第三章3液晶显示控制及接口.ppt

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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:

liquidcrystaldisplay）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（1iquidcrystaldisplaymodule），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,2.1TC1602A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（DataDisplayRAM，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（CharacterGeneratorROM，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（CharacterGeneratorRAM，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（InstructionRegister，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（DataRegister，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（BusyFlag，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（AddressCounter，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,DB000H,040H,020H,0F8H,007H,040H,020H,018HDB00FH,008H,0C8H,008H,008H,028H,018H,000HDB000H,000H,000H,0FFH,000H,000H,008H,004HDB043H,080H,07FH,000H,001H,006H,00CH,000H,LCDMODULEKNY12232C-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。

SED1520的指令集,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。

SED1520的指令说明,1、读状态字R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D010BUSYADCOFF/ONRESET0000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/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00011100010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3。

3、占空比选择R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00010101000/1D0=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/WA0D7D6D5D4D3D2D1D000110显示起始行（031）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/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00010100100/1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。

终止驱动指令须在关显示状态下输入。

D0=1为终止驱动，D0=0为正常驱动。

6、ADC选择指令R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00010100000/1该指令用来设置列驱动输出口与液晶屏的列驱动线的连接方式。

应根据厂方提供的模块实际接线设置，一般设为0。

7、显示开/关指令R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00010101111/0D0=1为开显示；D0=0为关显示。

该指令不影响显示RAM内容。

8、设置页地址R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D0001011110页地址（03）,9、设置列地址R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D0000列地址（079）显示RAM被分成四页，每页80个字节，当设置了页地址和列地址后，就确定了显示RAM中的唯一单元，该单元由高到低的各个数据位，对应于显示屏上某一列的8行数据位。

10、改写方式设置指令R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00011100000该指令发出后，使得每次写数据后列地址自动增1，而读数据后列地址仍保持原值不娈。

这种称为“改写模式”（ReadModifyWrite）的方式,为逐个读取像点修改的工作提供了方便。

11、改写方式结束指令R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D00011101110该指令执行后，将结束改写方式，以后无论读或写数据后，列地址都增1。

12、写数据R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D000显示数据13、读数据R/WA0D7D6D5D4D3D2D1D000显示数据正常状态下，写数据或读数据后，列地址将自动增1。

SED1520虽然没有片选信号，但有使能信号E。

计算机控制内置SED1520点阵位图式液晶显示模块有两种连接方式。

一种为直接访问方式。

直接访问方式就是将液晶显示模块的接口作为存储器或I/O设备直接挂在计算机总线上。

计算机通过地址译码控制E1和E2的选通；读/写操作信号R/W由地址线A9控制；寄存器选择信号A0由地址线A8控制。

内置SED1520模块的接口技术,另一种为间接控制方式间接控制方式是计算机通过自身的或系统的并行接口与液晶显示模块连接，例如：

8031的P1口和P3口，8255等并行接口芯片。

计算机通过对该并行接口输出状态的编程操作，完成对液晶显示模块所需时序的操作和数据的传输。

液晶显示模块的数据总线接至8031的P1口；寄存器选择信号A0接至8031的P3.2；读/写操作信号R/W接至8031的P3.3；E1和E2接至8031的P3.4和P3.5。

“H”表示高电平；“L表示低电平；I表示信号输入；O表示信号输出。

CWADD1EQU08000H;写指令代码地址（E1）DWADD1EQU08001H;写显示数据地址（E1）CRADD1EQU08002H;读状态字地址（E1）DRADD1EQU08003H;读显示数据地址（E1）CWADD2EQU08004H;写指令代码地址（E2）DWADD2EQU08005H;写显示数进地址（E2）CRADD2EQU08006H;读状态字地址（E2）DRADD2EQU08007H;读显示数据地址（E2）PD1EQU3DH;122/2分成左右两半屏122x32COLUMNEQU30HPAGE_EQU31H;页地址寄存器D1,DO:

页地址CODE_EQU32H;字符代码寄存器COUNTEQU33H;计数器DIRequ34hCTEMPEQU38HCOMEQU20H;指令寄存器DATEQU21H;数据寄存器,ORG0MAIN:

LCALLINITLCALLCLEARMOVCTEMP,#0MOVDIR,#0AAA:

MOVPAGE_,#02HMOVCOLUMN,CTEMPMOVCODE_,#00HLCALLCCW_PRMOVPAGE_,#02HMOVA,CTEMPADDA,#10HMOVCOLUMN,AMOVCODE_,#01HLCALLCCW_PR,MOVPAGE_,#02HMOVA,CTEMPADDA,#20HMOVCOLUMN,AMOVCODE_,#02HLCALLCCW_PRMOVPAGE_,#02HMOVA,CTEMPADDA,#30HMOVCOLUMN,AMOVCODE_,#03HLCALLCCW_PRLJMPMAIN,初始化程序INIT:

MOVCOM,#0E2H;复位LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#0A4H;正常驱动LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#0A9H;设置132占空比LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#0A0H;正向排序设置LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#0C0H;设置显示起始行为第一行LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#0AFH;开显示设置LCALLPR0LCALLPR3RET,清屏CLEAR:

MOVR4,#00H;页面地址暂存器设置CLEAR1:

MOVA,R4;取页地址值ORLA,#0B8H;或页面地址设置代码MOVCOM,A;页面地址设置LCALLPR0LCALLPR3MOVCOM,#00H;列地址设置为0LCALLPR0LCALLPR3MOVR3,#50H;一页清80个字节CLEAR2:

MOVDAT,#00H;显示数据为0LCALLPR1LCALLPR4DJNZR3,CLEAR2;页内字节清零循环INCR4;页地址暂存器加一CJNER4,#04H,CLEAR1;RAM区清零循环RET,写指令代码子程序（E1）PR0:

PUSHDPLPUSHDPHMOVDPTR,#CRADD1;设置读状态字地址PR01:

MOVXA,DPTR;读状态字JBACC.7,PR01;判忙标志为句0,否再读MOVDPTR,#CWADD1;设置写指令代码地址MOVA,COM;取指令代码MOVXDPTR,A;写指令代码POPDPHPOPDPLRET写显示数据子程序（E1）PR1:

PUSHDPLPUSHDPHMOVDPTR,#CRADD1;设置读状态字地址PR11:

MOVXA,DPTR;读状态宇JBACC.7,PR11;判忙标志为0,否再读MOVDPTR,#DWADD1;设置写显示数据地址MOVA,DAT;取数据MOVXDPTR,A;写数据POPDPHPOPDPLRET,写指令代码子程序（E2）PR3:

PUSHDPLPUSHDPHMOVDPTR,#CRADD2;设置读状态字地址PR31:

MOVXA,DPTR;读状态字JBACC.7,PR31;判“忙”标志为0否,否再读MOVDPTR,#CWADD2;设置写指令代码地址MOVA,COM;取指令代码MOVXDPTR,A;写指令代码POPDPHPOPDPLRET写显示数据子程序（E2）PR4:

PUSHDPLPUSHDPHMOVDPTR,#CRADD2;设置读状态字地址PR41:

MOVXA,DPTR;读状态字JBACC.7,PR41;判忙标志为0否,否再读MOVDPTR,#DWADD2;设置写显示数据地址MOVA,DAT;取数据MOVXDPTR,A;写数据POPDPHPOPDPLRET,中文显示子程序CCW_PR:

MOVDPTR,#CCTAB;确定字符字模块首地址MOVA,CODE_;取代码MOVB,#20H;字模块宽度为32个字节MULAB;代码32ADDA,DPL;字符字模块首地址MOVDPL,A;字模库首地址代码32MOVA,BADDCA,DPHMOVDPH,APUSHCOLUMN;列地址入栈PUSHCOLUMN;列地址入栈MOVCODE_,#00H;代码寄存器借用为间址寄存器CCW_1:

MOVCOUNT,#10H;计数器设置为16MOVA,PAGE_;读页地址寄存器ANLA,#03H;取页地址有效值ORLA,#0B8H;或页地址设置代码MOVCOM,A;设置页地址LCALLPR0LCALLPR3POPCOLUMN;取列地址值MOVA,COLUMN;读列地址寄存器CLRC,SUBBA,#PD1;列地址-模块参数JCCCW_2;0为左半屏显示区域（E1）MOVCOLUMN,A;0为右半屏显示区域（E2）MOVA,PAGE_SETBACC.3;设置区域标志位。

MOVPAGE_,A;0为E1,1为E2CCW_2:

MOVCOM,COLUMN;设置列地址值MOVA,PAGE_;判区域标志以确定设置哪个控制器JNBACC.3,CCW_3LCALLPR3;区域E2LJMPCCW_4CCW_3:

LCALLPRO;区域E1CCW_4:

MOVA,CODE_;取间址寄存器值MOVCA,A+DPTR;取汉字字模数据MOVDAT,A;写数据MOVA,PAGE_JNBACC.3,CCW_5LCALLPR4;区域E2LJMPCCW_6,CCW_5:

LCALLPR1;区域E1CCW_6:

INCCODE_;间址寄存器加一INCCOLUMN;列地址寄存器加一MOVA,COLUMN;判列地址是否超出区域范围、CJNEA,#PD1,CCW_7CCW_7:

JCCCW_8;未超出则继续MOVA,PAGE_;超出则判是否在区域E2JBACC.3,CCW_8;在区域E2则退出SETBACC.3;在区域E1则修改成区域E2MOVPAGE_,AMOVCOM,#00H;设置区域E2列地址为0LCALLPR3CCW_8:

DJNZCOUNT,CCW_4;当页循环MOVA,PAGE_;读页地址寄存器JBACC.7,CCW_9;判完成标志D7位,1则完成退出INCA;否则页地址加一SETBACC.7;置完成位为1CLRACC.3MOVPAGE_,AMOVCODE_,#10H;间址寄存器设置为16LJMPCCW_1;大循环CCW_9:

RET,中文字符库CCTAB:

DB000H,004H,0e4H,024H,024H,064H,0b4H,02fH;南DB024H,0a4H,064H,024H,024H,0e6H,004H,000HDB000H,000H,07fH,004H,005H,005H,005H,07fHDB005H,005H,005H,025H,044H,03fH,000H,000HDB000H,004H,004H,0e4H,024H,024H,025H,026H;京DB024H,024H,024H,0e4H,006H,004H,000H,000HDB000H,020H,010H,019H,00DH,041H,081H,07fHDB001H,001H,005H,00dH,038H,010H,000H,000HDB000H,080H,060H,0f8H,007H,00aH,028H,028H;伟DB028H,0ffH,028H,028H,028H,028H,000H,000HDB001H,000H,000H,0fFH,000H,001H,001H,001HDB001H,0ffH,001H,021H,041H,03fH,000H,000HDB008H,008H,089H,0ceH,028H,018H,002H,07aH;福DB04aH,04aH,04aH,04aH,04aH,07aH,002H,000HDB002H,001H,000H,0ffH,001H,002H,0ffH,049HDB049H,049H,07fH,049H,049H,049H,0ffH,000HEND,