第三章3液晶显示控制及接口.ppt

3.3 液晶显示控制及接口 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 :liquid crystal display)可以完成此项任务，它是一种功耗很低的显示器 液晶显示器以优越的性能，越来越受到各方面的重视常被应用在数字或微处理器控制的系统，做为简易的人机接口 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、驱动与控制电路、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(1iquid crystal display module ) ，简称为LCM 人们一般还是习惯称之为LCD显示器一、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： 段码数字型 点阵字符型 点阵图形型 1、段码数字型，2、字符型液晶显示模块 是一类专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块，它是由若干个57或511等点阵字符组成每一个点阵字符位都可以显示一个字符，点阵字符位之间的一个点距的间隔起字符间距和行距的作用目前市面上常用的有16字1行、16字2行、20字2行和40字2行等字符模型，这些LCD虽然显示的字数各不相同，但是都具有相同的输入输出界面。

TC1602A是一种16字2行的字符型液晶显示模块 2.1 TC1602A的引脚功能和内部结构 TC1602A的引脚功能TC1602A的引脚排列如图1所示，它有16个引脚可与外界相连，各引脚功能如下：1脚VSS：接地；2脚Vdd：接5V电源；3脚VO：对比度调整端，LCD驱动电压范围为VddVO当VO接地时，对比度最强；4脚RS：寄存器选择端，RS为0时，选择命令寄存器IR；RS为1时，选择数据寄存器DR； 5脚：读写控制端，为1时，选择读出；为0时，则选择写入； 6脚： Enable使能控制端，Enable为1时，使能；Enable为0，禁止； 7脚14脚D0D7：数据总线； 15脚LED：背景光源，接5V； 16脚LED：背景光源，接地TC1602A的内部结构 主要由DDRAM、CGROM、CGRAM、IR、DR、BF、AC等大规模集成电路组成 DDRAM为数据显示用的RAM（Data DisplayRAM，简称DDRAM），用以存放要LCD显示的数据，只要将标准的ASCII码放入DDRAM，内部控制线路就会自动将数据传送到显示器上，并显示出该ASCII码对应的字符；CGROM为字符产生器ROM（Character GeneratorROM，简称CGORM），它存储了192个57的点阵字型，但只能读出不能写入；CGRAM为字型、字符产生器的RAM（CharacterGenerator RAM，简称CGRAM），可供使用者存储特殊造型的造型码，CGRAM最多可存8个造型； IR为指令寄存器（Instruction Register，简称IR），负责存储MCU要写给LCD的指令码，当RS及RW引脚信号为0且Enable引脚信号由1变为0时，D0D7引脚上的数据便会存入到IR寄存器中； DR为数据寄存器（Data Register，简称DR），它们负责存储微机要写到CGRAM或DDRAM的数据，或者存储MCU要从CGRAM或DDRAM读出的数据。

因此，可将DR视为一个数据缓冲区，当RS及RW引脚信号为1且Enable引脚信号由1变为0时，读取数据；当RS引脚信号为1，RW引脚信号为0且Enable引脚信号由1变为0时，存入数据； BF为忙碌信号（Busy Flag，简称BF），当BF为1时，不接收微机送来的数据或指令；当BR为0时，接收外部数据或指令，所以，在写数据或指令到LCD之前，必须查看BF是否为0； AC为地址计数器（Address Counter，简称AC），负责计数写入读出CGRAM或DDRAM的数据地址，AC依照MCU对LCD的设置值而自动修改它本身的内容TC1602A可分2行共显示32个字符，每行显示16个字符 2.2、TC1602A的控制指令TC1602A的控制指令共11条，其中9条是针对命令寄存器IR的，另外2条是针对数据寄存器DR的，具体指令如表1所列需要说明的是：表中表示可以为0或1，表中的相关命令字设置如下：指令表：3、点阵式液晶显示DB 000H,040H,020H,0F8H,007H,040H,020H,018HDB 00FH,008H,0C8H,008H,008H,028H,018H,000HDB 000H,000H,000H,0FFH,000H,000H,008H,004HDB 043H,080H,07FH,000H,001H,006H,00CH,000H LCD MODULE KNY12232C-2A液晶显示模块 12232C-2A是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及122x32全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示(16X16点阵)汉字。

该显示模块由2片SED1520实现控制驱动SED1520结构 SED1520是集行、列驱动器和控制器于一体的液晶显示控制驱动器, 可广泛用于小规模液晶显示模块 SED1520液晶显示驱动控制器具有以下特性：内置显示RAM区，RAM 容量为2560位RAM中的1个数据位控制液晶屏上一个点的亮灭状态：“1”表示亮，“0”表示不亮具有16个行驱动口和61个列驱动口可直接与80系列或68系列微处理器相连驱动占空比为1/16 或1/32可以与SED1520配合使用，以便扩展列驱动口数目 显示存储器：这是SED1520的核心部分 SED1520具有2560位显示存储器按8位数据总线长度（一个字节宽）分成4个页面，每个页面都有80个字节页地址指针选择计算机所要操作的显示存储器的页面，列地址指针确定了页面上80个单元之一与SED1520配套使用的列驱动器SED1521为80列驱动输出，正好与显示存储器单元一一对应注意：SED1520的列驱动仅有61路驱动输出为了在驱动输出与液晶显示器件列电极连接布线方便， 把显示存储器列地址计数器设计成双向加一功能 显示存储器管理电路是由页地址指针、列地址指针、数据输入/输出缓冲器和显示行地址指针组成。

页地址指针是一个两位的寄存器，其输出控制着显示存储器的4个页面的选择 列地址指针由列地址寄存器、列地址计数器和列地址译码器组成 数据输入/输出缓冲器是显示存储器的存取通道，它与接口部的数据总线连接，传输着计算机存取的显示数据 显示行地址指针包括有显示起始（首）行寄存器、显示行地址计数器和显示行地址译码器等SED1520显示存储器的结构原理图 SED1520驱动部具有16路行驱动输出和61路列驱动输出，单片SED1520可以驱动61x16点阵的液晶显示器件，级连两片SED1520可以驱动122x32点阵的液晶显示器件 驱动部是由扫描行计数器、显示数据锁存器、液晶显示行驱动电路、液晶显示列驱动电路以及相关的外引脚组成 扫描行计数器及行驱动器：扫描行计数器是5位计数器，可由计算机设为16次或32次计数循环（对应于1/16或1/32占空比）；行驱动器具有16路驱动输出 显示数据锁存器及列驱动器：显示数据锁存器是用于锁存当前显示行的列显示数据的；列驱动器具有61路驱动输出SED1520驱动部的工作原理是： 在显示时序发生器的作用下，扫描行计数器被清零，行驱动器第一行扫描输出COM0； 显示起始行寄存器的内容被置入显示行计数器作为其初始值； 通过显示行地址译码器选通显示存储器中初始行，该行显示数据被传入（显示数据锁存器列驱动器输入）； 列驱动器与行驱动器同步输出相应的驱动波形，驱动相应的液晶显示点阵； 在显示时序发生器和FR的作用下，扫描行计数器加一，显示行计数器同步加一，实现下一行的驱动输出。

接口部主要作用是衔接计算机与片内功能寄存器和显示存储器数据通的联系道，实现计算机对SED1520的控制它包括I/O缓冲器、复位电路、指令译码器和状态字寄存器等 I/O缓冲器是SED1520片内功能寄存器和显示存储器与计算机连接的结合部，其作用在于将两个不同时钟下工作的系统连接起来，实现通信 指令译码器接收计算机发来的指令代码，将其译成相应的电平设置片内各功能寄存器和触发器 状态字寄存器提供了SED1520与计算机之间的“握手”信号，它有四个状态位，表示着控制器当前的工作状态 这四个状态位是：BUSY、ADC、ON/OFF、RESET SED1520是以8位数据总线DB0-DB7形式与计算机接口的 A0用于SED1520识别计算机传输的数据的性质，是通道选择信号A0/RD/WRDB7-DB0功能X11高阻数据总线释总线释 放001输输出读读状态态字010输输入写指令代码码 101输输出读显读显 示数据110输输入写显显示数据SED1520的指令集指令名称控制信号指令代码码A0 R/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 复位 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0显显示开关设设置 0 0 1 0 1 0 1 1 1 Di地址排序设设置 0 0 1 0 1 0 0 0 0 A休闲闲状态设态设 置 0 0 1 0 1 0 0 1 0 S占空比设设置 0 0 1 0 1 0 1 0 0 Du显显示起始行设设置 0 0 1 1 0 L4 L3 L2 L1 L0页页面地址设设置 0 0 1 0 1 1 1 0 P1 P0指令名称控制信号控制代码码A0 R/WD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 行地址设设置 0 0 0 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0自动动改写方式 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0结结束改写方式 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0读读取状态态字 0 1BUSY ADC ON/OFF RES 0 0 0 0 写显显示数据 1 0数据读显读显 示数据 1 1数据SED1520的13条指令从作用上可分为两大类：一类为显示方式设置指令，前6条指令为这一类指令，它们只需在初始化程序中写入一次就可以了。

另一类为显示数据读/写操作的指令，从第七条往下（包括读状态字）都是这类指令，它们需要经常地使用SED1520SED1520的指令说明的指令说明1、读状态字R/W A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 0 BUSY ADC OFF/ON RESET 0 0 0 0当 SED1520 处于 “忙” 状态时,除了读状态指令,其它指令均不起任何作用,因此在访问 SED1520 时,都要先读一下状态,判断是否“忙”BUSY： 1：忙状态 0：准备好状态ADC： 1：正常输出（右向） 0：反向输出（左向）OFF/ON： 1：显示关闭 0：显示打开RESET： 1：复位状态 0：正常状态2、复位R/W A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 1 1 1 0 0 0 1 0该指令为复位指令，执行该指令后，使显示起始行置这第 0 行，列地址置为 0，页地址置为 33、占空比选择R/W A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 1 0 1 0 1 0 0 0/1D0=0 占空比为 1/16，D0=1 为 1/32 驱动 32 行液晶显示时，使 D0 为 1；驱动 16 行时，使 D0=0。

4、显示起始行设置R/W A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 1 1 0 显示起始行（0 31）该指令设置了对应显示屏上首行的显示 RAM 中的行号有规律地修改该行号，可实现滚屏功能5、终止驱动选择R/W A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 1 0 1 0 0 1 0 0/1该指令用软件终止 SED1520 的 LCD 驱动的输出使系统在不显示状态下停止对 LCD 的驱动输出，从而降低系统的功耗。