串行接口中文圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊的應用
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關(guān)鍵詞：串/并接口 液晶模塊 中文字庫
引言
液晶顯示器件由于具有顯示信息豐富、功耗低、體積小、質(zhì)量小、無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應用；但液晶顯示模塊復雜的硬件接口和軟件編程卻令產(chǎn)品設計人員生畏，因而限制了該模塊在某些領(lǐng)域的應用。本文介紹一種具有串/并多種接口方式，且內部含有GB2312一級、二級簡(jiǎn)體中文字庫的圖形點(diǎn)陣液晶模塊，使用該模塊可構成具有全中文人機交互圖形界面的液晶顯示系統。
1 性能特點(diǎn)
OCM4X8C是具有串/并接口，具內部含有中文字庫的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。該模塊的控制/驅動(dòng)器采用臺灣矽創(chuàng )電子公司的ST7920，因而具有較強的控制顯示功能。OCM4X8C的液晶顯示屏為12864點(diǎn)陣，可顯示4行、每行8個(gè)漢字。為了便于簡(jiǎn)單、方便地顯示漢字，該模塊具2Mb的中文字型CGROM，該字型ROM中含有8192個(gè)1616點(diǎn)陣中文字庫；同時(shí)，為了便于英文和其它常用字符的顯示，具有16Kb的168點(diǎn)陣的ASCII字符庫；為便于構造用戶(hù)圖形，提供了一個(gè)64256點(diǎn)陣的GDRAM繪圖區域，且為了便于構造用戶(hù)所需字型，提供了4組1616點(diǎn)陣的造字空間。利用上述功能，OCM4X8C可實(shí)現漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形、自造字體的同屏顯示。為便了和多種微處理器、單片機接口，模塊提供了4位并行、8位并行、2線(xiàn)串行、3線(xiàn)串行多種接口方式。
該模塊具有2.7～5.5V的寬工作電壓范圍，且具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可滿(mǎn)足系統各種工作電壓及便攜式儀器低功耗的要求。液晶模塊顯示負電壓，也由模塊提供，從而簡(jiǎn)化了系統電源設計。模塊同時(shí)還提供LED背光顯示功能。除此之外，模塊還提供了畫(huà)面清除、游標顯示/隱藏、游標歸位、顯示打開(kāi)/關(guān)閉、顯示字符閃爍、游標移位、顯示移位、垂直畫(huà)面旋轉、反白顯示、液晶睡眠/喚醒、關(guān)閉顯示等操作指令。
2 模塊引腳定義和用戶(hù)指令集
OCM4X8C的引腳說(shuō)明，如表1所列。
表1 OCM4X8C引腳說(shuō)明
| 引 腳 | 名 稱(chēng) | 方 向 | 說(shuō) 明 |
| 1 | VSS | - | GND（0V） |
| 2 | VDD | - | 邏輯電源（+5V） |
| 3 | V0 | - | LCD電源（懸空） |
| 4 | RS（CS） | O | H：數據，L：指令 |
| 5 | R/W（SID） | O | H：讀，L：寫(xiě) |
| 6 | E（SCLK） | O | 使能 |
| 7 | DB0 | I | 數據0 |
| 8 | DB1 | I | 數據1 |
| 9 | DB2 | I | 數據2 |
| 10 | DB3 | I | 數據3 |
| 11 | DB4 | I | 數據4 |
| 12 | DB5 | I | 數據5 |
| 13 | DB6 | I | 數據6 |
| 14 | DB7 | I | 數據7 |
| 15 | PSB | O | H：并行，L：串行 |
| 16 | NC | - | 空腳 |
| 17 | RST | O | 復位（低電平有效） |
| 18 | NC | - | 空腳 |
| 19 | LEDA | - | 背光源正極（LED+5V） |
| 20 | LEDK | - | 背光源負極（LED-0V） |
用戶(hù)使用液晶模塊時(shí)是通過(guò)用戶(hù)命令來(lái)執行相應的顯示或控制功能的。OCM4X8C的用戶(hù)命令分為基本命令集和擴充命令集，分別如表2、表3所列。
表2 OCM4X8 基本命令集
| 指 令 | 指令碼 | 說(shuō) 明 | 執行時(shí)間/μs(540kHz) | |||||||||
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 | DB4 | DB3 | DB2 | DB1 | DB0 | |||
| 清除顯示 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 將DDRAM填滿(mǎn)“20H”，并設定DDRAM的地址計數順（AC）到“00H” | 4.610 -3 |
| 地址歸位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | X | 設定DDRAM的地址計數器（AC）到“00H”，并且將游標移到開(kāi)頭原點(diǎn)位置 | 4.610 3 |
| 進(jìn)入點(diǎn) 設定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/O | S | 指定在資料的讀取與寫(xiě)入時(shí)，設定游標移動(dòng)方向及指定顯示的移位 | 72 |
| 顯示狀態(tài)開(kāi)/關(guān) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B | D=1：整體顯示ON；C=1：游標ON； B=1：游標位置ON | 72 |
| 游標或顯示移位 控制 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | X | X | 設定游標的移動(dòng)與顯示的移位控制位元。這個(gè)指令并不改變DDRAM的內容 | 72 |
| 功能設定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | X | 0RE | X | X | DL=1（必須設為1）；RE=1：擴充指令集動(dòng)作；RE=0：基本指令集動(dòng)作 | 72 |
| 設定CGRAM 地址 | 0 | 0 | 0 | 1 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 設定CGRAM地址到地址 計數器（AC） | 72 |
| 設定DDRAM 地址 | 0 | 0 | 1 | AC6 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 設定DDRAM地址到地址 計數器（AC） | 72 |
| 讀取標志（BF）和地址 | 0 | 1 | BF | AC6 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 讀取忙標志（BF）可以確認內部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出地址計數器（AC）的值 | 0 |
| 寫(xiě)資料到RAM | 1 | 0 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 寫(xiě)入資料到內部的RAM（DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM） | 72 |
| 讀出RAM的值 | 1 | 1 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 從內部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM） | 72 |
表3 OCM4X8C 擴充指令集
| 指 令 | 指 令 碼 | 說(shuō) 明 | 執行時(shí)間/μs（540kHz） | |||||||||
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 | DB4 | DB3 | DB2 | DB1 | DB0 | |||
| 待命模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 將DDRAM填滿(mǎn)“20H”，并設定DDRAM的地址計數器（AC）到“00H”； | 72 |
| 卷動(dòng)地址或IRAM地址選擇 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | SR | SR=1：允許輸入垂直卷動(dòng)地址； SR=0：允許輸入IRAM地址 | 72 |
| 反白選擇 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | R1 | R0 | 選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否 | 72 |
| 睡眠模式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | SL | X | X | SL=1：脫離睡眠模式； SL=0：進(jìn)科睡眠模式 | 72 |
| 擴充功能設定 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | X | 1 RE | G | 0 | RE=1：擴充指令集動(dòng)作；RE=0基本指令集動(dòng)作；G=1：繪圖顯示ON；G=0：繪圖顯示OFF | 72 |
| 設定IRAM地址或卷動(dòng)地址 | 0 | 0 | 0 | 1 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | SR=1：AC5AC0為垂直卷動(dòng)地址 SR=0：AC3AC0為ICONIRAM地址 | 72 |
| 設定繪圖RAM地址 | 0 | 0 | 1 | AC6 | AC5 | AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 | 設定CGRAM地址到地址計數器（AC） | 72 |
3 字符顯示
OCM4X8C按照每個(gè)中文字符1616點(diǎn)陣將顯示屏分類(lèi)4行8列，共32個(gè)區。每個(gè)區可顯示1個(gè)中文字符或2個(gè)168點(diǎn)陣全高ASCII碼字符，即每屏最多可實(shí)現32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCII碼字符的顯示。OCM4X8C內部提供1282字節的字符顯示RAM緩沖區（DDRAM）。字符顯示是通過(guò)將字符顯示編碼寫(xiě)入該字符顯示RAM實(shí)現的。根據寫(xiě)入內容的不同，可分別在液晶屏上顯示CGROM（中文字庫）、HCGROM（ASCII碼字庫）及CGRAM（自定義字形）的內容。三種不同字符/字型的選擇編碼范圍為：0000～0006H顯示自定義字型，02H～7FH顯示半寬ASCII碼字符，A1A0H～F7FFH顯示8192種GB2312中文字庫字形。字符顯示RAM在液晶模塊中的地址80H～9FH。字符顯示的RAM的地址與32個(gè)字符顯示區域有著(zhù)一一對應的關(guān)系，其對應關(guān)系如圖1所示。
4 應用說(shuō)明
用OCM4X8C顯示模塊時(shí)應注意以下幾點(diǎn)：
①欲在某一個(gè)位置顯示中文字符時(shí)，應先設定顯示字符位置，即先設定顯示地址，再寫(xiě)入中文字符編碼。
②顯示ASCII字符過(guò)程與顯示中文字符過(guò)程相同。不過(guò)在顯示連續字符時(shí)，只須設定一次顯示地址，由模塊自動(dòng)對地址加1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會(huì )有一個(gè)空ASCII字符位置。
③當字符編碼為2字節時(shí)，應先寫(xiě)入高位字節，再寫(xiě)入低位字節。
④模塊在接收指令前，向處理器必須先確認模塊內部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF標志時(shí)BF需為“0”，方可接受新的指令。如果在送出一個(gè)指令前不檢查BF標志，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長(cháng)的時(shí)間，即等待前一個(gè)指令確定執行完成。指令執行的時(shí)間請參考指令表中的指令執行時(shí)間說(shuō)明。
⑤“RE”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位。當變更“RE”后，以后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位，否則使用相同指令集時(shí)，無(wú)需每次均重設“RE”位。
圖2 OCM4X8C的2線(xiàn)串行工作模式操作時(shí)序
5 接口方式與時(shí)序
OCM4X8C具有串/并多種接口方式，方便了模塊與各種單片機、微處理器的連接。
（1）4/8位并行接口方式
當模塊的PSB腳接高電平時(shí)，模塊即進(jìn)入并行接口模式。在并行模式下可由功能設定指令的“DL”位來(lái)選擇8位或4接口方式，主控制系統將配合“RS”、“RW”、“E”DB0～DB7來(lái)完成指令/數據的傳送，其操作時(shí)序與其它并行接口液晶顯示模塊相同。
（2）2/3線(xiàn)串行接口方式
當模塊的PSB腳接低電平時(shí)，模塊即進(jìn)入串行接口模式。串行模式使用串行數據線(xiàn)SID與串行時(shí)鐘線(xiàn)SCLK來(lái)傳送數據，即構成2線(xiàn)串行模式。
OCM4X8C還允許同時(shí)接入多個(gè)液晶顯示模塊以完成多路信息顯示功能。此時(shí)，要利用片選端“CS”構成3線(xiàn)串行接口方式，當“CS”接高電位時(shí)，模塊可正常接收并顯示數據，否則模塊顯示將被禁止。通常情況下，當系統僅使用一個(gè)液晶顯示模塊時(shí)，“CS”可連接固定的高電平。
模塊2線(xiàn)串行工作操作時(shí)序如圖2所示。
由圖2可以看出，單片機與液晶模塊之間傳送1字節的數據共需24個(gè)時(shí)鐘脈沖。首先，單片機要給出數據傳輸起始位，這里是以5個(gè)連續的“1”作數據起始位，如模塊接收到連續的5個(gè)“1”，則內部傳輸被重置并且串行傳輸將被同步。緊接著(zhù)，“RW”位用于選擇數據的傳輸方向（讀或寫(xiě)），“RS”位用于選擇內部數據寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定為“0”。在接收到起始位及“RW”和“RW”的第1個(gè)字節后，下一個(gè)字節的數據或指令將被分為2個(gè)字節來(lái)串行傳送或接收。數據或指令的高4位，被放在第2個(gè)字節串行數據的高4位，其低4位則置為“0”；數據或指令的低4位被放在第3個(gè)字節的高4位，其低4位也置為“0”，如此完成一個(gè)字節指令或數據的傳送。需要注意的是，當有多個(gè)數據或指令要傳送時(shí)，必須要等到一個(gè)指令完成執行完畢后再傳送下一個(gè)指令或數據，否則，會(huì )造成指令或數據的丟失。這是因為液晶模塊內部沒(méi)有發(fā)送/接收緩沖區。
圖3 AT89C2051與OCM4X8C的2線(xiàn)串行接口電路
6 OCM4X8C應用實(shí)例
使用OCM4X8C的2線(xiàn)串行接口方式可大大簡(jiǎn)化液晶顯示模塊與單片機之間的接口設計；同時(shí)，也使液晶顯示模塊顯示漢字變得極為容易，從而改變過(guò)去單片機系統人機界面不夠友好的弊端。AT89C2051單片機與OCM4X8C的接口電路如圖3所示。下面給出相應顯示程序。
；位定義
SID BIT P1.0 ；串行數據線(xiàn)
SCLK BIT P1.1 ；串行時(shí)鐘線(xiàn)
；內存數據定義
START EQU 30H ；起始字節
COM EQU 31H ；命令/數據
HDATA EQU 32H ；命令/數據字節高位
LDATA EQU 33H ；命令/數據字節低位
ASC EQU 34H ；ASCII數據單元
初始化子程序：
INILCM：LCALL DL40MS ；延時(shí)等待內部復位
MOV COM，#30H ；使用8位控制界面
LCALL WRITE
MOV COM，#30H ；使用基本指令集
LCALL WRITE
MOV COM，#0CH
LCALL WRITE ；整體顯示ON
MOV DL1MS
MOV COM，#01H ；清屏
LCALL WRITE
LCALL DL40MS
MOV COM，#06H ；顯示右移
LCALL WRITE
LCALL DL1MS
RET
模塊寫(xiě)入子程序：
WRITE：MOV A，COM ；送待發(fā)數據命令A
MOV A，#0F0H ；屏蔽低4位
MOV HDATA，A ；將高4位送HDATA單元
MOV A，COM ；取低4位
SWAP A ；高低4位互換
MOV A，#0F0H
MOV LDATA，A ；將低4位送LDATA單元
MOV A，START ；取起始字節
LCALL SENDBYTE ；發(fā)送
LCALL DL1MS ;延時(shí)1ms
MOV A，HDATA
LCALL SENDBYTE
LCALL DL1MS
MOV A，LDATA
LCALL SENDBYTE
LCALL DL1MS
RET
顯示漢字子程序：
HZDISP：
MOV START，#0F08H 寫(xiě)入命令
MOV COM，#80H 設定顯示位置
LCALL WRITE
MOV DPTR，#TABLE 指向文字型代碼表
MOV A，#00H 取漢字代碼低位
LOOP2：MOVC A,A+@DPTR
CJNE A,#0,DISP ;遇“0”結束顯示
RET 寫(xiě)完一行則結束
DISP：MOV START，#0FAH ；寫(xiě)數據
MOV COM，A
LCALL WRITE ；寫(xiě)入顯示模塊
INC DPTR ；取漢字代碼高位
AJMP LOOP2 ；未顯示完則繼續
TABLE：DB“中文圖形點(diǎn)陣”，0；漢字代碼表
DB“液晶顯示模塊”，0；
串行字節數據發(fā)送子程序：
SENDBYTE：MOV R7，#08H ；發(fā)送8位
LOOP1：RLC A
MOV SID，C ；數據送數據線(xiàn)
CLR SCLK ；產(chǎn)生同步時(shí)鐘
SETB SCLK
DJNZ R7，LOOP1 ；未發(fā)送完8位繼續
RET
結語(yǔ)
由該模塊構成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。
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