平與低電平V2、V3組成列驅(qū)動未選電壓波形的高電平與低電平HD44780U的行驅(qū)動是由驅(qū)動部控制的，不具備擴(kuò)展能力。驅(qū)動部有16位移位寄存器和16路行驅(qū)動器。HD44780U行驅(qū)動占空比系數(shù)為1/8、1/11或1/16三種，可以通過計算機(jī)寫入指令來設(shè)置。液晶顯示驅(qū)動偏壓有兩種選擇。在占空比為1/8或1/11時偏置電壓為1/4偏壓，在占空比為1/16時偏置電壓為1/5偏壓。V1～V5的關(guān)系如表6-10所示。解釋由于DDRAM容量的有限（80×8位），HD44780U只能控制80個字符，每個字符為5點(diǎn)列，所以HD44780U的固定驅(qū)動輸出能力為400路。之所以使用“固定”一詞，是因為不管HD44780U控制及驅(qū)動多大的液晶顯示器件，它都輸出這么多位，多余的位在傳輸過程中被溢出。在一行顯示方式下，不管是5×7或5×10點(diǎn)陣字符，一行所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位固定為400位。在兩行顯示方式下，DDRAM單元平分為每行為40個單元，所以驅(qū)動部傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位固定為200位。驅(qū)動部具有40位數(shù)據(jù)鎖存器、列驅(qū)動器和40路列驅(qū)動輸出。它們負(fù)責(zé)DDRAM前8個單元的字符顯示的驅(qū)動任務(wù)，其余的字符顯示的驅(qū)動由驅(qū)動部顯示數(shù)據(jù)輸出端D輸出給擴(kuò)展的液晶顯示驅(qū)動器如HD44100類完成。（3）列驅(qū)動擴(kuò)展能力HD44780U的列驅(qū)動擴(kuò)展能力是由40位移位寄存器的外輸出端D和由時序發(fā)生器直接輸出的顯示時序脈沖信號CLl、CL2及M組合實(shí)現(xiàn)的。這些信號的定義如下：D串行列顯示數(shù)據(jù)輸出端CL2列數(shù)據(jù)位移時鐘信號輸出端CLl

列數(shù)據(jù)鎖存時鐘信號輸出端M液晶顯示交流驅(qū)動波形信號輸出端這些信號的時序關(guān)系如圖所示。（4）HD44780U與液晶顯示器件的連接方式HD44780U與液晶顯示器件連接方式如下列幾幅圖所示。圖6-265×8點(diǎn)陣8×1字符顯示模塊結(jié)構(gòu)圖6-275×11點(diǎn)陣8×1字符顯示模塊結(jié)構(gòu)以上兩圖所示的兩種連接方式是HD44780U的最基本的用法。是一行字符結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件連接方式。電路通過擴(kuò)展驅(qū)動接口連接液晶顯示驅(qū)動器就可以擴(kuò)展成16×1、20×1、24×1以及40×1等多種形式。右圖所示的是16×1字符型液晶顯示模塊最經(jīng)濟(jì)的連接結(jié)構(gòu)，它是以兩行顯示方式連接一行結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件，前8個字符的行驅(qū)動由控制器的行驅(qū)動輸出COMl～COM8控制，后8個字符的行驅(qū)動由控制器的行驅(qū)動輸出COM9～COMl6控制。第一行DDRAM的前8個單元控制著前8個顯示字符，第二行DDRAM的前8個單元控制著后8個顯示字符。圖6-285×8點(diǎn)陣16×1字符顯示模塊結(jié)構(gòu)上圖所示的為兩行字符結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件連接方式。電路通過擴(kuò)展驅(qū)動接口連接液晶顯示驅(qū)動器就可以擴(kuò)展成16×2、20×2、24×2以及40×2。圖6-30給出了擴(kuò)展方式的結(jié)構(gòu)圖。圖6-295×8點(diǎn)陣8×2字符顯示模塊結(jié)構(gòu)右圖所示的為兩行字符結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件擴(kuò)展連接方式。這是HD44780U的最典型的使用方法。圖6-305×8點(diǎn)陣16×2～40×2字符顯示模塊結(jié)構(gòu)右圖所示的為四行字符結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件連接方式。它是以兩行顯示方式連接四行結(jié)構(gòu)的液晶顯示器件，顯示屏上第一行和第三行上的4個字符的行驅(qū)動由控制器的行驅(qū)動輸出COMl～COM8控制，顯示屏上第二行和第四行上的4個字符的行驅(qū)動由控制器的行驅(qū)動輸出COM9～COMl6控制。第一行DDRAM的1到4單元控制著顯示屏上第一行的4個顯示字符，5到8單元控制著顯示屏上第三行的4個顯示字符；第二行DDRAM的1到4單元控制著顯示屏上第二行的4個顯示字符，5到8單元控制著顯示屏上第四行的4個顯示字符。電路通過擴(kuò)展驅(qū)動接口連接液晶顯示驅(qū)動器就可以擴(kuò)展成16×4和20×4。圖6-315×8點(diǎn)陣4×4字符顯示模塊結(jié)構(gòu)6.4內(nèi)置控制器型圖形點(diǎn)陣型液晶顯示模塊的應(yīng)用本節(jié)介紹圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和基本特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹：內(nèi)置SED1520驅(qū)動控制器的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應(yīng)用；內(nèi)置T6963C顯示控制器的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應(yīng)用。6.4.1內(nèi)置SED1520驅(qū)動控制器的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應(yīng)用1.SED1520液晶顯示驅(qū)動控制器SEDl520系列液晶顯示驅(qū)動控制器是由EPSON公司設(shè)計、生產(chǎn)的。SEDl520系列屬于行列驅(qū)動及控制合一的液晶顯示驅(qū)動控制器。在這個系列中有六種型號，如表6-17所示。型

號特

點(diǎn)SEDl520F0A外接振蕩因子可以啟用內(nèi)部振蕩器，無片選SEDl520FAA只能外接時鐘源，有片選信號SEDl521F0A僅為列驅(qū)動器（80列驅(qū)動輸出），SEDl520的配套芯片SEDl521FAA僅為列驅(qū)動器（80列驅(qū)動輸出），SEDl520的配套芯片SEDl520D同SEDl520F0A，僅封裝不同SEDl521D同SEDl520FAA，僅封裝不同SED1520F0A原理框圖應(yīng)用在液晶顯示模塊上最廣的是SEDl520F0A2.內(nèi)置SED1520圖形液晶顯示模塊的電路特性內(nèi)置SEDl520圖形液晶顯示模塊的驅(qū)動控制系統(tǒng)是由兩片SEDl520組成。所以內(nèi)置SEDl520圖形液晶顯示模塊的電路特性實(shí)際上是SEDl520的電路特性。由于在液晶顯示模塊上常用SEDl520F0A，所以下面按照控制器結(jié)構(gòu)的“三部一集”來分析SEDl520F0A的工作原理。1接口部SEDl520的接口部主要作用是銜接計算機(jī)與片內(nèi)功能寄存器和顯示存儲器數(shù)據(jù)通道的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)對SEDl520的控制。它包括I/O緩沖器、復(fù)位電路、指令譯碼器和狀態(tài)字寄存器等。（1）接口部的功能I/O緩沖器是SEDl520內(nèi)部各功能寄存器和顯示存儲器與計算機(jī)連接的結(jié)合部。其作用在于將兩個不同時鐘下工作的系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)通訊。I/O緩沖器直接與顯示存儲器的數(shù)據(jù)輸入/輸出緩沖器連接，以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)對顯示存儲器的數(shù)據(jù)存取。為了使計算機(jī)操作與SEDl520內(nèi)部操作在時序上匹配，所有計算機(jī)寫入的數(shù)據(jù)（包括指令代碼和顯示數(shù)據(jù)）都在I/O緩沖器內(nèi)被鎖存，轉(zhuǎn)換成由內(nèi)部控制時序處理。計算機(jī)的讀顯示數(shù)據(jù)的操作是讀取當(dāng)前I/O緩沖器內(nèi)當(dāng)前鎖存數(shù)據(jù)，因此在計算機(jī)讀顯示數(shù)據(jù)時，要有一個周期的延時“空讀”。即在第一次讀數(shù)據(jù)時讀出的是當(dāng)前I/O緩沖器內(nèi)鎖存的數(shù)據(jù)，即最近寫入的指令代碼，而不是所需的顯示存儲器單元的內(nèi)容，而在這次的讀操作周期，SEDl520將顯示存儲器單元的內(nèi)容送入I/O緩沖器內(nèi)鎖存，在下一個讀操作時讀出的數(shù)據(jù)才是所需的顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)計算機(jī)對顯示存儲器進(jìn)行存取操作時，內(nèi)部的存取時序由內(nèi)部系統(tǒng)周期Tcyc決定，而不是計算機(jī)的存取時間。所以在計算機(jī)與SEDl520之間進(jìn)行較快的時間傳輸時，如果計算機(jī)存取頻率接近時，就需要在操作之間加入“NOP”指令。指令譯碼器是實(shí)現(xiàn)各種顯示功能的邏輯控制電路，它接收計算機(jī)發(fā)來的指令代碼，并將其轉(zhuǎn)譯成相應(yīng)的邏輯電平去設(shè)置各功能寄存器和觸發(fā)器。狀態(tài)字寄存器提供了SEDl520與計算機(jī)的“握手”信號，它有4個狀態(tài)位，表示著控制器當(dāng)前的工作狀態(tài)，尤其是忙標(biāo)志（BUSY）位。計算機(jī)要想實(shí)現(xiàn)與SEDl520的通訊，必須首先讀其狀態(tài)字以判斷當(dāng)前SEDl520是否可以接收計算機(jī)發(fā)來的操作指令或顯示數(shù)據(jù)。復(fù)位電路在接口部起著很重要的作用，其一對內(nèi)部電路復(fù)位；其二設(shè)置與計算機(jī)的總線接口時序。復(fù)位電路由外引腳/RES控制。復(fù)位電路是邊沿觸發(fā)，當(dāng)/RES從高電平變到低電平的過程或從低電平變到高電平的過程都觸發(fā)復(fù)位電路復(fù)位，即上升沿和下降沿都可以觸發(fā)復(fù)位。不過兩種復(fù)位方式所對應(yīng)的接口時序是不一樣的：當(dāng)復(fù)位脈沖為“”時，即在下降沿復(fù)位，之后保持高電平，SED1520的接口時序為M6800時序。當(dāng)復(fù)位脈沖為“”時，即在上升沿復(fù)位，之后保持低電平，SED1520的接口時序為8080時序。復(fù)位后SEDl520內(nèi)部狀態(tài)如下：關(guān)顯示狀態(tài)時：顯示起始行寄存器清零（即為第一行）正常工作狀態(tài)時：列地址指針清零頁面地址指針為3即為第4頁面設(shè)置占空比為1/32設(shè)置ADC為正向排序改寫方式無效（2）SED1520與計算機(jī)的連接信號SEDl520與計算機(jī)的接口信號為：DB0～DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線A0輸入通道選擇信號A0=1為數(shù)據(jù)通道，A0=0為指令通道/RES輸入復(fù)位端和接口時序類型的設(shè)置端在系統(tǒng)需要硬件復(fù)位時，在/RES端產(chǎn)生一個沿信號。當(dāng)內(nèi)部電路復(fù)位后，RES端所保持的電平狀態(tài)將確定SEDl520接口的時序類型：當(dāng)/RES=1時，接口適配M6800系列時序，操作信號為E、R/W當(dāng)RES=0時，接口適配8080系列時序，操作信號為/RD、/WR/RD（E）輸入作為8080時序接口，該引腳為讀信號/RD，低電平有效；作為M6800時序接口，該引腳為使能信號E。該信號為一個正脈沖，在下降沿處為寫操作時，在高電平時為讀操作。/WR（R/W）輸入作為8080時序接口，該引腳為寫信號/WR，低電平有效；作為M6800時序接口，該引腳為讀/寫選擇信號R/W：R/W=1為讀狀態(tài)，R/W=0為寫狀態(tài)。SEDl520與計算機(jī)的接口時序可以通過在/RES端設(shè)置的電平來選擇，可以適配8080時序，也可以適配M6800時序。這是SEDl520的靈活之處，但是SEDl520F0A沒有片選端，因此限制了SEDl520在液晶顯示模塊上接口時序上的這種靈活選擇。（3）SED1520在8080時序條件下的特性在8080時序下，SEDl520的接口操作信號為讀操作信號/RD，寫操作信號/WR。接口的8080時序圖如圖所示，其時序參數(shù)特性如表所示。SED1520的8080時序特性表注1：當(dāng)VDD-VSS=3.0V時所有項目值均增加200％。注2：所有信號的上升時間和下降時間的最小值均為15ns。項

目符

號最小值最大值單位系統(tǒng)周期時間Tcyc1000nS地址建立時間Taw20nS地址保持時間Tah10nS控制脈沖寬度Tcc200nS數(shù)據(jù)建立時間Tds80nS數(shù)據(jù)保持時間Tdh10nS/RD取數(shù)時間Tacc90nS輸出延時時間Toh1060nS（4）SED1520在M6800時序條件下的特性在M6800時序下，SEDl520的接口操作信號為讀/寫選擇信號R/W、使能信號E。接口的M6800時序圖如圖所示，其時序參數(shù)特性如表所示。SED1520的M6800時序特性表

（Ta=﹣20～75℃VDD－VSS=4.5V～5.5V）

項

目符

號最小值最大值單位系統(tǒng)周期時間Tcyc1000nS地址建立時間Taw20nS地址保持時間Tah10nS數(shù)據(jù)建立時間Tds80nS數(shù)據(jù)保持時間Tdh10nS數(shù)據(jù)延時時間Toh1060nS數(shù)據(jù)取出時間Tacc90nS使能脈寬（讀）Tew100nS使能脈寬（寫）Tew8nS注1：Tcyc是E為高電平的周期時間，不是E的脈沖周期。注2：當(dāng)VDD-VSS=3.0V時所有項目值均增加200％。注3：所有信號的上升時間和下降時間的最小值均為15ns。（5）SEDl520的直流特性（Ta=﹣20～75