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1、第15章 C51液晶显示模块,在单片机的人机交互系统中，常常需要显示系统运行中的某些信息和数据，例如字符、汉字或者图形等。液晶显示器（LCD）正好可以完成此项任务，它是一种功耗很低的显示器，在电子表、计算器、数码相机、计算机的显示器和液晶电视上都可以看到它的身影。液晶显示器以优越的性能，越来越受到各方面的重视。 在单片机系统中，为了应用的方便，常使用另外一种集成度更高的显示组件，即液晶显示模块。液晶显示模块将液晶显示器、控制器、背光源和外部连接端口等组装在一起，可以方便地用于需要液晶显示的场合。液晶显示模块的英文名称为“LCD Module”，可以简称为LCM。 本章主要介绍液晶显示器以及液晶
2、显示模块，并详细介绍了常用的液晶显示模块控制器及其控制子函数。最后通过两个实例，逐步详细讲解了如何使用液晶显示模块显示汉字和图形。,15.1 液晶显示模块概述,液晶显示是依靠液晶来进行数据或者图形显示的。液晶显示器本身不发光，其通过调节背光的亮度来达到显示效果，这是一种被动显示器。液晶显示模块是以液晶屏为核心，配合一定的控制电路，以达到方便使用目的的显示组件。目前在单片机系统中，液晶显示模块的使用最为广泛。,15.1.1 液晶显示模块的分类,根据液晶显示模块显示功能的不同，液晶显示模块可以分为如下3种： 1段码数字型 2点阵字符型 3点阵图形型,段码数字型液晶显示模块 点阵字符型液晶显示模块,
3、15.1.2 液晶显示模块的特点,相比其他显示器件，液晶显示模块具有如下一些特点： 显示内容丰富。可以显示多行汉字、字符以及图形等。 体积小巧。在显示内容相同的情况下，液晶显示模块体积要相对小巧，重量也轻。 功耗低。液晶显示模块的功耗主要消耗在其内部的电极、背光电源和驱动芯片上。因而，相对于相同的显示面积，液晶显示模块的功耗比其他显示器件要小得多。 显示质量高。液晶显示模块每一个点恒定发光，不需要不断刷新亮点。因此液晶显示模块显示画质高，且不会闪烁。 无电磁辐射。液晶显示模块没有电磁辐射，正因为这个优点使得液晶电视和计算机的液晶显示器得到广泛应用。 控制简单方便。液晶显示模块内置控制器，而且均
4、为数字式接口，操作十分方便。 应用范围广。根据需要液晶显示模块可以显示数字、字符、汉字和图形等。因此液晶显示模块可根据实际需要适用于各种场合。,15.2 液晶显示控制驱动器,液晶显示模块（LCM）大部分都具有内置LCD控制驱动器。LCD控制驱动器主要用于控制液晶的显示，其采用控制指令集进行控制显示。这类液晶显示模块和单片机的接口都比较简单，控制起来也相对容易，目前得到了广泛的应用。一般而言，只要掌握一种的液晶显示模块及其控制驱动器的使用方法，就可以举一反三，掌握其他液晶显示模块的使用。 目前市场上常见的LCD控制驱动器有ST7920、HD44780、KS0066U等型号。这里要介绍的是目前使用
5、较为广泛的ST7920点阵图形液晶模块的控制驱动器，其可以控制显示数字、字符、汉字和图形等，功能比较全面。,15.2.1 液晶显示控制驱动器概述,ST7920液晶显示模块控制驱动器是一种功能极强的液晶控制模块，由台湾矽创电子公司生产，其主要包括如下几方面的功能： 芯片内置32个普通驱动器（common）及64个段驱动器segment。 芯片内置12864汉字图形点阵的液晶显示控制模块。 芯片内置8192个中文汉字（1616点阵），用于显示汉字。ST7920包含有两个型号，ST7920-BIG5内建BIG-5码繁体中文字型库，ST7920-GB内建GB简体中文字型库。 芯片内置128个字符的AS
6、CII字符库（816点阵），用于显示常用的字符。 芯片内置64256点阵显示RAM（GDRAM），用于显示图形。 芯片内置有2MB的中文字型CGROM和64256点阵的GDRAM绘图区域，便于简单、有效地显示汉字和图形。 芯片内置4组可编程控制的1616点阵造字空间。 芯片可以采用4位/8位并行、2线/3线串行等多种控制接口，可以实现灵活的单片机接口。,15.2.2 液晶显示控制驱动器功能说明,这里以内建简体中文字型库的ST7920-GB芯片为例，介绍液晶显示控制驱动器的功能以及字符、汉字和图形等的显示操作。 1基本读写操作 2忙碌标志（BF） 3中文字型ROM（CGROM）4半宽字型ROM（
7、HCGROM） 5自定义字型RAM（CGRAM）6图标RAM（IRAM） 7显示数据RAM（DDRAM）8绘图显示RAM（GDRAM） 9地址计数器（AC）10LCD驱动电路 11硬件游标/闪烁控制电路,15.3 液晶显示控制器指令集,液晶显示控制器通过控制指令来完成液晶的显示操作。在液晶显示模块控制驱动器ST7920中，提供了两套控制指令：基本指令和扩充指令。这些指令都是用来控制液晶的显示操作。下面分别对各指令的使用进行介绍。,15.3.1 基本指令集,液晶显示模块控制驱动器ST7920提供了11条基本指令。当RE=0时为基本指令集模式，下面分别介绍各基本指令的使用。 1清除显示指令2地址复
8、位指令 3进入设定点指令4显示状态开关指令 5游标或显示移位控制指令6功能设定指令 7设定CGRAM地址指令8设定DDRAM地址指令 9读取忙碌标志（BF）和地址指令10写数据到RAM指令 11读取RAM的值指令,15.3.2 扩充指令集,液晶显示模块控制驱动器ST7920扩充指令集提供了更高级的液晶显示控制。当RE=1时，为扩充指令集模式。ST7920提供了7种扩充指令，这些指令也是用来完成液晶显示控制的。下面分别介绍各指令的使用。 1待命模式指令 2卷动地址或RAM地址选择指令 3反白选择指令 4睡眠模式指令 5扩充功能设定指令 6设定IRAM地址或卷动地址指令 7设定绘图RAM地址指令,
9、15.3.3 控制器指令操作方式,液晶控制驱动器ST7920提供了并行和串行两类指令操作方式。这两种控制方式，由外部PSB引脚来选择： 当PSB引脚输入高电平时，为并行操作方式。 当PSB引脚输入低电平时，为串行操作方式。 其中，并行操作方式又可以分为8位并行操作方式和4位并行操作方式两种。下面分别对这两种指令操作方式进行介绍。,串行数据传输的时序图,15.4 点阵图形型液晶操作子函数,液晶显示模块一般均内置控制器，其操作基本类似。这里以前面介绍的点阵图形型液晶控制器ST7920为例，介绍液晶显示模块的操作子函数。在下面介绍中，常用到的符号含义如下： E为液晶显示模块的读写使能信号。 R_W为
10、液晶显示模块的读写选择信号。 RS为液晶显示模块的数据/指令信号。 D_I为液晶显示模块的数据指令选择信号。,15.4.1 指令操作子函数,指令操作子函数用于向液晶显示控制器写入各种操作指令。指令操作子函数程序示例如下： void WCOM(unsigned char dcode) /写指令程序 unsigned char q; R_W=1; D_I=0;/设置状态 Loop: P1=0 xFF; E=1;/使能有效 q=P1;/将P1口状态读入 E=0;/关闭使能信号 if(q/使能信号关 ,15.4.2 数据操作子函数,数据操作子函数用于向液晶显示控制器写入各种操作数据。数据操作子函数程序
11、示例如下： void Dat(unsigned char ddata) unsigned char q; R_W=1; D_I=0;/读状态指令 Loop: P1=0 xFF; E=1;/使能 q=P1; E=0; if(q/使能信号关 ,15.4.3 初始化子函数,初始化子函数用于初始化液晶显示控制器。初始化子函数程序示例如下： void Imim() P0=0 xFF;/初始化单片机端口 P1=0 xFF; P2=0 xFF; P3=0 xFF; E=0; WCOM(0 x38);/功能设定 WCOM(0 x08);/关显示指令 WCOM(0 x06);/游标右移 Clearlcd();/
12、清屏 WCOM(0 x0c);/开显示指令 ,15.4.4 清屏子函数,清屏子函数用于对液晶显示器进行清屏操作。在ST7920控制器中，提供了两种方式进行清屏操作。下面分别进行介绍： 基本指令集清屏子函数，程序示例如下： void Clearlcd() D_I=0; R_W=0; P1=0 x01; WCOM(0 x01);/清除显示 ,15.4.5 汉字显示子函数,汉字显示子函数用于在液晶屏上显示汉字。汉字显示子函数程序示例如下： void Hanz() int i; WCOM(k);/设置起始点 for(i=0;ij;i+,p+) wbyte=*p; Dat(wbyte);/将汉字数组数据
13、送入 ,15.4.6 图形显示子函数,图形显示子函数用于在液晶显示器上进行绘图操作。 程序中，使用了ST7920的扩充指令集来进行绘图操作。首先，通过指令操作子函数WCOM设定ST7920处于扩充指令集模式，然后通过页循环和列循环来送入图形数据。这里变量p2为图形数组指针，Column和Page为图形显示的起始列和行，z和y为图形数组的页和列。,15.5 液晶汉字显示实例,点阵图形型液晶显示模块除了可以显示基本的数字和英文字符外，最大的优势是还可以显示中文信息。因此，这里首先介绍点阵图形型液晶显示模块的字符及汉字的显示。,15.5.1 电路设计,这里采用Atmel公司的AT89S52单片机，液
14、晶显示模块选用内置ST7920的NH12864M。整个电路的电路图，如图所示。,电路图,15.5.2 程序设计,这里采用C51语言编写程序。具体操作步骤如下：,液晶屏显示内容,15.6 液晶图形显示实例,点阵图形型液晶显示模块除了可以显示中文信息外，另一个优势是可以显示图形。因此，这里介绍如何提取自定义图形的点阵信息以及图形的显示。,15.6.1 图形数组的提取,因为这里介绍的均为单色液晶，其只能显示黑白图形，因此需要首先将图片转化为黑白图，如图所示。图形的点阵信息可以逐个查看像素点的黑白值。为了更快地得到图像的点阵信息，得到任何一个图形的点阵信息，可以选择一款字模提取程序。从中打开黑白图像，
15、便可以得到该图的点阵信息，如图所示。,蝴蝶图案 提取点阵信息,15.6.2 图形显示程序设计,这里仍然采用前面的电路原理图，使用液晶显示图形的程序代码示例如下： 在该程序中，定义图形数组Tu，其中存放了前面用字模提取程序得到蝴蝶图案对应的点阵数据。在主函数中，首先初始化液晶屏，然后使用扩充指令集进行清屏操作。接着指定图像数组显示的页和列，以及起始页和起始行信息，将指针p2指向图形数组Tu，然后调用Tuxing()函数来在液晶屏上显示图形。,15.7 小结,本章首先介绍了液晶显示模块以及常用的液晶显示控制驱动器，并对液晶显示控制器ST7920的指令集进行了详细介绍。接着，给出了点阵图形型液晶显示模块的操作子函数，包括了汉字的显示和图形的显示。最后，本章通过两个实例介绍了如何使用51系列单片机来实现液晶的汉字和图形显示。近年来，液晶显示模块在单片机系统中得到越来越广泛的应用。熟练掌握本章内容对以后的设计很有帮助。,
