單片機(jī)LCD液晶顯示模塊

1、第25章 LCD液晶顯示模塊前面介紹的LED數(shù)碼管只可以顯示數(shù)字和某些字符，限制了其應(yīng)用范圍。在很多場合中需要顯示多行字符、漢字或者圖形，液晶顯示器便應(yīng)運(yùn)而生。液晶顯示器（LCD）是一種功耗很低的顯示器，其以優(yōu)越的性能，越來越受到各方面的重視。液晶顯示的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，在電子表、計(jì)算器、數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)的顯示器和液晶電視上都可以看到它的身影。液晶顯示模塊是一種集成度比較高的顯示組件，其英文名稱為“LCD Module”，可以簡稱為LCM。液晶顯示模塊將液晶顯示器件、控制器、PCB電路板、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。在現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)中，液晶顯示模塊的應(yīng)用

2、也越來越多。25.1 LCD液晶顯示概述 LCD液晶顯示是依靠液晶顯示器來進(jìn)行數(shù)據(jù)或者圖形顯示的。LCD液晶顯示彌補(bǔ)了LED顯示效果不夠美觀、不能顯示圖形和漢字等缺點(diǎn)，因此液晶顯示技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。下面介紹液晶顯示方面的應(yīng)用技術(shù)。25.1.1 液晶的來源液晶，顧名思義，就是固液態(tài)之間的一種中間類狀態(tài)。一般情況下，最常見的物質(zhì)有三種形態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。液晶是另外一種特殊的物質(zhì)形態(tài)，由澳大利亞植物學(xué)者萊尼茨爾（Reinitzer）在1888年發(fā)現(xiàn)。此后，經(jīng)過廣泛的研究，液晶于二十世紀(jì)五十年代開始大規(guī)模使用。液晶的成分是一種有機(jī)化合物，在一定的溫度范圍內(nèi)，它既具有液體的流動(dòng)性、粘度、形

3、變等性質(zhì)，又具有晶體的熱（熱效應(yīng)）、光（光學(xué)各向異性）、電（電光效應(yīng)）、磁（磁光效應(yīng)）等物理性質(zhì)。光線穿透液晶的路徑由其分子排列所決定。人們通過研究發(fā)現(xiàn)，給液晶充電會(huì)改變它的分子排列，進(jìn)而造成光線的扭曲或折射。液晶顯示便是根據(jù)此原理來制成的。25.1.2 LCD液晶顯示器結(jié)構(gòu)及原理 LCD液晶顯示器本身不發(fā)光，其通過調(diào)節(jié)光的亮度來達(dá)到顯示效果，這是一種被動(dòng)顯示器。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效應(yīng)制成，這是一種電場效應(yīng)。這里首先介紹LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和原理，以及它的技術(shù)和工藝特點(diǎn)。這樣才能在選購時(shí)有的放矢，更加科學(xué)合理地使用和維護(hù)。 液晶是一種有機(jī)復(fù)合物，由長棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，

4、這些棒狀分子的長軸大致平行。LCD大致有如下兩個(gè)結(jié)構(gòu)和功能上的特點(diǎn)。25.1.3 液晶顯示模塊的種類 液晶顯示模塊是以LCD液晶屏為核心，配合一定的控制電路，以達(dá)到方便使用顯示組件的目的。根據(jù)LCD液晶屏可顯示內(nèi)容的不同，液晶顯示模塊可以分為如下3種： 1數(shù)顯液晶模塊 2點(diǎn)陣字符液晶模塊 3點(diǎn)陣圖形液晶模塊25.1.4 液晶顯示模塊的優(yōu)點(diǎn)液晶顯示最主要的優(yōu)勢是可以顯示多行的漢字以及圖形。除了這一點(diǎn)外，使用液晶顯示模塊作為顯示設(shè)備還具有其他很多優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：體積小、重量輕。液晶顯示模塊通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器件要輕得多。

5、功率消耗小。液晶顯示模塊的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)芯片上。因而，對(duì)于相同的顯示面積，液晶顯示模塊的耗電量比其他顯示器件要小得多。顯示質(zhì)量高。由于液晶顯示模塊每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，不像有些顯示設(shè)備需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示模塊話質(zhì)高而不會(huì)閃爍，把眼睛疲勞降到了最低。無電磁輻射。液晶顯示模塊的先天特點(diǎn)決定了其沒有電磁輻射，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使得液晶電視和計(jì)算機(jī)的顯示器都得到廣泛推廣。簡單方便的數(shù)字式接口。液晶顯示模塊都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口十分簡單，操縱也十分方便。應(yīng)用范圍廣。液晶顯示模塊特別是點(diǎn)陣圖形液晶模塊，可以顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等，可適用于各

6、種場合。 25.2 液晶顯示模塊控制接口 液晶顯示模塊（LCM）一般都內(nèi)置LCD驅(qū)動(dòng)器，其采用控制指令集來進(jìn)行顯示控制。這類LCM和單片機(jī)的接口比較簡單，控制比較容易，因此得到了廣泛的應(yīng)用。一般來說，掌握一種液晶顯示模塊，便可以熟悉采用同類型驅(qū)動(dòng)器的其他液晶顯示模塊的使用。這里重點(diǎn)介紹點(diǎn)陣圖形液晶模塊的使用，其可以顯示數(shù)字、字符、漢字和圖形等，功能比較全面。25.2.1 LCD控制驅(qū)動(dòng)器ST7920概述LCD控制驅(qū)動(dòng)器主要用于控制液晶的顯示，市場上常見的有ST7920、KS0066U、HD44780等。這里介紹廣泛使用的ST7920液晶控制驅(qū)動(dòng)器。ST7920是臺(tái)灣矽創(chuàng)電子公司生產(chǎn)的中文圖形控

7、制芯片，它是一種功能極強(qiáng)的液晶控制模塊，主要包括如下幾方面的功能：芯片內(nèi)置1286412漢字圖形點(diǎn)陣的液晶顯示控制模塊，用于顯示漢字及圖形。芯片內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（1616點(diǎn)陣）。128個(gè)字符的ASCII字符庫（816點(diǎn)陣）。64256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)有2MB的中文字型CGROM和64256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區(qū)域，便于簡單、有效地顯示漢字和圖形。芯片提供有4組可編程控制的1616點(diǎn)陣造字空間。ST7920由32個(gè)普通驅(qū)動(dòng)器（common）及個(gè)段驅(qū)動(dòng)器segment組成。芯片提供了4位并行、位并行、線串行以及線串行等多種接口方式，可以適應(yīng)多種微處理器和單片機(jī)接口的

8、需要。25.2.2 ST7920功能說明ST7920包含有兩個(gè)型號(hào)，ST7920-BIG5內(nèi)建BIG-5碼繁體中文字型庫，ST7920-GB內(nèi)建GB簡體中文字型庫。這里以內(nèi)建簡體中文字型庫的ST7920-GB為例，介紹其功能以及如何實(shí)現(xiàn)顯示字符、漢字和圖形等操作。1基本操作功能2忙標(biāo)志（BF）3地址計(jì)數(shù)器（AC）4中文字型ROM（CGROM）及半寬字型ROM（HCGROM）5自定義字型RAM（CGRAM）6圖標(biāo)RAM（IRAM）7顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）8繪圖顯示RAM（GDRAM）9LCD驅(qū)動(dòng)電路10游標(biāo)/閃爍控制電路25.2.3 ST7920基本指令集ST7920提供了11條基本指令，

9、當(dāng)RE=0時(shí)為基本指令集模式，分別介紹如下。1清除顯示指令2地址復(fù)位指令3進(jìn)入設(shè)定點(diǎn)指令4顯示狀態(tài)開關(guān)指令5游標(biāo)或顯示移位控制指令6功能設(shè)定指令7設(shè)定CGRAM地址指令8設(shè)定DDRAM地址指令9讀取忙標(biāo)志（BF）和地址指令10寫數(shù)據(jù)到RAM指令11讀取RAM的值指令25.2.4 ST7920擴(kuò)充指令集 ST7920擴(kuò)充指令集提供了更高級(jí)的液晶顯示控制。當(dāng)RE=1時(shí)，為擴(kuò)充指令集模式，ST7920提供了7種擴(kuò)充指令，分別介紹如下所述。 1待命模式指令 2卷動(dòng)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(kuò)充功能設(shè)定指令 6設(shè)定IRAM地址或卷動(dòng)地址指令 7設(shè)定繪圖RAM地址指令25

10、.2.5 ST7920的操作方式 液晶控制驅(qū)動(dòng)器ST7920提供了并行和串行兩類指令操作方式。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。下面分別進(jìn)行介紹。 1并行操作方式 2串行操作方式25.2.6 圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊 市場上，圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊有很多種。這里采用的液晶顯示模塊為北京寧和電子有限公司生產(chǎn)的NH12864M型LCM，如圖所示。25.2.7 圖形點(diǎn)陣式液晶讀寫子函數(shù)前面介紹了圖形點(diǎn)陣式液晶控制器的指令集、操作方式以及典型的液晶顯示模塊的引腳接口。這里按照8位并行接口操作方式來給出圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊的操作子函數(shù)，以方便讀者調(diào)用。這里假定E為液晶顯

11、示模塊的讀寫使能信號(hào)，R_W為液晶顯示模塊的讀寫選擇信號(hào)，RS為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)/指令信號(hào)，D_I為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)指令選擇信號(hào)。P1端口作為數(shù)據(jù)指令輸入端口。這些符號(hào)分別對(duì)應(yīng)液晶顯示模塊的控制引腳，其將在下面的子函數(shù)中使用。1寫指令子函數(shù)2寫數(shù)據(jù)子函數(shù)3初始化子函數(shù)4基本指令集清屏子函數(shù)5寫漢字子函數(shù)6擴(kuò)充指令集畫圖子函數(shù)7擴(kuò)充指令集清屏子函數(shù)25.3 漢字及圖形顯示實(shí)例 液晶顯示模塊在現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊，其不僅可以顯示數(shù)字和字符，也可以用來顯示中文和圖形。 這里采用NH12864M來介紹，如何使用液晶顯示模塊LCM來顯示漢字、圖形以及在任意位

12、置顯示圖形。程序中使用了前面介紹的圖形點(diǎn)陣式液晶讀寫子函數(shù)。25.3.1 電路設(shè)計(jì)這里采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)作為控制器，同樣也可以采用其他兼容的51系列單片機(jī)，例如AT89S51、8051、AT89C51等。整個(gè)電路的電路圖，如圖所示。25.3.2 建立項(xiàng)目 這里采用Keil C51語言編寫程序。具體操作步驟如下：25.3.3 漢字顯示實(shí)例 這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來顯示多行漢字以及字符。主程序的流程圖，如圖所示。25.3.4 圖形顯示實(shí)例 這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來顯示圖形。主程序的流程圖，如圖所示。25.3.5 任意位置圖形顯示實(shí)例 這里首先介紹如何使用液晶顯示模塊來在液晶屏的指定位置顯示圖形。主程