無(wú)字庫12864液晶的驅動(dòng)方法

在制作單片機系統時(shí)，一般都需要用顯示器件來(lái)顯示單片機的工作狀態(tài)并顯示輸出結果，如LED、數碼管和液晶顯示器等。LED最簡(jiǎn)單，但能給出的信息很少。數碼管能清晰地顯示數字和部分字母，但是耗電較大，不適合使用電池供電的裝置。

常見(jiàn)的液晶顯示器有段式液晶、字符液晶和圖形液晶等。其中，段式液晶最省電，但對于通用顯示使用起來(lái)不很方便，只能顯示固定式數字或符號，而且需要專(zhuān)用驅動(dòng)電路或特殊的單片機。

字符液晶（如1602）用得比較多，容易和單片機配合，但是一般都需要5V工作電壓，雖然現在也有3V就可以工作的模塊，但是體積還是較大，而且只能顯示數字和西文字符，無(wú)法顯示圖形和漢字。

點(diǎn)陣液晶模塊既可以顯示ASCII字符，又可以顯示漢字和圖形，相對于前面幾種，具有更大的靈活性，所以使用得越來(lái)越多。不過(guò)常用的圖形液晶因為顯示面積增加，體積比字符液晶（如1602）更大，價(jià)格也更貴。初學(xué)者要注意的是，12864圖形點(diǎn)陣液晶隨著(zhù)廠(chǎng)家設計使用的驅動(dòng)芯片不同，驅動(dòng)程序有所區別，不像1602那樣基本通用。

幾種常見(jiàn)的12864圖形點(diǎn)陣模塊

12864點(diǎn)陣液晶模塊分為帶漢字庫和不帶漢字庫兩大類(lèi)，目前帶漢字庫的通常是ST7920驅動(dòng)，它可以工作在漢字字符方式和圖形點(diǎn)陣方式，很多制作都用它，如果需要顯示較多漢字，用它最為方便。

在顯示漢字數量很少的場(chǎng)合，我們可以使用更加廉價(jià)的、不帶字庫的點(diǎn)陣液晶模塊，這正是本文重點(diǎn)介紹的。它們的控制電路有KS0108和ST7565兩種：KS0108很簡(jiǎn)單，一共只有7條指令，可是它沒(méi)有串行接口；ST7565有20多條指令（最常用的也就幾條），有串行接口，可選串行或并行工作。KS0108和ST7565的指令和上述帶字庫的ST7920區別較大，所以初學(xué)者買(mǎi)液晶時(shí)一定要搞清楚是哪種驅動(dòng)電路。即使同樣的驅動(dòng)電路，不同廠(chǎng)家或者不同型號的產(chǎn)品，具體細節仍可能不同。例如有的片選信號是高電平有效，有的卻是低電平有效，有的把顯示區分為左右兩半分別選取，有的卻不加區分。所以使用前要仔細看廠(chǎng)家說(shuō)明，如果沒(méi)有，就要看液晶模塊背面給出的具體型號，根據這個(gè)型號去查找使用手冊。

筆者最近在淘寶網(wǎng)上搜尋到一款12864的圖形點(diǎn)陣液晶，只有4cm寬、3.5cm高，顯示面積為3.2cm寬、1.95cm高，非常小巧。更加難能可貴的是它可以在3V低電壓工作，很適合我們制作小型便攜裝置。該液晶模塊型號是SP12864FPD-12CSBE，由北京集粹電子設備公司出品，它的外形見(jiàn)圖1。

圖2、圖3所示為筆者用它制作的一個(gè)小小日歷鐘，它的特點(diǎn)是具有可以隨意轉換的文字和圖形界面。文字界面除了顯示年月日時(shí)分秒，在右上角還有一個(gè)小雞啄米的小動(dòng)畫(huà)，圖形界面用指針在刻度上指示出時(shí)分秒，是不是有點(diǎn)新意呢？圖4所示是調頻收音機的顯示屏，用進(jìn)度條指示音量，用刻度尺顯示信號強度，比1602只能顯示數字和字母要生動(dòng)多了。沒(méi)有字庫用起來(lái)是否很麻煩？其實(shí)搞清了圖形點(diǎn)陣的基本工作原理，用起來(lái)并不麻煩卻更靈活，不帶字庫我們就按需要打造字符！

下面就談?wù)勥@個(gè)液晶的驅動(dòng)方法，以后將給出一些制作實(shí)例，以幫助初學(xué)者用它做出具有個(gè)性的東西。

液晶模塊SO12864-12C簡(jiǎn)介

此型號小液晶包括一系列子型號。這次所用的SO12864FPD-12CSBE只是其中的一種，我們先來(lái)了解一下它的主要特性：
◆ 邏輯或電源電壓2.8～5.5V；
◆ 藍色背光，背光電壓3V；
◆ 串行接口，用 8個(gè)焊盤(pán)引出包括電源、背光、地和控制線(xiàn)數據線(xiàn)；
◆ 不帶字庫，需要自己編輯外部字模數組；
◆ 速度較快，用時(shí)鐘1MHz的AVR單片機驅動(dòng)，編程時(shí)無(wú)須附加脈沖額外延時(shí)；
◆ 使用ST7565電路，命令代碼一共23條。

顯然，它十分適合低壓小尺寸場(chǎng)合應用，串行接口最大限度減少了液晶和單片機的連線(xiàn)，雖說(shuō)比并行慢一點(diǎn)，實(shí)際上如果不是頻繁刷屏影響并不大。要自己編制字庫確實(shí)比較麻煩，但是只要顯示的文字量少，制作小字模也不困難，反而可以自己打造個(gè)性化的字體，使得顯示具有特色。

把液晶模塊翻過(guò)來(lái)，如圖5所示，發(fā)現電路板上沒(méi)有通常液晶模塊的黑膠封裝集成電路，原來(lái)這個(gè)液晶采用的是“COG”封裝，就是把集成電路直接綁定在液晶玻璃板上。

它的8個(gè)接口焊盤(pán)位于模塊上方，定義如下：
1. 片選CS：它為低電平才能進(jìn)行操作，在加載數據后至少維持40ns低電平。
2. 復位RES：?jiǎn)?dòng)時(shí)至少維持1μs低電平以使液晶內部復位，然后升高，再過(guò)1μs完成復位，以后才能對液晶進(jìn)行操作。
3. 命令數據選擇A0：高電平為數據，低電平為命令。
4. 串行時(shí)鐘SCL：頂底寬度至少25ns，低時(shí)A0和SI至少穩定20ns，然后在上升沿加載數據或命令。
5. 串行數據SI：同上，在SCL上升沿加載后至少還要保持10ns穩定。
6. 電源正VCC：最低2.8V，標準3V，最大5.5V。
7. 地VSS。
8. 背光LED+：藍色背光最低2.8V，標準3V，最大3.2V，使用時(shí)要注意不要超過(guò)。

在串行模式時(shí)，一個(gè)命令或數據字節要分為8次加載，從最高位開(kāi)始。

圖形點(diǎn)陣的顯示原理

12864點(diǎn)陣液晶的圖形顯示原理都差不多。液晶屏x方向（水平）具有128列像素從左到右為第0列……第127列，y方向（垂直）具有64行像素。每8行組成1頁(yè)，從上到下就是第0頁(yè)……第7頁(yè)。這樣以列號和頁(yè)號為坐標，就可以指定交叉位置的8個(gè)像素。例如第0、1、2、3列第1頁(yè)的8個(gè)像素，如圖6所示。在液晶內部有一塊顯示緩存區，按照列號和頁(yè)號就可以對顯緩區的某個(gè)字節寫(xiě)數，該字節的8位二進(jìn)制數就對應了液晶屏同樣位置的像素的亮滅，如對第1列第1頁(yè)的那個(gè)緩存單元寫(xiě)入0X80即0b10000000，那么液晶對應位置的最下面一點(diǎn)7亮（低位在上高位在下）其余都滅，如果第2列第1頁(yè)寫(xiě)入0X0F即0b00001111，則該位置上方4個(gè)點(diǎn)0123亮，其余像素不亮，第3列第1頁(yè)寫(xiě)0X33,則該處間隔2點(diǎn)亮。這樣就可以通過(guò)程序控制液晶屏的任意像素了。不同的液晶屏指令代碼可能不同（例如這個(gè)屏和常見(jiàn)的7920驅動(dòng)不一樣），屏幕劃分也可能不同，例如有的是分為左右兩半，每半邊64列，有的是分為上下兩半等。

液晶SO12864-12C的編程要點(diǎn)

控制液晶最基本的工作就是往液晶的控制器寫(xiě)入命令碼或往顯緩區寫(xiě)入數據碼，是命令還是數據由加到上述A0的電平高低決定：高，數據；低，命令。

因為現在是串行傳送，所以只能由高到低一位位寫(xiě)。

串行只能寫(xiě)不能讀。以前要靠讀來(lái)判定液晶是否忙，這個(gè)液晶速度較高，實(shí)際使用證明串行傳輸不用讀忙。

編程就是用單片機的幾根口線(xiàn)按照所需的時(shí)序發(fā)出高低電平，再往液晶里送入代碼或數據?？刂泼}沖和代碼脈沖的時(shí)序關(guān)系如圖7所示。

圖7 控制脈沖和代碼脈沖的時(shí)序關(guān)系

最常用的幾個(gè)命令

1. 顯示開(kāi)/關(guān)：代碼：0XAF(開(kāi))，0XAE(關(guān))啟動(dòng)復位后為“關(guān)”，必須在液晶初始化時(shí)置“開(kāi)”。
2. 頁(yè)地址定位：代碼：0XB0……0XB7,對應第0頁(yè)到第7頁(yè)，復位后自動(dòng)安置為第0頁(yè)。
3. 列地址定位：列地址是0X00……0X7F，但不是直接用列地址而要轉換為雙字節代碼。方法是0X10加原高4位和0X00加原低4位。例如第33列，本是0X21，現在應該轉換為0X12和0X01，分2次寫(xiě)入。
4. 寫(xiě)顯示數據：代碼就是顯示數據，控制脈沖A0為高。
5. 復位：代碼0XE2，通過(guò)程序使得液晶恢復各種起始默認狀態(tài)。

有了這幾條命令就已經(jīng)可以使液晶畫(huà)出以像素點(diǎn)為基礎的圖形或字符了。有些其他命令（如對比控制、亮度、偏壓等）就取默認值，無(wú)需修改（初始化要用一下），還有些很有用的命令（如反向列頁(yè)掃描、起始行、反白顯示等），需要時(shí)再去查資料不遲。有了上述命令代碼，我們就可以通過(guò)匯編或C語(yǔ)言，按照控制時(shí)序編出子程序或函數，以便在程序中使用。C語(yǔ)言因為易讀性好、通用性好、移植性好所以用得較多，下面就給出一些C的函數，由它們就構成了液晶的驅動(dòng)。

驅動(dòng)液晶的基本C函數

我們用C語(yǔ)言編程，在C語(yǔ)言里，用“函數”把單片機的一系列具體操作包裝起來(lái)起個(gè)函數名，需要時(shí)直接按名調用即可，非常方便。

首先必須解決怎樣對液晶串行寫(xiě)數據的問(wèn)題，然后按照A0線(xiàn)的高低，我們就可以自行編出寫(xiě)數據函數和寫(xiě)命令函數。

一下只列出函數說(shuō)明和用法舉例，函數的具體內容可到《無(wú)線(xiàn)電》網(wǎng)站上下載C程序代碼。
1. 串行傳送1字節數據函數，參數為待傳字節。
void LcdWriByte(unsigned char nn) //nn就是待寫(xiě)字節
這個(gè)是最基本的函數，不過(guò)我們不直接用它而是把它放在其他寫(xiě)數據函數里調用。
2. 寫(xiě)命令。參數為命令碼。
void LcdWriCommand(unsigned char command);
例如，打開(kāi)顯示：LcdWriCommand（0XAF);
3. 寫(xiě)數據。參數為待寫(xiě)的顯示數據。
void LcdWriData(unsigned char data);
例如，寫(xiě)顯示一個(gè)點(diǎn)的數據： LcdWriData(0X01);
4. 指定列、頁(yè)地址。參數為列地址x和頁(yè)地址y。
void LcdSetxy(unsigned char x,unsigned chary);
例如：LcdSetxy(68,2);//設置顯示地址為第68列、第2頁(yè)。
通常和上一個(gè)函數連用，見(jiàn)下一節函數應用舉例。
在以上基本函數基礎上我們還可以根據命令碼推演出幾個(gè)便于使用的功能函數。
5. 開(kāi)顯示。
void LcdOn(void );
例：LcdOn( );
6. 關(guān)顯示。
void LcdOff(void );
例：LcdOff( );
7. 軟復位。用它可以在任何時(shí)刻使液晶屏回到起始狀態(tài)而顯示緩沖區內容不變。
void LcdReset(void );
例：LcdReset( );
8. 刷屏。
void LcdCls(unsigned char data );
就是用數據data寫(xiě)滿(mǎn)顯示緩沖區，data如果為0，那全屏刷白（無(wú)像素顯示），如果data為0XFF則全屏刷黑（像素全部亮）。如果為0XAA呢？感興趣的讀者不妨實(shí)驗一下。
例：LcdCls(0 );
最后給出該液晶的初始化函數，在系統啟動(dòng)后，MCU初始化以后就進(jìn)行液晶初始化。
9. LCD初始化。
Void Lcd_ini();
通常在程序開(kāi)始階段進(jìn)行，對各種參數進(jìn)行設置，具體初始化項目請參看函數內容和注解。

函數應用舉例

1. 在指定位置畫(huà)1點(diǎn)
先給定頁(yè)和列坐標，就指定了1列8個(gè)像素點(diǎn)，1個(gè)點(diǎn)的位置從上到下對應數值為0X01、0X02、0X04、0X08、0X10、0X20、0X40、0X80。
例如在第9列、第3頁(yè)最低位畫(huà)點(diǎn)：
LcdSetxy(9,3);
LcdWriData(0X80);
2. 在指定位置畫(huà)連續8個(gè)點(diǎn)構成的短豎線(xiàn)
例如位置同上，則
LcdSetxy(9,3);
LcdWriData(0XFF);
3. 畫(huà)水平線(xiàn)
例如從第10列起在第3頁(yè)底部畫(huà)1根長(cháng)度50像素點(diǎn)的連續直線(xiàn)：
unsigned char i;
LcdSetxy(10,3);
for（i=0;i50;i++)
{
LcdWriData(0X80); //循環(huán)中列地址自動(dòng)遞增
}

明白了以上基礎，我們就可以進(jìn)一步畫(huà)出長(cháng)短豎線(xiàn)、更粗的水平線(xiàn)、水平雙線(xiàn)矩形方框、黑塊等，這樣就可以畫(huà)簡(jiǎn)單圖形了。

怎樣顯示字符或漢字

字符和漢字實(shí)質(zhì)是在一個(gè)矩形區域內由一系列像素點(diǎn)構成的圖形，也就是點(diǎn)陣圖。例如在一個(gè)8×8點(diǎn)陣區域內，字母“L”點(diǎn)陣如圖8左所示。如果要在第0頁(yè)第0……第7列顯示這個(gè)字符，那么就應該在相應的顯示緩沖區裝入相應的數據如右邊圖所示，這里用1表示顯示像素，不顯示的像素都是0，為清楚起見(jiàn)圖中就不標出，上方表示列號0……7，那么從0列開(kāi)始，各列的二進(jìn)數和16進(jìn)數分別表示為：
0B00000000 ： 0X00
0B01000010 ： 0X42
0B01111110 ： 0X7E
0B01000010 ： 0X82
0B01000000 ： 0X40
0B01000000 ： 0X40
0B01100000 ： 0X60
0B00000000 ： 0X00

所以我們就用一個(gè)8元素的數組來(lái)表示這個(gè)“L”：
const unsigned char L[8]={0X00,0X42,0X7E,0X82,0X40,0X40,0X60,0X00};

要在液晶上的第3頁(yè)第6列顯示這個(gè)“L”，就使用如下函數：
LcdShow88(unsigned x,unsigned y, const char *p);

其中p指向8點(diǎn)陣字符數組，那么具體代碼為：
LcdShow88(6,3, L);

打造字模就是按照所需顯示的文字符號一一編制各自的數組，上述8×8點(diǎn)陣就可以在1頁(yè)高度內顯示，實(shí)際上其上下左右都要留空，這樣有效的點(diǎn)陣只有6×6，要顯示數字和ASCII字符尚可，簡(jiǎn)單筆畫(huà)的漢字也行，可是筆畫(huà)稍多的漢字就不行了。對于漢字顯示我們一般使用16×16點(diǎn)陣的字模。這樣的漢字高度占2頁(yè)，寬度是16列,12864的液晶可以顯示4行，每行8個(gè)字。所有的12864液晶不論尺寸大小都是如此。

一個(gè)16點(diǎn)陣字模數組具有32個(gè)元素，每一頁(yè)有16個(gè)元素。因此顯示這樣的漢字時(shí)，就要給同一列的某一頁(yè)和下一頁(yè)分別寫(xiě)入各自的16個(gè)元素。例如漢字“鐘”的字模數組為：
const unsigned char ZHONG[]={0x80,0x40,0x70,0xCF,0x48,0x48,0x00,0xF0,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0xF8,0x10,0x00, 0x02,0x02,0x02,0x7F,0x22,0x12,0x00,0x07,0x02,0x02,0xFF,0x02,0x02,0x07,0x00,0x00};