利用單片機的端口地址實(shí)現對液晶顯示器的控制

在許多使用單片機控制的場(chǎng)合，為改善人機界面，經(jīng)常要使用液晶顯示器顯示控制機構的工作狀態(tài)及各種參數信息以供操作人員作出決策，由于液晶顯示器是一個(gè)低速器件，加上它對接口的要求比較特殊，使得單片機對它的控制變得較為煩瑣，從而占用了許多機器時(shí)間。在我們研制的數字錄音機中使用了一塊16×2的字符型液晶顯示器，由于單片機不斷地更新液晶顯示器上的顯示信息，同時(shí)又要處理語(yǔ)音數據，所以節約機器時(shí)間顯得尤為重要，為此我們采用以端口地址來(lái)區分命令的方法，成倍地節約了單片機對液晶操作的時(shí)間。

1. 硬件接口原理

在筆者所設計的系統中使用的16×2字符型液晶顯示器為南京國顯電子公司生產(chǎn)，它與8031單片機的典型連接電路如圖1所示，模塊引腳功能如表1所列，此液晶顯示器的連接電路與一般接口電路的不同之處在于：對液晶的操作是在加到讀寫(xiě)選擇引腳R/W及指令數據選擇引腳RS上的兩信號穩定tAS (tAS>140ns)時(shí)間后，在片選信號E上再施加一個(gè)正向脈沖信號，在這一脈沖下降沿的數據為有效數據，而一般接口電路是片選信號在整個(gè)操作過(guò)程中均有效。液晶顯示器的讀寫(xiě)時(shí)序如圖2所示。

在圖1所示的典型電路中，按圖2的時(shí)序要求對液晶顯示器進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，首先要在P2.5、P2.6送出一個(gè)狀態(tài)指示信號，表明將要進(jìn)行的操作，然后在 P1口上送出所寫(xiě)的數據(命令)，然后使P2.7變高、再變低，這樣共需4條指令和4個(gè)指令周期。為節約時(shí)間，我們用了地址區分狀態(tài)的方法，具體電路見(jiàn)圖 3。

采用圖3電路時(shí)，其寄存器的選擇功能如表2所列。

為確定圖3所示電路是否能滿(mǎn)足液晶顯示器的時(shí)序要求，我們需進(jìn)一步分析由 8051的讀寫(xiě)時(shí)序而產(chǎn)生的RS、R/W、E信號的時(shí)間關(guān)系。圖4為其時(shí)序圖，從圖中可以看出：寫(xiě)操作的時(shí)序及由此而產(chǎn)生RS、R/W、E及數據的時(shí)間關(guān)系(8051工作頻率為12MHz,故一個(gè)時(shí)鐘周期約為83ns)為：

地址建立時(shí)間tAS=4T(約332ns)；允許脈沖寬度PWEH=6T(約498ns)；

地址保持時(shí)間tAH=2T(約166ns)；

數據建立時(shí)間tDSW=7T(約580ns)；

而液晶顯示器要求tAS≥140ns，PWEH≥450ns，tAH≥10ns，tDSW≥195ns，因此均可滿(mǎn)足要求。

對讀周期的分析也可以得到同樣的結論，采用該改進(jìn)電路后，對液晶的任何操作都可用一條MOVX指令完成，在此電路中ADDRESS=0000H表示寫(xiě)指令寄存器；ADDRESS=08XXH表示讀忙標志和地址計數器；ADDRESS=04XXH表示寫(xiě)數據寄存器；ADDRESS=0CXXH表示讀數據寄存器。因此指令的執行時(shí)間是2個(gè)機器周期，比圖1電路節約了一半的時(shí)間，當對液晶顯示器的操作比較頻繁時(shí)，節約的時(shí)間是相當可觀(guān)的。

2.軟件示例程序對比

2.1 典型應用程序
　　采用典型應用電路(圖1)的“寫(xiě)命令”程序如下：
　　mov p1,＃command??；將命令內容準備好
　　setb p2.5
　　clr p2.6 ??；開(kāi)始發(fā)送
　　setb p2.7
　　clr p2.7
　　setb p2.6　 ；發(fā)送完畢
　　…

共需4個(gè)機器周期

2.2 改進(jìn)應用程序

采用改進(jìn)應用電路(圖3)的“寫(xiě)命令”程序如下：
　　commamd－ wr equ ＃0000h
　　…
　　mov dptr,command－wr??；＃0000 表示將執行“命令寫(xiě)”操作
　　mov a,＃command ??；將命令內容準備好
　　movx @dptr,a 　　 ；發(fā)送命令

只需一條movx指令，2個(gè)機器周期