單片機與液晶顯示器（LCD）接口LCDLiquidCrystal

單片機與液晶顯示器（LCD）的接口LCD（Liquid

Crystal

Display）液晶顯示器，被動式顯示器件：本身并不發(fā)光，LCD顯示器里面另有光源，在控制信號的作用下,可以讓光源發(fā)出的光通過或不通過。液晶顯示器具有省電、抗干擾能力強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在智能儀器儀表和單片機測控系統(tǒng)中。1LCD的基本結(jié)構(gòu)及顯示原理2

液晶是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細長棒形。

利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，從而達到白底黑字或黑底白字顯示的目的。扭曲向列型液晶顯示器（Twisted

Nematic

Liquid

crystal

display）3扭曲向列型液晶顯示器（Twisted

Nematic

Liquid

crystal

display）4LCD顯示器的分類5按排列形狀可分為:字段型、點陣字符型和點陣圖形型。字段型。以長條狀組成字符顯示。主要用于數(shù)字顯示，也可用于顯示西文字母或某些字符，已廣泛用于電子表、計算器、數(shù)字儀表中。點陣字符型。專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等。它由若干5

7或5

10的點陣組成，每一點陣顯示一字符。廣泛應(yīng)用在各類單片機應(yīng)用系統(tǒng)中。點陣圖形型。它是在平板上排列多行或多列，形成矩陣式的晶格點，點的大小可根據(jù)顯示的清晰度來設(shè)計。廣泛應(yīng)用于圖形顯示，如用于筆記本電腦、彩色電視和游戲機等。6點陣字符型液晶顯示模塊介紹單片機應(yīng)用中，常用點陣字符型LCD顯示器。要有相應(yīng)的LCD控制器、驅(qū)動器來對LCD顯示器進行掃描、驅(qū)動，還要RAM和ROM來存儲單片機寫入的命令和顯示字符的點陣。由于LCD的面板較為脆弱，制造商已將LCD控制器、驅(qū)動器、RAM、ROM和LCD顯示器用PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊（LCd

Module，LCM）。單片機控制LCM時，只要向LCM送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可顯示需要的內(nèi)容。下面介紹常見的點陣型液晶顯示模塊：1602字符型LCM（兩行，每行16個字符）。71．基本結(jié)構(gòu)與特性（1）液晶顯示板在液晶顯示板上排列著若干57或5

10點陣的字符顯示位，從規(guī)格上分為每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行等，根據(jù)需要，選擇購買。（2）模塊電路框圖圖10-20所示為字符型LCD模塊的電路框圖，它由日立公司生產(chǎn)的控制器HD44780、驅(qū)動器HD44100及幾個電

阻和電容組成。HD44100是擴展顯示字符位用的（例如，16字符

1行模塊就可不用HD44100，16字符

2行模塊就要用一片HD44100）。8圖10-20字符型LCD模塊的電路框圖9（3）1602字符型LCM的特性①內(nèi)部具有字符發(fā)生器ROM（CGROM）,即字符庫。可顯示192個5

7點陣字符，見圖10-21。由該字符庫可看出LCM顯示的數(shù)字和字母部分的代碼值，恰好與ASCII碼

表中的數(shù)字和字母相同。所以在顯示數(shù)字和字母時，只需向LCM送入對應(yīng)的ASCII碼即可。②模塊內(nèi)有64字節(jié)的自定義字符RAM(CGRAM),用戶可自行定義8個5 7點陣字符。③模塊內(nèi)有80字節(jié)的數(shù)據(jù)顯示存儲器（DDRAM）。10圖10-21ROM字符庫的內(nèi)容112.LCM的引腳16個引腳，也有少數(shù)的LCM為14個引腳，其中包括8條數(shù)據(jù)線、3條控制線和3條電源線，見表10-15。通過單片機寫入模塊的命令和數(shù)據(jù)，就可對顯示方式和顯示內(nèi)容做出選擇。123．命令格式及功能說明（1）內(nèi)部寄存器控制器HD44780內(nèi)有多個寄存器，寄存器的選擇如表10-16所示。RS位和R/

腳上的電平?jīng)Q定對寄存器的選擇和讀/寫，而DB7～DB0決定命令功能。13（2）命令功能說明下面介紹可寫入命令寄存器的11個命令。①清屏。格式如下：功能：清除屏幕顯示，并給地址計數(shù)器AC置“0”。②返回。格式如下：功能：置DDRAM（顯示數(shù)據(jù)RAM）及顯示RAM的地址為“0”，顯示返回到原始位置。14③輸入方式設(shè)置。格式如下：功能：設(shè)置光標(biāo)的移動方向，并指定整體顯示是否移動。其中：I/D=1，為增量方式；I/D=0，為減量方式；如S=1，表示移位；如S=0，表示不移位。④顯示開關(guān)控制。格式如下：15功能：D位（DB2）控制整體顯示的開與關(guān)，D=1，開顯示；D=0，則關(guān)顯示。C位（DB1）控制光標(biāo)的開與關(guān)，C=1，光標(biāo)開；C=0，則光標(biāo)關(guān)。B位（DB0）控制光標(biāo)處字符閃爍，B=1，字符閃爍；B=0，字符不閃爍。⑤光標(biāo)移位。格式如下：功能：移動光標(biāo)或整體顯示，DDRAM中內(nèi)容不變。其中：16S/C=1時，顯示移位；S/C=0時，光標(biāo)移位。R/L=1時，向右移位，R/L=0時，向左移位。⑥功能設(shè)置。命令格式如下：功能：DL位設(shè)置接口數(shù)據(jù)位數(shù)，DL=1為8位數(shù)據(jù)接口；DL=0為4位數(shù)據(jù)接口。N位設(shè)置顯示行數(shù)，N=0單行顯示；N=1雙行顯示。F位設(shè)置字型大小，F(xiàn)=1為5 10點陣，F(xiàn)=0為5 7點陣。17⑦CGRAM（自定義字符RAM）地址設(shè)置。格式如下功能：設(shè)置CGRAM的地址，地址范圍為0～63。⑧DDRAM（數(shù)據(jù)顯示存儲器）地址設(shè)置。格式如下：功能：設(shè)置DDRAM的地址，地址范圍為0～127。⑨讀忙標(biāo)志BF及地址計數(shù)器。格式如下：18功能：BF位為忙標(biāo)志。BF=1，表示忙，此時LCM不能接收命令和數(shù)據(jù)；BF=0，表示LCM不忙，可接收命令和數(shù)據(jù)。AC位為地址計數(shù)器的值，范圍為0～127。向CGRAM/DDRAM寫數(shù)據(jù)。格式如下：功能：將數(shù)據(jù)寫入CGRAM或DDRAM中，應(yīng)與CGRAM或DDRAM地址設(shè)置命令結(jié)合使用。19從CGRAM/DDRAM中讀數(shù)據(jù)。格式如下：功能：從CGRAM或DDRAM中讀出數(shù)據(jù)，應(yīng)與CGRAM或DDRAM地址設(shè)置命令結(jié)合使用。（3）有關(guān)說明①顯示位與DDRAM地址的對應(yīng)關(guān)系，如表10-17所示。20②標(biāo)準字符庫。圖10-21所示為字符庫的內(nèi)容、字符碼和字型的對應(yīng)關(guān)系。③字符碼（DDRAM

DATA）、CGRAM地址與自定義點陣數(shù)據(jù)（CGRAM數(shù)據(jù)）之間的關(guān)系，如表10-18所示。2110.4.3

AT89S51單片機與LCD的接口及軟件編程1．AT89S51單片機與LCD模塊的接口AT89S51單片機與LCD模塊的接口如圖10-22所示。圖10-22

AT89S51單片機與LCD模塊的接口電路222．軟件編程（1）初始化先對LCD模塊進行初始化，否則模塊無法正常顯示。兩種初始化方法。①模塊內(nèi)部的復(fù)位電路進行的初始化LCM有內(nèi)部復(fù)位電路，能進行上電復(fù)位。復(fù)位期間BF=1，在電源電壓VDD達4.5V以后，此狀態(tài)可維持10ms。復(fù)位時執(zhí)行下列命令:23清除顯示功能設(shè)置，DL=1為8位數(shù)據(jù)長度接口；N=0單行顯示；F=0為5 7點陣字符。開/關(guān)設(shè)置，D=0關(guān)顯示；C=0關(guān)光標(biāo)；B=0關(guān)閃爍功能。

進入方式設(shè)置，I/D=1地址采用遞增方式；S=0關(guān)顯示移位功能。②軟件初始化流程如圖10-23所示。24圖10-23

軟件初始化流程25（2）顯示程序編寫【例10-1】

編寫程序在LCD第一行顯示“CS&S”，第二行顯示“92”。程序如下：START：

MOVMOVMOVXDPTR，#8000HA，#01H@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#38H；命令口地址送DPTR；清屏并置AC為0；輸出命令；等待直至LCM不忙；功能設(shè)置，8位接口，;2行顯示，5×7點陣MOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSY26MOV

A，#0EH；開顯示及光標(biāo)，不閃爍MOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#06HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSY；內(nèi)容顯示，AC為增量MOV DPTR，#0C000H；數(shù)據(jù)口地址送DPTRMOV

A，#43H ；C的ASCII碼為43HMOVX

@DPTR，A ；第一行第一位顯示CACALL

F_BUSY27MOV

A，#53H；S的ASCII碼為53HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#26HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

A，#53HMOVX

@DPTR，AACALL

F_BUSYMOV

DPTR，#8000H；顯示CS；&的ASCII碼為26H；顯示CS&；顯示CS&S；指向命令口28MOV

A，#0C0HMOVX

@DPTR，A；置DDRAM地址為40H；第二行首顯示光標(biāo)ACALL

F_BUSYMOV

DPTR，#C000HMOV

A，#39HMOVX

@DPTR，A；指向數(shù)據(jù)口；9的ASCII碼為39H；顯示9ACALL

F_BUSYMOV

A，#32HMOVX

@DPTR，A……；2的ASCII碼為32H；顯示92LCD是慢速顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認LCM的忙標(biāo)志為0，即非忙狀態(tài)，否則該命令將失效。29判定“忙”標(biāo)志的子程序F_BUSY如下：F_BUSY：PUSHPH；保護現(xiàn)場PUSHDPLPUSHPSWPUSHAccLOOP：

MOVDPTR，#8000HMOVXA，@DPTRJBAcc.7，LOOP；忙，繼續(xù)等待POP

AccPOP

PSWPOP

DPLPOP

DPHRET；不忙，恢復(fù)現(xiàn)場返回3010.5

AT89S51單片機與微型打印機TP

P-40A/16A的接口微型打印機的內(nèi)部有一單片機，固化有控打程序。打印機通電后，由打印機內(nèi)部的單片機執(zhí)行固化的控打程序，就可以接收和分析主控單片機送來的數(shù)據(jù)和命令，然后通過控制電路，實現(xiàn)對打印頭機械動作的控制，進行打印。此外，微型打印機還能接受人工干預(yù)，完成自檢、停機和走紙等操作。常用的微型打印機有TP

P-40A/16A、GP16以及XLF嵌入儀器面板上的漢字微型打印機。下面介紹AT89S51單片機與常見的TP P-40A/16A微型打印機的接口設(shè)計。311．TP

P-40A/16A微型打印機簡介單片機控制的微型智能打印機。TP P-40A與TP

P-16A的接口信號與時序完全相同，硬件電路及插腳完全兼容，只是某些命令代碼不同。TP P-40A每行打印40個字符，TP P-16A則每行打印16個字符。（1）TP

P-40A/16A主要技術(shù)性能、接口要求及時序①單片機控制，2KB控打程序及標(biāo)準的Centronics打印機并行接口。②可打印全部標(biāo)準的ASCII代碼字符，以及128個非標(biāo)32準字符和圖符。有16個代碼字符（6

7點陣）可由用戶通過程序自行定義，并可通過命令用此16個代碼字符去替換任何駐留代碼字型，以便用于多種文字的打印。③

可打印出8 240點陣的圖樣（漢字或圖案點陣）。代碼字符和點陣圖樣可在一行中混合打印。④

字符、圖符和點陣圖可以在寬和高的方向放大

2、

3、4倍。⑤每行字符的點行數(shù)（包括字符的行間距）可用命令更換，即字符行間距空點行可在0～256間任選。33⑥帶有水平和垂直制表命令，便于打印表格。（2）Centronics接口信號國際流行Centronics打印機并行接口，與單片機間通過一條20芯扁平電纜及接插件相連。打印機有一個20線扁平插座，信號引腳排列如圖10-24所示。各引腳功能：DB0～DB7：數(shù)據(jù)線，由單片機發(fā)送給打印機?！觯⊿TROBE）：數(shù)據(jù)選通信號。在該信號上升沿時，數(shù)據(jù)線上的8位并行數(shù)據(jù)被打印機讀入機內(nèi)鎖存。34圖10-24

TPP-40A/16A引腳排列（從打印機背視）35BUSY：打印機“忙”狀態(tài)信號。信號有效（高電平）時，打印機正忙于處理數(shù)據(jù)。此時，單片機不得使 信號有效，向打印機送入新的數(shù)據(jù)。：應(yīng)答信號，低電平有效。表明打印機已取走數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)?！觯骸俺鲥e”信號。當(dāng)送入打印機的命令格式出錯時，打印機立即打印一行提示出錯的信息。在打印出錯信息之前，該信號線出現(xiàn)一個負脈沖，脈沖寬度為30 s。36圖10-25

TPP-40A/16A接口信號時序37（3）接口信號時序時序如圖10-25。選通信號

寬度需大于0.5

s。應(yīng)答信號

可與

信號作為一對應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號，也可與

BUSY為一對應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號。2．字符代碼及打印命令寫入的全部代碼共256個，其中00H無效。代碼01H～0FH為打印命令；代碼10H～1FH為用戶自定義代碼；代碼20H～7FH為標(biāo)準ASCII代碼；TP P-40A/16A可打印的非ASCII代碼如圖10-26，代碼80H～FFH為非ASCII代碼，包括少量漢字、希臘字母、塊圖圖符和一些特殊字符。38圖10-26TP

P-40A/16A可打印的非ASCII代碼39（1）字符代碼全部字符代碼為10H～FFH，回車換行代碼0DH為字符串的結(jié)束符。當(dāng)輸入代碼滿40/16個時，打印機自動回車。舉例如下。①打印“$2356.73”單片機輸出的代碼串為24H，32H，33H，35H，36H，2EH，37H，33H，0DH。②打印“23.7cm3”單片機輸出的代碼串為32H，33H，2EH，37H，63H，6DH，9DH，0DH。40（2）打印命令由一個命令字和若干參數(shù)字節(jié)組成，表10-18所示為TP

P-

40A/16A命令代碼及功能。有關(guān)打印命令的更詳細說明，參見技術(shù)說明書。413．TP

P-40A/16A與AT89S51單片機接口設(shè)計直接與AT89S51相接。TP只有握手線、BUSY（或所示。P-40A/16A沒有讀、寫信號，），接口電路如圖10-27圖10-27

TP42P-40A/16A與AT89S51單片機數(shù)據(jù)總線的接口單片機用一條地址線（圖10-27中使用P2.7，即A15）來控制寫選通信號 和讀取BUSY狀態(tài)。圖10-28為通過擴展的82C55連接的打印機接口電路。采用查詢法，即通過讀與82C55的PC0腳的相連的BUSY狀態(tài)，來判斷送給打印機的一個字節(jié)的數(shù)據(jù)是否處理完畢。也可用中斷法（BUSY直接與單片機的

腳相連）43圖10-28

TPP-40A/16A與AT89S51單片機擴展的I/O連接44【例10-2】把單片機內(nèi)部RAM的3FH～4FH單元中的ASCII碼數(shù)據(jù)送打印機。82C55的端口A與端口C的上半部設(shè)置為方式0輸出，端口C的下半部為方式0輸入。打印程序PRINT如下：PRINT：

MOVR0，#7FH；控制端口地址→R0MOVA

，#81H；82C55控制字→AMOVX@R0，A；控制字→控制口MOVR1，#3FH；數(shù)據(jù)區(qū)首地址→R1MOVR2，#0FH；R2為打印數(shù)據(jù)個數(shù)的計數(shù)器45LOOP：

MOVA，@R1；打印數(shù)據(jù)單元中內(nèi)容→AINCR1；指向下一個數(shù)據(jù)單元MOVR0，#7CH；82C55的端口A地址→R0MOVX@R0，A；打印數(shù)據(jù)送82C55并鎖存MOVR0，#7FH；82C55的控制口地址→R0MOVA，#0EH；PC7的復(fù)位控制字→AMOVX@R0，A；PC7=0MOVA，#0FH；PC7的置位控制字→AMOVX@R0，A；PC7由0變146LOOP1：MOVR0，#7EH；端口C地址→R0MOVXA，@R0 ；讀入端口C的值A(chǔ)NL A，#01H；屏蔽掉端口C的高7位，只留PC0位JNZ

LOOP1；查BUSY狀態(tài)，為1，未處理；完，跳LOOP1DJNZ

R2，LOOP；打印數(shù)據(jù)個數(shù)R2非零，未完；，跳LOOPEND4710.6

AT89S51單片機與BCD碼撥盤的接口設(shè)計在某些單片機系統(tǒng)中，有時需輸入一些控制參數(shù)，這些參數(shù)一經(jīng)設(shè)定將維持不變。使用數(shù)字輸入撥盤簡單、直觀，方便可靠。1．BCD碼撥盤簡介