圖形點(diǎn)陣式LCD240128A液晶顯示模塊的控制集成電路的研究

1 模塊簡介

液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。英文名稱叫“LCD Module”，簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。實(shí)際上它是一種商品化的部件。根據(jù)我國有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：只有不可拆分的一體化部件才稱為“模塊”，可拆分的叫作“組件”。所以規(guī)范的叫法應(yīng)稱為“液晶顯示組件”。但是由于長期以來人們都已習(xí)慣稱其為“模塊”。

圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊具有尺寸小、功耗小、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可顯示各種圖像與文本信息，因此在電子儀器中得到廣泛的應(yīng)用。

LCD240128A是熱致液晶STN型圖形點(diǎn)陣式顯示模塊，它由STN型液晶板、液晶顯示控制器、液晶驅(qū)動(dòng)器、背光板等組成，圖1所示是LCD240128A模塊的結(jié)構(gòu)框圖。它的整屏尺寸為114×104mm，有240×128點(diǎn)，可顯示16點(diǎn)陣漢字15×8個(gè)，亦可顯示各種圖形。因此，在智能式電子儀器中，LCD240128A可用來作為顯示器，以顯示各種圖形和文本信息。LCD240128A液晶模塊內(nèi)有T6963A液晶驅(qū)動(dòng)控制器，該模塊的外部接口引腳定義如表1所列。

表1 LCD240128A的引腳定義

T6863A內(nèi)部含有共128字節(jié)的字符發(fā)生器CGROM，可外接8k（最大為128k）字節(jié)的RAM作為外部的顯示緩沖區(qū)及字符發(fā)生器CGRAM，并允許MPU訪問顯示緩沖區(qū)，甚至還可進(jìn)行位操作。

根據(jù)T6963A的特性設(shè)計(jì)出的LCD240128A模塊與AT89S58單片機(jī)的接口電路如圖2所示。

在圖2中，AT89S58單片機(jī)作為控制液晶模塊MPU，擴(kuò)展在16k字節(jié)EPROM27128用于存放16點(diǎn)陣漢字的字模數(shù)據(jù)，AT89S58與外部數(shù)據(jù)及指令的效換采和8255作為I/O通道。

從圖2可以看出，液晶模塊的控制指令端口為4FFFH，數(shù)據(jù)端口為4FFEH，可通過電位器P1來調(diào)整液晶的顯示效果。

點(diǎn)陣圖形液晶模塊的特點(diǎn)是點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔。因此可以顯示了連續(xù)、完整的圖形。由于它也是有X-Y矩陣像素構(gòu)成的，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符。

2 控制命令

為了更好地闡述LCD240128A的控制方法，這里先介紹T6963A的指令。

T6963A的指令格式為：數(shù)據(jù)1+數(shù)據(jù)2+指令字節(jié)，但是，有的指令只含有一個(gè)數(shù)據(jù)或根本就沒有數(shù)據(jù)。而LCD240128A模塊選擇的是單屏結(jié)構(gòu)、每行最大為80個(gè)字節(jié)、總行數(shù)為16的顯示模式。

為了確保每條指令的正確執(zhí)行，有必要在執(zhí)行指令前，先分析一下模塊的狀態(tài)字：

2.1 地址指令設(shè)置命令

地址指令設(shè)置命令主要包括如下三種設(shè)置：

（1）設(shè)置光標(biāo)位置：D1+D2+21H;

其中D1為光標(biāo)離液晶屏左上角的橫向字符數(shù)；D2為光標(biāo)離液晶屏左上角的縱向字符數(shù)。

（2_設(shè)置CGRAM的位置：D1+00H+22H;

此指令中D1的有效位為低5位，用于設(shè)置2kCGRAM在8k顯示RAM中的高5位地址，中間8位為字符代碼，低3位為字符8×8點(diǎn)陣行計(jì)數(shù)值。

（3）設(shè)置當(dāng)前要操作的單元：D1+D2+24H

其中D1為地址的低字節(jié)，D2為高字節(jié)。

2.2 顯示區(qū)域設(shè)置命令

顯示區(qū)域設(shè)置命令主要是對文本區(qū)首址和每行字符數(shù)以及圖形區(qū)的首址和每行字符數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

（1）設(shè)置文本顯示區(qū)的首址：D1+D2+40H

其中D1為低字節(jié)，D2為高字節(jié)，地址對應(yīng)于顯示屏左上角的字符位。

（2）設(shè)置文本區(qū)的每行字符數(shù)：D1+00H+41H

（3）設(shè)置圖形區(qū)首址：D1+D2+42H

其中D1為地址的低字節(jié)，D2為高字節(jié)。

（4）設(shè)置圖形區(qū)每行字符數(shù)：D1+00H+43H

2.3 設(shè)置顯示方式

設(shè)置顯示方式的格式為：1 0 0 0 N3 N2 N1 N0

各位的意義如下：

N3-字符發(fā)生器選擇位，當(dāng)N3=1時(shí)，選擇CGRAM，字符代碼為00H~FFH，字節(jié)空間為2k;當(dāng)N3=0時(shí)，選擇CGROM，字符代碼為00H~7FH.

通過N2、N1和N0的不同組合可對合成顯示方式進(jìn)行選擇，選擇方式如表2所列。只有當(dāng)文本方式和圖形方式均打開時(shí)，上述合成顯示方式的設(shè)置才有效。

表2 合成顯示方式選擇

2.4 設(shè)置顯示狀態(tài)

顯示狀態(tài)指令模式為：1 0 0 1 N3 N2 N1 N0

其中：N0為光標(biāo)閃爍位，1為可以，0為禁止；

N1為為光標(biāo)顯示，1為可以，0為禁止；

N2為文本顯示，1為可以，0為禁止；

N3為圖形顯示，1為可以，0為禁止。

2.5 光標(biāo)形狀選擇

光標(biāo)形狀選擇指令格式為：1 0 1 0 0 N2 N1 N0

光標(biāo)形狀為8點(diǎn)（列）×N點(diǎn)（行），其中N的值由N0~N2決定。

2.6 設(shè)置數(shù)據(jù)自動(dòng)讀/寫方式

該指令包括B0H，B1H和B2H（B3H）等。其中：

B0H表示自動(dòng)寫；B1H表示自動(dòng)讀；B2H為結(jié)束自動(dòng)方式。

該指令的格式為：D1+指令字節(jié)，意義如下：

D1+C0H：表示數(shù)據(jù)寫，地址加1;

C1H：表示數(shù)據(jù)讀，地址加1;

D1+C2H：表示數(shù)據(jù)寫，地址減1;

C3H：表示數(shù)據(jù)讀，地址減1;

D1+C4H：表示數(shù)據(jù)寫，地址不變；

C5H：表示數(shù)據(jù)讀，地址不變。

有了上述指令，我們就可開始下一步的軟件設(shè)計(jì)，至于T6963A的更詳細(xì)說明，請參考文獻(xiàn)［1］。

3 控制軟件

該控制軟件主要討論液晶模塊的初始化、CGROM中字符的顯示、CGRAM的設(shè)置以及漢字與圖形的顯示等。

3.1 初始化與準(zhǔn)備工作

以下為狀態(tài)檢測程序：

STA1:LCALL STATE

JNB ACC.0，STA1 ;指令讀寫狀態(tài)

JNB ACC.1，STA1 ;數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài)

RET

STA2:LCALL STATE

JNB ACC.2，STA2 ;數(shù)據(jù)自動(dòng)讀狀態(tài)

RET

STA3:LCALL STATE

JNB ACC.3，STA3 ;數(shù)據(jù)自動(dòng)寫狀態(tài)

RET

STA6:LCALL STATE

JB ACC.6，ERR ;屏讀/拷貝狀態(tài)

RET

;- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

ERR_;LJMP ERR ;出錯(cuò)處理程序

;- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

;

STATE:MOV DPTR，#4001H

MOVX A，@DPTR

RET

在下面的寫指令與數(shù)據(jù)程序中，R2為數(shù)據(jù)D1，R3為數(shù)據(jù)D2，R4為指令字節(jié)；

;

WR2:LCALL STA1 ;有D1與D2

MOV A，R2

LCALL WRD

WR1:LCALL STA1 ;無D1，

MOV A，R3

LCALL WRD

WR0:LCALL STA1 ;無D1與D2，

MOV A，R4

AJMP WR00

WRD:MOV DPTR，#4000H

WR00:MOVX @DPTR，A

RET

;

以下是讀數(shù)程序：

;

RD_:LCALL STA1

MOV DPTR，#4000H

MOVX A，@DPTR

RET

;

有關(guān)硬件的初始化，LCD240128A在模塊制造時(shí)就已做了如下選擇：

FS=0，用于選擇8×8點(diǎn)陣；

MD2=0，MD3=0確定了每行最大字符數(shù)為80;

MDS=1，MD0=0，MD1=0，確定了總行數(shù)為16;

下面為軟件的初始化程序：

INITATION:LCALL CLR_

MOV R2，#0 ;建立文本區(qū)首址

MOV R3，#0 ;為00H

MOV R4，#40H

LCALL WR2

MOV R2，#1EH ;設(shè)置文本區(qū)寬度

MOV R3，#0 ;為30

MOV R4，#41H

LCALL WR2

;

MOV R2，#00H ;設(shè)置圖形區(qū)首址

MOV R3，#00H

MOV R4，#42H

LCALL WR2

MOV R2，#1EH ;設(shè)置圖形區(qū)寬度

MOV R3，#0

MOV R4，#43H

LCALL WR2

MOV R4，#0A0H

LCALL WR0 ;設(shè)置光標(biāo)形狀

MOV R4，#98H ;打開文本與圖形方式

LCALL WR0

MOV R4，#80H ;采用邏輯“或”

LCALL WR0

RET

;

CLR_; MOV R2，#0 ;清RAM單元

MOV R3，#0

MOV R4，#24H

LCALL WR2

MOV R4，#0B0H ;設(shè)置自動(dòng)寫

LCALL WR0

MOV R2，#1FH

;

CLR1： MOV R3，#0FFH

CLR2： LCALL STA3

CLR A ;寫入0

LCALL WRD

DJNZ R3，CLR2

DJNZ R2，CLR1

MOV R4，#0B3H ;結(jié)束自動(dòng)寫

LCALL WR0

RET

;

CLR_:MOV R2，#0 ;清RAM單元

MOV R3，#0

MOV R4，#24H

LCALL WR2

MOV R4，#0B0H ;設(shè)置自動(dòng)寫

LCALL WR0

MOV R2，#1FH

;

CLR1： MOV R3，#0FFH

CLR2： LCALL STA3

CLR A ;寫入0

LCALL WRD

DJNZ R3，CLR2

DJNZ R2，CLR1

MOV R4，#0B3H ;結(jié)束自動(dòng)寫

LCALL WR0

RET

;

3.2 CGROM中的字符顯示

在1k字節(jié)的CGROM中，含有以下00H~7FH為字符代碼的常用字母與符號(hào)。并于它們的顯示程序可以描述如下，這里以顯示：“OK！”為例：

3.3 圖形方式下顯示漢字

可以很方便地從計(jì)算機(jī)中提取點(diǎn)陣式的漢字字模，并按左上，左下，右上，右下的順序，把字模保存在程序ROM中，下面以占用32個(gè)字節(jié)的漢字16點(diǎn)陣“交”字為例如以說明：

下面這個(gè)子程序，可以顯示一個(gè)漢字“交”，通過調(diào)用該子程序，即可顯示一組語句，具體說明如下：

;R2，R3，R4，R5，A

HZDISP:MOV DPTR，#HK0

MOV B，#20H

MUL AB

ADD A，DPL

MOV DPL，A

MOV A，B

MDDC A，DPH

MOV DPH，A

push dph

push dp1

MOV R2，#10H

MOV A，#00H ;指向字模的左半部地址

HZD1:pop dp1

Pop dph

MOV R5，A

MOVC A，@A+DPTR

Push dph

Push dp1

MOV R3，A

MOV R4，#0C0H

LCALL WR1

pop dp1

pop dph

MOV A，R5

ADD，A，#10H ;指向字模的右半部地址

MOVC A，@A+DPTR

PUSH DPH

PUSH DPL

;

MOV R3，A

LCALL WR1

MOV A，R2

MOV R3，A

;改變顯示指針，

MOV R2，#1CH

MOV R4，#0C1H

HZD2:LCALL WR0

DJNZ R2，HZD2

;

MOV A，R3

MOV R2，A

MOV A，R5

INC A

DJNZ R2，HZD1

pop dp1

pop dph

RET

在TA6963A的控制指令中，有一個(gè)位操作指令，格式為：1 1 1 1 D3 D2 D1 D0

格式中的D2D1D0用于確定要操作的是0~7位某一位，D3確定該位為1或0.該指令可對當(dāng)前顯示地址指針?biāo)傅娘@示單元中的數(shù)據(jù)的任一位寫“0”或?qū)憽?”。有了這個(gè)指令，欠就可以很方便地設(shè)置點(diǎn)或清除點(diǎn)，從而達(dá)到顯示任意曲線或圖案的目的。

4 結(jié)語

利用LCD240128A液晶模塊可以增加系統(tǒng)的可讀性。本文就其基本的控制軟件與電路作為分析。當(dāng)然，液晶模塊的控制集成電路有很多種，各套指令也有一定的差異，但其基本思想都有很多相似的地址。