單片機和圖形液晶顯示器接口應用探討

宋云翔++喬超++吳強

摘 要：本文主要是對兩種常用的液晶顯示器的使用方法及其基本原理進行分析，并對串行方式與并行方式進行比較，對單片機和圖形液晶顯示器接口應用進行探討。

關鍵詞：單片機 圖形液晶顯示器 接口技術 應用

液晶顯示器的體積小、質量輕、功耗較低，顯示信息較為豐富，與其他顯示器相比較具有明顯的優勢，近年來在單片機所控制的電子產品及智能儀器儀表中得到廣泛的應用。液晶顯示器可以將其分為字符式、點陣式和段位式，早在21世紀初期，字符式和段位式只能顯示簡單的數字和字符，并不能顯示漢字及圖形曲線，點陣式的液晶顯示器可以滿足數字、字符、圖形、漢字、曲線等多種顯示要求，并可以實現屏幕動畫、分區、閃爍、翻轉、左右滾動等多種功能[1]。而目前隨著科技水平的進步與發展，在由單片機所控制的液晶顯示器中主要采用點陣式的液晶顯示模塊，本文重點說明了圖形點陣式液晶顯示器的內部結構、控制命令及單片機的接口電路。

一、圖形液晶顯示器的漢字顯示原理

國家標準信息部所收錄的圖形、符號、漢字共有8431個，其中漢字有6843個，根據漢字使用頻度可將其分為一級漢字和二級漢字，而根據位置可將圖形符號與漢字分為94個區，每一區中都包含的字符漢字有94個，每一個漢字字符又有94位，而將位作為橫坐標，區作為縱坐標，便可以得到二維坐標圖，當給定一個位值和區值的情況下便可以確定出唯一的一個圖形符號或漢字。例如北京中的“北”區位碼為1717，而“京”區位碼為3009，在區位碼中前兩位為區號，后兩位為位號[2]。一些主要國家字母語言是由1-15區的圖形符號及制表符，而16-55區的則是一級漢字，56-87區的則為二級漢字。

二、單片機和圖形液晶顯示器接口應用

（一）硬件設計

本文著重介紹單片機和圖形液晶顯示器的接口技術，液晶模塊與單片機接口電路一共有兩種形式，即直接訪問和間接訪問形式，其中單片機可以通過控制信號和數據總線對存儲器進行直接訪問，將數據口的PO與液晶模塊數據口進行直接連接；而間接訪問形式則是由MPU采用I/O設備的并行接口，對液晶模塊時序進行模擬，從而對液晶顯示模塊進行間接控制的一種訪問形式。在本次硬件電路的設計中主要采用第二種間接訪問形式。以某公司W78E58為例，可以存儲用戶編程以及要顯示的數字、字母、漢字、圖形及曲線，無需拓展外部的存儲器，使該以單片機控制的系統電路更加簡單，在液晶顯示中較為適用。但該控制系統是直接訪問的形式，單片機對CSA的控制是通過低位地址A2來進行控制的，CSB是通過A3來控制的，使液晶顯示屏中各區控制器都能得到有效的控制。同時A1作為R/W信號控制數據的數據流向，A0為D/I信號選擇控制寄存器，W78E58的寫信號WR和讀信號RD合成后形成信號E[3]。在反相器后單片機復位引腳可以與液晶顯示器的復位引腳相連接，在單片機上進行手動復位或是上電復位的時候，液晶顯示器同時進行復位，實現了單片機對圖形液晶顯示器 模塊的電路連接。在電路中的LCD電源控制端對顯示屏的灰度進行調節，對該端電壓進行調節，可以使顯示屏的圖形及字符的顏色深淺發生改變。

在單片機來操作液晶顯示模塊時可以將其分為左半屏操作和右半屏操作兩個部分，通過左右半屏寫指令代碼并將縮寫的數據子程序顯示出來，在液晶顯示驅動器的內部有一個標志寄存器，在BF=1的情況下則說明內部正在運行操作，不能接受外部指令和數據[4]。左右半屏在寫指令子程序和寫數據子程序編制過程相同，但兩者的對應口地址不同。

（二）軟件設計

再硬件設計的基礎上，圖形液晶顯示器還要進行軟件設計，在軟件控制中才能正常的工作，軟件編程可以靈活方便的顯示出不同的文字。液晶顯示器指令共有7條，根據其作用可以將其分為兩大類，即數據讀寫操作指令和顯示狀態設置指令。在顯示起始行中設置顯示起始行的地址L5-L0，取值范圍為1-64行；頁面地址設置中將選擇的頁面地址為P2-P0，以0-7H作為取值范圍，代表著1-8頁；列地址設置中Y地址計數器的內容為C5-C0，取值范圍為1-64行[5]。在顯示器上是以每8點作為一個字節數據，共有128 64點，每一個點都對應顯示數據RAM，同時一個點對應著一個bit，計算器在對存儲器中的數據進行寫入或讀出代表著在顯示屏中的某一點列上垂直8點行的數據，其中D0代表第一行點數據，D1代表第二行點數據，以此類推。當bit=1時，顯示屏中顯示黑點，當bit=0則該點消失。除此之外，在LCD指令中有diaplay ON或diaplay OFF指令，當指令為diaplay ON時，則顯示出RAM數據所對應的顯示畫面，在diaplay OFF指令時，畫面消失，但RAM中的顯示數據仍然存在。

結語

近年來，在人們的日常生活中液晶顯示的應用十分廣泛，在多個電子產品中都加以應用，為了更好的掌握單片機對圖形液晶顯示模塊的編程技巧與控制指令，通過對單片機和圖形液晶顯示器的接口應用進行探討。在對單片機接口和液晶顯示模塊進行介紹的同時，采用了創新改造方案對應用中存在的問題加以解決，不僅節約了單片機的口線，還可以充分的利用系統資源，顯示字符、圖形、漢字等，使人機界面顯得更加易讀和美觀。由于液晶顯示模塊接口大致相同，因此本文對液晶顯示模塊所討論的內容與其他信號的液晶現實模塊也同樣適用。

參考文獻

[1]紀松波，侯婷.智能液晶觸摸顯示終端與單片機接口的設計[J].現代電子技術，2010，12： 16-18.

[2]程秀平，劉忠超.基于單片機的VRAM型彩色液晶驅動設計[J].電子與封裝，2011，01：41- 43.

[3]李大偉，王清文，陳忠考.圖形點陣式液晶顯示器模塊EDM240128F在小型智能式測量儀器中的應用[J].氣象水文海洋儀器，2002，Z1： 29-35.

[4]陳裕國.圖形液晶顯示器MGLS240128T與C8051F120接口的設計[J].科技廣場，2007，01： 185-187.

[5]貴國慶.ME300B型51/AVR單片機學習開發系統應用實例1602液晶顯示頻率計[J].電子制作，2006，08：26-27.