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在日常生活中,我们对液晶显示器并不陌生液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形在单片机的人机交流界面中,一般的输出方式有以下几种发光管、LED数码管、液晶显示器发光管和LED数码管比较常用,软硬件都比较简单,在前面章节已经介绍过,在此不作介绍,本章重点介绍字符型液晶显示器的应用在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点显示质量高由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度,恒定发光,而不像阴极射线管显示器(CRT)那样需要不断刷新新亮点因此,液晶显示器画质高且不会闪烁数字式接口液晶显示器都是数字式的,和单片机系统的接口更加简单可靠,操作更加方便体积小、重量轻液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多功耗低相对而言,液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上,因而耗电量比其它显示器要少得多10.8.1液晶显示简介
①液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性,通过电压对其显示区域进行控制,有电就有显示,这样即可以显示出图形液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点,目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域
②液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种,通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等除了黑白显示外,液晶显示器还有多灰度有彩色显示等如果根据驱动方式来分,可以分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(SimpleMatrix)和主动矩阵驱动(ActiveMatrix)三种
③液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成,假设LCD显示屏有64行,每行有128列,每8列对应1字节的8位,即每行由16字节,共16×8=128个点组成,屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应,每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定,当(000H)=FFH时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为8个点;当(3FFH)=FFH时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,……(00EH)=00H,(00FH)=00H时,则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线这就是LCD显示的基本原理字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由6×8或8×8点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮这样一来就组成某个字符但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器工作在文本方式,根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占32B,分左右两半,各占16B,左边为
1、
3、5……右边为
2、
4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加1,送第二个字节,换行按列对齐,送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字10.8.21602字符型LCD简介字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块下面以长沙太阳人电子有限公司的1602字符型液晶显示器为例,介绍其用法一般1602字符型液晶显示器实物如图10-53图10-531602字符型液晶显示器实物图10.
8.
2.11602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种,基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别,两者尺寸差别如下图10-54所示图10-541602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数显示容量:16×2个字符芯片工作电压:
4.5—
5.5V工作电流:
2.0mA
5.0V模块最佳工作电压:
5.0V字符尺寸:
2.95×
4.35W×Hmm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表10-13所示:编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极表10-13引脚接口说明表第1脚VSS为地电源第2脚VDD接5V正电源第3脚VL为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚RS为寄存器选择,高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器第5脚R/W为读写信号线,高电平时进行读操作,低电平时进行写操作当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号,当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据第6脚E端为使能端,当E端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令第7~14脚D0~D7为8位双向数据线第15脚背光源正极第16脚背光源负极10.8.2.31602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令,如表10-14所示序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM)10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容表10-14控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的(说明1为高电平、0为低电平)指令1清显示,指令码01H光标复位到地址00H位置指令2光标复位,光标返回到地址00H指令3光标和显示模式设置I/D光标移动方向,高电平右移,低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移高电平表示有效,低电平则无效指令4显示开关控制D控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示C控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标B控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁指令5光标或显示移位S/C高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标指令6功能设置命令DL高电平时为4位总线,低电平时为8位总线N低电平时为单行显示,高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符指令7字符发生器RAM地址设置指令8DDRAM地址设置指令9读忙信号和光标地址BF为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙指令10写数据指令11读数据与HD44780相兼容的芯片时序表如下读状态输入RS=L,R/W=H,E=H输出D0—D7=状态字写指令输入RS=L,R/W=L,D0—D7=指令码,E=高脉冲输出无读数据输入RS=H,R/W=H,E=H输出D0—D7=数据写数据输入RS=H,R/W=L,D0—D7=数据,E=高脉冲输出无表10-15基本操作时序表读写操作时序如图10-55和10-56所示图10-55读操作时序图10-56写操作时序10.8.2.41602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件,所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平,表示不忙,否则此指令失效要显示字符时要先输入显示字符地址,也就是告诉模块在哪里显示字符,图10-57是1602的内部显示地址图10-571602LCD内部显示地址例如第二行第一个字符的地址是40H,那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢?这样不行,因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B(40H)+10000000B80H=11000000BC0H在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式,在液晶模块显示字符时光标是自动右移的,无需人工干预每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,如图10-58所示,这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”图10-58字符代码与图形对应图10.8.2.51602LCD的一般初始化(复位)过程延时15mS写指令38H(不检测忙信号)延时5mS写指令38H(不检测忙信号)延时5mS写指令38H(不检测忙信号)以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H显示模式设置写指令08H显示关闭写指令01H显示清屏写指令06H显示光标移动设置写指令0CH显示开及光标设置10.8.31602LCD的软硬件设计实例在1602LCD第一行显示网站名www.hificat.com在第二行显示联系电话0571-85956028实验前应先将显示切换开关切换到LCD工作状态10.8.3.1硬件原理图LCD液晶显示,用16F877A写程序如下写一个字符串程序#includepic.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDBPORTD//定义端口#definersRB0#defineeRB1__CONFIG0x3B31;constuchardata[]=happyeveryday;//输入的字符串第一行constuchardata1[]=xiexie;//第二行voidinit;voidwrite_commonduchardat;//写指令函数voidwrite_datauchardat;//写数据函数voiddelayuintx;voiddelayuintx{uintab;fora=x;a0;a--forb=110;b0;b--;}voidinit//初始化指令{write_commond0x01;//0000000001,清除屏幕显示write_commond0x28;//设置4位格式,2行,5X7功能设定write_commond0x0C;//0000001100,开显示,无光标,不闪烁write_commond0x06;//0000000110,置输入模式,光标右移,屏幕上的文字不移动write_commond0x14;//0001000100,设定CGRAM地址显示屏或光标移动方向}voidwrite_commonduchardat{rs=0;//指令DB=dat;e=1;//允许下降沿触发1-0delay5;e=0;DB=DB4;//左移四位从RD4~RD7进入LCDdelay5;e=1;delay5;e=0;}voidwrite_datauchardat{rs=1;//数据DB=dat;e=1;//允许delay5;e=0;delay5;DB=DB4;e=1;delay5;e=0;}voidmain{uchari;TRISD=0X00;//定义端口寄存器PORTD=0X00;PORTB=0X00;TRISB=0X00;init;write_commond0x80;//第一行的DDRAM的地址,不加0x10时,也可以从//最左边开始fori=0;i12;i++{write_datadata[i];//第一行的数据字符delay5;}write_commond0xc0;//第二行的DDRAM地址不加0x10也可fori=0;i16;i++{write_datadata[i];//第二行的数据字符delay5;}/*fori=0;i16;i++{write_commond0x18;//光标不动,数据左移一位delay5;}*/while1;}写近一个字符A程序如下#includepic.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDBPORTD#definersRB0#defineeRB1__CONFIG0x3B31;voidinit;voidwrite_commonduchardat;//写指令函数voidwrite_datauchardat;//写数据函数voiddisp_charucharxucharyuchardat;//在屏幕某个位置显示一个字符x0-16y1-2voiddelayuintx;voiddelayuintx{uintab;fora=x;a0;a--forb=110;b0;b--;}voidinit//初始化指令{write_commond0x01;//0000000001,清除屏幕显示write_commond0x28;//设置4位格式,2行,5X7功能设定write_commond0x0C;//0000001100,开显示,无光标,不闪烁write_commond0x06;//0000000110,置输入模式,光标右移,屏幕上的文字不移动write_commond0x80;//0001000100,设定CGRAM地址显示屏或光标移动方向}voidwrite_commonduchardat{rs=0;//指令DB=dat;e=1;//允许delay5;e=0;DB=DB4;delay5;e=1;delay5;e=0;}voidwrite_datauchardat{rs=1;//数据DB=dat;e=1;//允许delay5;e=0;delay5;DB=DB4;e=1;delay5;e=0;}voiddisp_charucharxucharyuchardat{ucharaddress;ify==1address=0x80+x;elseaddress=0xc0+x;write_commondaddress;write_datadat;delay5;}voidmain{TRISD=0X00;PORTD=0X00;PORTB=0X00;TRISB=0X00;init;disp_char01A;while1;}也可以是如下voiddisp_charucharxucharyuchardat{uchari;write_commond0x80+x;ifi=0;i16;i++{write_dataA;delay5;}}。