HY-240128M-201液晶顯示模塊及其應用

根據顯示方式和內容的不同，常用于儀器儀表上的液晶顯示模塊有筆段型和點(diǎn)陣型兩類(lèi)。前者可用于顯示有限個(gè)簡(jiǎn)單符號,控制也較為簡(jiǎn)單。后者又可分成兩種：字符型液晶顯示模塊和圖形液晶顯示模塊。點(diǎn)陣液晶顯示模塊顯示的信息多，可顯示字符、漢字，也可以顯示圖形和曲線(xiàn)，且容易與微處理器接口，因此經(jīng)常用在機械設備控制和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)中顯示設備的工作參數，或者用圖形方式顯示設備和生產(chǎn)線(xiàn)的工作過(guò)程。

本文從實(shí)際應用角度出發(fā)，在簡(jiǎn)單介紹了基于t6963c控制器的hy-240128m-201圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊的組成和工作原理之后，重點(diǎn)闡述此款液晶顯示模塊的使用方法，給出了用atmega8535型單片機設計軟/硬件的思路和設計要點(diǎn)。

液晶顯示模塊簡(jiǎn)介

hy-240128m-201是北京博汶迪(baldwin)電子技術(shù)有限公司推出的240×128點(diǎn)陣液晶顯示模塊。雖然液晶顯示模塊的內部電路工作原理較為復雜，但是顯示模塊只留一個(gè)接口與外部通信，lcm可以通過(guò)這個(gè)接口接收顯示命令和數據，并按照命令和數據的要求進(jìn)行顯示；外部電路也是通過(guò)這個(gè)接口讀出顯示模塊的工作狀態(tài)和顯示數據的。使用者只需要了解lcm外部引腳的功能和模塊的顯示原理即可。此款lcm提供兩種接口：并行和串行方式傳輸數據命令接口。并行方式采取8位傳輸，即一次傳輸8位命令或數據；而串行方式采用4位數據總線(xiàn)傳輸。為了使液晶顯示模塊有較穩定的顯示，在實(shí)際應用中常常采用并行傳輸方式。 hy-240128m-201液晶顯示模塊主要由1片lcm控制器t6963c、2片行驅動(dòng)器t6a40、3片列驅動(dòng)器t6a39、1片8kb的顯示存儲器6264和1塊240×128點(diǎn)陣液晶顯示屏組成。6a40是與t6963c相配套的68路行驅動(dòng)器,它將來(lái)自t6963c的串行信號轉換成并行信號，以驅動(dòng)液晶顯示屏上相應的行。此模塊有128行點(diǎn)陣,因此用了2片t6a40,其中第2片只用了60路。t6a39是與t6963c配套的80路列驅動(dòng)器,它將來(lái)自t6963c的串行列信號轉換成并行信號，以此驅動(dòng)液晶顯示屏上相應的列。hy-240128m-201有240列點(diǎn)陣,因此用了3片t6a39。
　　
單片機與液晶顯示模塊的接口和控制

由于t6963c接口適用于8080系列和z80系列mpu，所以可以直接用8031的/rd、/wr作為液晶顯示模塊的讀、寫(xiě)控制信號，液晶顯示模塊vdd接+5v電壓，/reset接rc復位電路。/ce信號可由地址線(xiàn)譯碼產(chǎn)生。c/d信號由地址線(xiàn)中某一個(gè)引腳a*提供，a* = 1為指令口地址；a* = 0為數據口地址。間接控制方式則是通過(guò)mpu的i/o并行接口，按照模擬模塊時(shí)序的方式，間接實(shí)現對液晶顯示模塊的控制。這種訪(fǎng)問(wèn)方式不占用cpu的存儲器空間，它的接口電路與時(shí)序無(wú)關(guān)，其時(shí)序完全靠軟件編程實(shí)現。

lcm與atmega8535單片機的接口連接 由于atmega8535的總線(xiàn)讀寫(xiě)周期為50ns，是51系列單片機的上百倍。對于此種高速mpu來(lái)說(shuō)，采用間接方式較好，即采用模擬液晶控制器時(shí)序的方式與液晶控制器通信?；陂g接方法的實(shí)用性較強且接口方式簡(jiǎn)單，下面給出hy-240128m-201型lcm與avr系列中atmega8535型單片機的接口方法，電路如圖1所示。

lcm電源電路

hy-240128m-201需要三種供電電源：邏輯電源、驅動(dòng)電源和背光電源。其中邏輯電源通過(guò)vss和vdd兩個(gè)引腳來(lái)提供；驅動(dòng)電源通過(guò)v0和vee提供；背光電源通過(guò)leda和ledk提供。

vss和ledk可直接接地，vdd和leda接+5v；v0通過(guò)電位計接地，vee接滑動(dòng)端來(lái)調節驅動(dòng)電壓，當驅動(dòng)電壓過(guò)低時(shí)，屏幕無(wú)顯示，過(guò)高時(shí)屏幕全黑。注意電位計的最大阻值應該在10kw-20kw之間。

lcm的復位電路

復位引腳為16-/rst，高電平時(shí)為正常狀態(tài)，低電平時(shí)為復位狀態(tài)，它將行、列計數器和顯示寄存器清零。復位電路部分可通過(guò)對+5v接4.7kw電阻，對地接4.7μf電容來(lái)實(shí)現，也可直接與單片機i/o口相連，通過(guò)軟件來(lái)控制，注意，lcm上電后/rst引腳保持低電平5個(gè)時(shí)鐘周期才能實(shí)現復位。

lcm指令控制接口

hy-240128m-201型lcm外部面板提供了5個(gè)命令接口，15引腳(/ce)為使能信號端，低電平有效；4引腳(c/d)為通道選擇信號，1為指令通道，0為數據通道，同時(shí)通過(guò)控制/rd和/wr的輸入信號可以實(shí)現對指令和數據的讀寫(xiě)。

lcm字體選擇

18引腳fs用于選擇字體，t6963c規定：此引腳為低電平時(shí)，字體為8×8點(diǎn)陣形式，反之為8×6點(diǎn)陣形式。注意，此引腳不能懸空，如果所用到的字體是8×8的，則可以將此引腳接地，或者接mpu的i/o引腳并通過(guò)軟件來(lái)設置顯示字體。
　　
控制軟件設計

軟件采用iccavr-c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，它具有很強的軟件控制能力，也就是由主控cpu通過(guò)接口向液晶模塊寫(xiě)入指令來(lái)實(shí)現模塊控制。程序的設計主要包括兩個(gè)部分,一是設計液晶讀寫(xiě)指令或數據、初始化及清屏等通用子程序，其中，初始化設置主要包括以下幾方面：設置文本顯示緩沖區、圖形顯示緩沖區和cgram區各自的首地址和區域寬度，設置lcm工作模式和顯示模式以及選擇光標形狀等。另一部分是漢字和圖形的顯示模塊程序，顯示操作就是將欲顯示的字符或圖形的點(diǎn)陣信息寫(xiě)入顯示緩沖區中的指定位置。要顯示的內容由初始化中顯示方式設置部分決定，有了通用子程序,就可以構造出各種顯示程序。當采用圖形顯示方式時(shí)，與字符、漢字和菜單圖形顯示的原理類(lèi)似,關(guān)鍵在字模庫的建立,在網(wǎng)上可以下載專(zhuān)門(mén)的漢字圖形點(diǎn)陣信息提取軟件(如zimo21或image2lcd等)，它們可以提取8×16或16×16等在匯編或c語(yǔ)言狀態(tài)下的點(diǎn)陣信息，以及各種圖片的點(diǎn)陣數據。當采用atmega8535型單片機控制液晶顯示模塊時(shí)，由于是間接訪(fǎng)問(wèn)方式，所以要對讀/寫(xiě)操作時(shí)序十分了解。

t6963c控制器時(shí)序

當數據指令設置位c/d為高，使能位/ce為低，寫(xiě)狀態(tài)位/wr為高，讀狀態(tài)位/rd為低時(shí)，可以從并行數據口讀取內部控制器的狀態(tài)。

當數據指令設置位c/d為高，使能位/ce為低，寫(xiě)狀態(tài)位/wr為低，讀狀態(tài)位/rd為高時(shí)，可以通過(guò)并行數據口向內部控制器寫(xiě)指令。

當數據指令設置位c/d為低，使能位/ce為低，寫(xiě)狀態(tài)位/wr為低，讀狀態(tài)位/rd為高時(shí)，可以通過(guò)并行數據口向內部控制器寫(xiě)數據。

設計液晶讀寫(xiě)指令或數據通用子程序

lcd狀態(tài)檢測子函數

在寫(xiě)數據或寫(xiě)命令之前，應先檢查lcm的狀態(tài)，即狀態(tài)寄存器中命令就緒(sta0)和數據就緒(sta1)需要同時(shí)檢查，只有這兩位同時(shí)為“1”(lcm空閑狀態(tài))時(shí)，才可以進(jìn)行數據和命令的寫(xiě)操作，通常情況下，可以設計一個(gè)讀狀態(tài)子函數，用以判斷兩個(gè)標志位的空/忙狀態(tài)。

顯示字符和圖形的子函數

液晶顯示屏的顯示方式包括文本和圖形顯示。采用圖形顯示方式時(shí)，液晶屏顯示信息的管理單位是8×1點(diǎn)陣,稱(chēng)為一個(gè)圖形顯示單位。t6963c按此單位把液晶屏在水平方向上分成20列,垂直方向上分成128行,共20×128個(gè)圖形顯示單位,每個(gè)圖形顯示單位對應圖形顯示緩沖區中的一個(gè)存儲單元。將點(diǎn)陣狀態(tài)信息寫(xiě)入這個(gè)存儲單元,則在對應的位置顯示出圖形。采用文本顯示方式時(shí)，寫(xiě)入文本顯示緩沖區的不是點(diǎn)陣狀態(tài)信息,而是字符代碼,其點(diǎn)陣狀態(tài)信息(8×8) ，即字模存放在cgram中。將字符代碼寫(xiě)入文本顯示緩沖區后,t6963c從cgram中取出該字符代碼所對應字符的點(diǎn)陣狀態(tài)信息,通過(guò)行列驅動(dòng)器驅動(dòng)液晶屏顯示該字符。

清屏子函數

在顯示數據前，首先要清除屏幕上次顯示的內容，為此要用到清屏函數，只需向整個(gè)屏幕寫(xiě)入“0”即可實(shí)現，具體過(guò)程從略。

設計電路時(shí)的注意事項

hy-240128m-201的液晶驅動(dòng)電壓高達-19v，一旦錯接在其他引腳上，液晶模塊內的驅動(dòng)、控制芯片將在短時(shí)間內燒毀，所以，在上電前要反復確認各電源線(xiàn)連接正確，最好將驅動(dòng)電源與液晶模塊通過(guò)電位器連接。

要注意復位線(xiàn)電平狀態(tài)的正確性。當產(chǎn)品使用環(huán)境比較好時(shí)，可以直接采用在管腳定義里提供的rc復位電路；但當產(chǎn)品用在比較惡劣的環(huán)境時(shí)，最好將/rst接到mpu的端口上。

調試注意事項

初次上電前，應慢慢調節電位器，使驅動(dòng)電源端的輸出調節在0v左右，觀(guān)察顯示情況，同時(shí)監視液晶驅動(dòng)電壓，然后慢慢調整至正常工作點(diǎn)。在調節過(guò)程中，不要使液晶模塊承受超出最大值的驅動(dòng)電壓，否則會(huì )造成液晶模塊的損壞。如果在低于或大致等于典型驅動(dòng)電壓時(shí)，觀(guān)察到了顯示屏上有色調的變化，即顯示域的底色略深于邊緣的顏色，表明液晶模塊電源連接正確，可以進(jìn)人下一步工作。如果在室溫條件下，調節到超出典型值2-3v時(shí)，仍未觀(guān)察到顯示屏上有色調的變化，就不必繼續調節了。

hy-240128m-201在虛擬仿真機器人控制系統中的應用

虛擬仿真控制系統用3d-max建立排爆機器人和虛擬環(huán)境模型,opengl繪制仿真環(huán)境。通過(guò)控制面板上的控件控制仿真環(huán)境中的排爆機器人完成各種訓練動(dòng)作。整個(gè)系統集成在一個(gè)控制箱內，控制箱包括控制面板、顯示器和集成pc，系統下位機中的主機首先采集控制面板上的模擬數據和數字數據，以將操作面板按鈕的操作轉化為控制指令，然后每50ms通過(guò)串口向上位機發(fā)送一次命令，上位機收到數據后控制虛擬仿真機器人，最后，上位機收集虛擬機器人的姿態(tài)參數，再通過(guò)串口傳送到下位機的主機部分，主機通過(guò)spi把數據傳送到從機，從機則用來(lái)控制液晶顯示模塊。通過(guò)液晶顯示模塊，操作者可以觀(guān)測到虛擬機器人的真實(shí)姿態(tài)值，以此來(lái)準確控制機器人的動(dòng)作，完成預期的任務(wù)。

結語(yǔ)

hy-240128m-201型lcm是一款性?xún)r(jià)比較高的液晶顯示模塊, 該模塊與單片機的接口十分方便，且能進(jìn)行大信息量的字符顯示,還可以實(shí)現圖形及曲線(xiàn)的顯示,這就使人機接口更友好。當然，不同型號的液晶模塊的內置控制器有很多種,各套指令也有一定差異, 但其設計思路和流程基本相同。