液晶顯示模擬KS0713及其應用
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關(guān)鍵詞：液晶模塊 單片機 波形 漢字
概述
KS0713是一種小型的大規模集成并帶有驅動(dòng)器和控制器的點(diǎn)陣型液晶模塊。它的外觀(guān)尺寸為42mm39mm，有29個(gè)外部引腳。它直接受單片機控制，接收8位串行或并行數據， 同時(shí)可將數據顯示，并將數據存儲在模塊同的數據存儲器中（DDRAM）。由于DDRAM中的數據顯示單元與液晶屏的點(diǎn)陣單元存在一一對應關(guān)系，并且KS0713液晶模塊數據的讀寫(xiě)操作不受外部時(shí)鐘的控制，因而KS0713的顯示具有很高的靈活性。KS0713液晶模塊帶有液晶必需電源驅動(dòng)電路，這樣可用最小的元件和最小的功耗實(shí)現模塊的功能。
一、基本原理
1.引腳說(shuō)明
表1對KS0713的引腳及其功能進(jìn)行了說(shuō)明。
表1 KS0713引腳說(shuō)明
| 名 稱(chēng) | I/O | 功 能 說(shuō) 明 | ||||
| VDD | 電源 | 電源供電與單片機供電電源相連 | ||||
| VSS | 電源 | 0V(GND) | ||||
| PS | 輸入 | 并行/串行數據選擇輸入，PS=“H”，并行 | ||||
| MI | 輸入 | MI=“H”，6800系列單片機端口；MI=“L”，8080系列單片機端口 | ||||
| CS1B | 輸入 | 片選輸入 | ||||
| CS2 | 輸入 | 數據輸入/輸出。只有CS1B為低且CS2為高時(shí)才可工作。當片選無(wú)效時(shí)，DB7～DB0是高阻態(tài) | ||||
| RS | 輸入 | 寄存器選擇輸入。RS=“H”，數據在DB7～DB0上為顯示數據；RS=“L”，數據在DB7～DB0上為控制數據 | ||||
| RW-WR | 輸入 | 6800系列單片機：高電平為讀；低電平為寫(xiě)；8080系列單片機：低電平有效 | ||||
| E-WR | 輸入 | 6800系列單片機：高電平有效；8080系列單片機：低電平有效 | ||||
| DB7DB0 | 輸入 | 8位雙向數據總線(xiàn)，與單片機的8位數據總線(xiàn)相連，片選無(wú)效時(shí)為高阻態(tài) | ||||
| RESET | 輸入 | 硬件復位輸入端 | ||||
| V0 V1 V2 V3 V4 | 輸入/輸出 | 這些電壓的值取決于用于LCD點(diǎn)陣的阻抗轉換運放。它們關(guān)系為：V0≥V1≥V3≥V4≥V5≥Vss，其取值決定于LCD的偏壓： | ||||
| LCD偏壓 | V1 | V2 | V3 | V4 | ||
| 1/9偏壓 | 8/9V0 | 7/9V0 | 2/9V0 | 1/9V0 | ||
| 1/8偏壓 | 7/8V0 | 6/8V0 | 2/8V0 | 1/8V0 | ||
| 1/7偏壓 | 6/7V0 | 5/7V0 | 2/7V0 | 1/7V0 | ||
| 1/6偏壓 | 5/6V0 | 4/6V0 | 2/6V0 | 1/6V0 | ||
| 1/5偏壓 | 4/5V0 | 3/5V0 | 2/5V0 | 1/5V0 | ||
| C1+ | 輸出 | C1+與外部電壓轉換器連接 | ||||
| C1- | C1-與外部電壓轉換器連接 | |||||
| C2+ | C2+與外部電壓轉換器連接 | |||||
| C2- | C2-與外部電壓轉換器連接 | |||||
| C3+ | C3+與外部電壓轉換器連接 | |||||
| C3- | C3-與外部電壓轉換器連接 | |||||
| VOUT | 輸入/輸出 | 電壓轉換輸出 | ||||
2.KS0713液晶模塊的主要結構
（1）顯示數據存儲器（DDRAM）
DDRAM用來(lái)存放液晶的顯示數據。它是一個(gè)65行、132列的地址空間。65行構成了9頁(yè)，其中前8頁(yè)是由8列構成（DB0～DB7），第9頁(yè)是單獨一行（只有DB0）。顯示數據DB0～DB7通過(guò)單片機的數據口送入，并通過(guò)DB0～DB7直接讀或寫(xiě)到每頁(yè)對應的8行；同時(shí)每一點(diǎn)陣可通過(guò)確定頁(yè)地址和列地址來(lái)確定位置。在向DDRAM中寫(xiě)數據的同時(shí)，液晶屏上對應的點(diǎn)陣被顯示，如圖1所示。
（2）頁(yè)地址電路
頁(yè)地址電路的功能是為顯示數據存儲器提供頁(yè)地址。頁(yè)地址的確定是通過(guò)頁(yè)控制字送到一個(gè)4位的頁(yè)地址寄存器中來(lái)實(shí)現的。例如：第8頁(yè)，DB3為高電平時(shí)，DB2、DB1和DB0為低電平。
（3）行地址電路
行地址電路根據顯示起始行（COM0）為DDRAM提供行地址，因此通過(guò)改變行地埴址，可在不改變片內RAM的情況下滾動(dòng)屏幕和切換。頁(yè)地址的改變是通過(guò)行地址寄存器實(shí)現的。它只通過(guò)初始顯示行指令和6位的計數電路來(lái)改變。寄存器的內容在液晶開(kāi)始每一幀時(shí)自動(dòng)復制到行計數器中。
（4）列地址電路
列地址電路為DDRAM提供列地址。它有一個(gè)8位的可預先設置的計數器，當設置列地址的MSB/LSB指令發(fā)送后，Y7～Y0就被更新（詳見(jiàn)控制字說(shuō)明）；當有讀或寫(xiě)指令時(shí)，列地址會(huì )每次相應加1，這樣單片機可以連續地傳送顯示數據。但是，8位的計數器在沒(méi)有設置MSB/LSB時(shí)處于鎖定狀態(tài)，此時(shí)它的鎖定值為大于84H的任意數，并且不能實(shí)現自動(dòng)增加的功能。一旦MSB/LSB經(jīng)再次設定，計數器才可解鎖。列地址計數器相對于頁(yè)地址寄存器是獨立的（見(jiàn)表2）。ADC選擇指令可例轉列地址和顯示列之間的對應關(guān)系，如圖2所示。
表2 指令控制字表
| 指令控制字 | RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 | DB4 | DB3 | DB2 | DB1 | DB0 | 功能說(shuō)明 |
| 讀顯示數據 | 1 | 1 | 讀數據 | 從DDRAM中讀數據 | |||||||
| 寫(xiě)顯示數據 | 1 | 0 | 寫(xiě)數據 | 向DDRAM中寫(xiě)數據 | |||||||
| 讀狀態(tài) | 0 | 1 | BUSY | ADC | 開(kāi)/關(guān) | 復位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 讀內部狀態(tài) |
| 顯示開(kāi)/關(guān) | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | DON | DON=0顯示關(guān)；DON=1顯示開(kāi) |
| 顯示起始行 | 0 | 0 | 0 | 1 | ST5 | ST4 | ST3 | ST2 | ST1 | ST0 | 設置DDRAM的顯示起始行 |
| 參考電壓方式 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 設置參考電壓方式 |
| 參考電壓寄存器 | 0 | 0 | SV5 | SB4 | SV3 | SV2 | SV1 | SV0 | 設置參考電壓寄存器 | ||
| 頁(yè)地址 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | P3 | P2 | P1 | P0 | 設置頁(yè)地址 |
| 列地址MSB | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | Y6 | Y5 | Y4 | 設置顯示的起始列 |
| 列地址LSB | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Y3 | Y2 | Y1 | Y0 | |
| ADC選擇 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | ADC | ADC=1,顯示列1～132；ADC=1，顯示列1～321 |
| 反向顯示開(kāi)/關(guān) | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | REV | REV=0，正常顯示；REV=1，反向顯示 |
| 全部顯示開(kāi)/關(guān) | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | EON | EON=0，正常顯示；EON=1，全部顯示 |
| LCD偏壓選擇 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | BUAS | LCD偏壓選擇 |
| 設置修改-讀 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 設置修改-讀 |
| 復位修改-讀 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 釋放復位修改-讀 |
| 復位 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 初始化內部功能 |
| SHL選擇 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | SHL | SHL=0，顯示行164；SHL=1，顯示行641 | |||
| 供電控制 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | VC | VR | VF | 控制供電電路操作 |
| 靜態(tài)顯示方式 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | SM | 設置靜態(tài)顯示方式 |
| 靜態(tài)顯示寄存器 | 0 | 0 | S1 | S0 | 設置靜態(tài)顯示寄存器 | ||||||
| 供電存儲 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 復合指令 |
| 測試指令 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 不可使用 | ||||
（5）液晶顯示電路
液晶顯示電路具有1個(gè)片內振蕩器，振蕩頻率獨立于VDD。振蕩器的輸出信號用于電壓轉換和液晶顯示的定時(shí)產(chǎn)生電路，定時(shí)產(chǎn)生電路一些信號用于液晶的顯示。液晶顯示的時(shí)鐘信號是通過(guò)振蕩時(shí)鐘產(chǎn)生的，這一時(shí)鐘信號為行計數器和顯示數據鎖存器提供了時(shí)鐘信號。片內RAM的行地址與液晶顯示時(shí)鐘信號同步產(chǎn)生，并且132位的顯示數據根據顯示時(shí)鐘信號同步鎖存到顯示數據鎖存電路中。把顯示數據從鎖存電路中讀出送到液晶驅動(dòng)器中的操作完全獨立于單片機向DDRAM中讀寫(xiě)數據的操作。
（6）供電電路
供電電路為低功率消耗的液晶驅動(dòng)電路在最少的電路元件的情況下，提供必要的驅動(dòng)電路的電壓。供電電路包括：電壓轉換電路、電壓調節電路、電壓跟隨電路。這些電路只在對主顯示系統操作和供電控制指令操作時(shí)才有效。電壓轉換電路的輸出電壓（VOUT）可以調節為2～5倍的電源電壓（VDD）。電壓調節電路如圖3所示，該電路在使用VDD供電的情況下，通過(guò)計算可以得出輸出電壓Vo的值。
方程1：V0=（1+Rb/Ra）VEV
方程2：VEV=[1-(63-α)/300]VREF
在溫度為25℃時(shí)，VREF=2V。
α可通過(guò)指令設置。設α=63，則VEV=2V。通過(guò)指令設置R2、R1、R0（見(jiàn)表2）得出（1+Rb/Ra）。設（1+Rb/Ra）=5.29，這樣計算出Vo=10.5V。
使用時(shí)可以測量Vo來(lái)確定與計算是否相符。此外還有復位電路，實(shí)現液晶的復位操作。
二、指令系統
KS0713液晶模塊具有24個(gè)指令控制字。通過(guò)控制進(jìn)行液晶初始條件的設置以及各種運行條件選擇。指令控制字如表2所列。
三.KS0713液晶模塊的應用
在研制的心叫圖機中采用了KS0713液晶模塊，用于顯示單和心電波形。在心電圖機中可以采用89C51或ADμC812等單片機作為液晶的微控制器。通過(guò)單片機采集和處理心電數據，輸出給液晶顯示。
1.硬件電路連接
硬件電路連接如圖4所示。
2.漢字菜單顯示
菜單主要由漢字組成，可通過(guò)漢字字庫將每個(gè)漢字轉換為1616點(diǎn)陣共32個(gè)十六進(jìn)制的數據送液顯示。每個(gè)漢字的數據分別對應一個(gè)數據表，程序可通過(guò)查表方式顯示漢字。液晶初始化的程序如下：
MOV P2，#7FH ；選中液晶
CLR RS
CLR RESET ；液晶復位
SETB RESET
；= = = = = = = = = = ;液晶初始化
MOV R2，#17 ；R2控制字計數指針
MOV R3，#0 ；R3顯示數據指針
MOV DPTR，#TABLE
CMNW：MOV A，R3 ；送初始化液晶控制字
MOVC A，@A+DPTR
MOVX @R0，A
INC R3
DJNZ R2，CONW
TABLE：DB 0E2H，0AFH，81H，3FH 初始液晶的控制字
DB 0B0H，40H，10H，00H
DB 0A0H，0A6H，0A4H，0A3H
DB 0C0H，2FH，26H
DB 0ADH，0FFH
3.心電波形顯示
心電波形是一系列的曲線(xiàn)。在液晶上要顯示這些曲線(xiàn)須要將相應的點(diǎn)陣顯示。對于1條心電曲線(xiàn)，起始顯示數據點(diǎn)在起始列只顯示1點(diǎn)；從第二個(gè)數據點(diǎn)開(kāi)始，要在下一列顯示上一數據點(diǎn)到此次數據點(diǎn)之間的線(xiàn)段。具體方法可通過(guò)十六進(jìn)制的數據點(diǎn)除以總頁(yè)數8得到商和余。得到的商為此數據點(diǎn)所在的頁(yè)；得到的余為此數據點(diǎn)所在頁(yè)的行數。注意的是每一數據點(diǎn)應在相應的列，因為列地址每送1個(gè)數據自動(dòng)加1，因而每次從DDRAM中讀取數據時(shí)，定要保證列位置的正確，否則會(huì )出現曲線(xiàn)的混亂。這樣利用KS0713液晶模塊將心電波形打印或直接從液晶上讀取信息，為診斷提供依據。顯示曲線(xiàn)的程序由于篇幅所限不在這里列出。
結束語(yǔ)
本文介紹了KS0713液晶模塊的基本原理、特點(diǎn)、控制指令及微型心電圖機中的實(shí)際應用。除了在微型心圖機中的應用，KS0713液晶模塊還可以應用于監迭、測量顯示等許多方面，為用戶(hù)提供直觀(guān)的顯示并提供相關(guān)信息。
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