基于51單片機的漢字LCD智能顯示模塊設計

引言

在電子產(chǎn)品設計中，人機交互顯示界面是必不可少的工作，目前一般使用的液晶顯示器均為七段筆劃式，只能顯示數字和少量字符，功能往往受到局限，對于較復雜的字符或圖形則無(wú)能為力。而lcd智能型顯示模塊則是一種低功耗、低損耗、低價(jià)值的顯示器件，它不但可以顯示各式各樣的字符、漢字和圖形，同時(shí)具有可編程能力，且與單片機接口方便，基于以上優(yōu)點(diǎn)，lcd智能顯示模塊獲得了廣泛的應用。

系統組成

本系統主要由三部分組成，分別為單片機，lcd模塊和flash字庫，圖1所示是該系統的硬件原理框圖，由于顯示所需要占用的資源過(guò)多（本設計采用的是16×16點(diǎn)陣，每個(gè)漢字存儲需要32個(gè)字節），而單片機內部ram資源及其有限，所以系統設計時(shí)有必要擴展—flash存儲器，i2c接口主要負責通訊，該接口具有通訊速度較快，器件之間電氣部分設計較好等特點(diǎn)，可以使接口部分達到設計標準。

漢字的顯示原理

漢字一般是以點(diǎn)陣式存儲的，如16×16，24×24點(diǎn)陣，漢字的字模其實(shí)是漢字字形的圖形化，所謂16點(diǎn)陣字模，就是把漢字寫(xiě)在一個(gè)16×16的網(wǎng)格內，漢字的筆劃通過(guò)某網(wǎng)格時(shí)該網(wǎng)格就對應1，否則該網(wǎng)絡(luò )對應0，這樣，每一網(wǎng)絡(luò )均對應1或0，把對應1的網(wǎng)格連起來(lái)看，就是這個(gè)漢字，漢字就是這樣通過(guò)字節表示其點(diǎn)陣存儲在字符字庫中的，為了方便查找所需漢字的點(diǎn)陣，每個(gè)漢字都與一個(gè)雙字節的內碼一一對應，通過(guò)漢字的內碼可以計算出它的點(diǎn)陣起始字節?，F以16點(diǎn)陣為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，首先，可由內碼計算出他在漢字庫中的區位碼，其計算公式為：

bq=bn1-160

bw=bn2-160

式中，bq表示區碼，bw為表示位碼，而bn1和bn2則分別表示內碼的第一字節和內碼的第二字節。

當這些區位碼被計算出來(lái)之后，就可以用區位碼得到它在漢字庫中字模第一個(gè)字節的位置，即：

（bq×94+bw）×32

這樣，接下來(lái)就可以向連續讀出由32個(gè)字節組成的該字的點(diǎn)陣數據。

主要器件介紹

◇ 顯示模塊lm12864

lm12864是內置了hd61202u控制器的128×64點(diǎn)陣式液晶顯示器，lm12864的顯示區域被分為左右兩個(gè)區，均為64×64大小，左右區的選擇由csa和csb的組合來(lái)決定，當csa、csb的組合為01時(shí)，選擇左區，當二者的組合為10時(shí)，選擇右區，二者組合為00或11時(shí)均無(wú)效，lm12864內置的hd61202u為一可編程器件，通過(guò)對hd61202u控制器的編程可以實(shí)現液晶顯示器的各種功能，所有顯示功能均可由指令控制實(shí)現，本系統共有7條指令。

◇ flash存儲器

串行flash存儲器以其體積小、密度高、功耗低、操作易而備受青睞，本文簡(jiǎn)單介紹了megawin公司生產(chǎn)的flash存儲器mm36sb020e，mm36sb020e為2m×8bit串行flash，大小為256kbyte，接線(xiàn)方式可采用2線(xiàn)和3線(xiàn)制，器件的忙判斷可以由內部的狀態(tài)寄存器來(lái)判斷，也可以通過(guò)外部引腳busy來(lái)判斷，可以說(shuō)，該flash不僅操作十分簡(jiǎn)單，并且可以適用于多個(gè)設計方案。

通?？梢园褲h字庫放在flash里，典型的漢字庫可選用ucdos下的字庫，（如16點(diǎn)陣字庫hzk16），但需要256kb空間，讀取也很不方便，鑒于實(shí)際應用中需要的漢字非常少，因此可以自己制作小的漢字庫，在這個(gè)小字庫里只包含系統需要的漢字， 需要顯示某個(gè)漢字時(shí)，先算出它的區位碼，再求出點(diǎn)陣起始位置，接著(zhù)從flash中順序調出該字的點(diǎn)陣數據并存在緩沖區里，最后依次送往lcd顯示，以描出該字。

軟件設計

◇ 字庫制作和維護軟件設計

漢字庫可存儲在2線(xiàn)串行存儲器mm36sb020e中，該存儲器分為2048頁(yè)，每頁(yè)為128字節的存儲單元，且帶有128個(gè)字節的緩沖區，它有嚴格的時(shí)序和規定的命令格式，操作時(shí)可以通過(guò)其特有緩沖區（128字節）對其內部進(jìn)行讀或寫(xiě)，器件的智能顯示接口模塊通過(guò)i2c通訊接口從外部獲取漢字點(diǎn)陣庫的源數據，并根據漢字的區位碼確定其點(diǎn)陣信息在漢字庫中的存放位置，接著(zhù)把存儲器的點(diǎn)陣信息整頁(yè)讀出到緩沖區進(jìn)行修改，最后再寫(xiě)入存儲器，操作結束時(shí)，應清除新指令標志以免重復響應，字庫制作與維護的流程如圖2所示。

◇ 顯示軟件設計

lm12864中的顯示區共有64行，分為8頁(yè)，每頁(yè)8行，這樣就必須向兩頁(yè)中的對應列送數據，實(shí)際上，在寫(xiě)每個(gè)漢字時(shí)，一般先取字模的上16個(gè)字節并將其寫(xiě)在一頁(yè)中，再將字模的下16個(gè)字節寫(xiě)在下一頁(yè)中即可。共顯示流程如圖3所示。

結束語(yǔ)

本文所介紹的這種lcd智能顯示模塊不但能夠顯示數據，也能夠顯示中文文字和圖形，其顯示效果遠遠超過(guò)數碼管；隨著(zhù)其價(jià)格的不斷下降，該模塊無(wú)疑將被越來(lái)越多的智能系統所采用。