液晶顯示與單片機的接口與編程方法 - 全文

　　引言

　　液晶顯示器（LCD）具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其它顯示器無法比擬的優(yōu)點，近幾年來被廣泛用于單片機控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。LCD 可分為段位式LCD、字符式LCD 和點陣式LCD。其中，段位式LCD 和字符式LCD 只能用于字符和數(shù)字的簡單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式LCD 不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動，動畫功能，分區(qū)開窗口，反轉(zhuǎn)，閃爍等功能，用途十分廣泛。本文介紹了點陣式液晶顯示器MGLS12864 與單片機的接口及編程的方法，同時介紹了創(chuàng)建8×16 字符和16×16 點陣漢字的方法，及常用的字符顯示和漢字顯示程序。

　　硬件設(shè)計

　　這里著重介紹液晶顯示器與單片機的接口技術(shù)。有關(guān)

　　MGLS12864 圖形液晶引腳功能及控制器HD61202的接口時序波形，可查看圖形液晶顯示器產(chǎn)品有關(guān)手冊。

　　單片機可以通過數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用存儲器訪問形式、I/O 設(shè)備訪問形式控制該液晶顯示模塊。本文以華邦公司的W78E58 為例，它是51 系列單片機兼容的微控制器，其內(nèi)部有32KB 的FLASH EEPROM，用戶編制的程序及需要顯示的英文字母、數(shù)字、漢字、曲線和圖形都可以存儲在里面，免去了擴展外部存儲器的麻煩，使得以W78E58 單片機為核心的控制系統(tǒng)電路更簡單。因此十分適用于液晶顯示。

　　MGLS12864 與W78E58 單片機接口電路如圖1 所示。該圖采用直接訪問方式，單片機通過低位地址A2控制CSA；A3 控制CSB，以選通液晶顯示屏上各區(qū)的控制器HD61202；同時W78E58 用地址A1 作為R/W 信號控制數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)流向；用地址A0 作為D/I 信號控制寄存器的選擇；E 信號由W78E58 的讀信號/RD 和寫信號/WR 合成產(chǎn)生；另外單片機的復(fù)位腳（9 腳）經(jīng)反相器后連接到液晶顯示器復(fù)位腳（17 腳/RST），當(dāng)單片機上電復(fù)位或手動復(fù)位時， 液晶顯示器同時也復(fù)位；從而實現(xiàn)了W78E58 對內(nèi)置HD61202圖形液晶顯示器模塊的電路連接。電路中LCD 電源控制端VO 是用來調(diào)節(jié)顯示屏灰度的，調(diào)節(jié)該端的電壓，可改變顯示屏字符、圖形的顏色深淺。

　　單片機對液晶顯示模塊的操作可分為兩部分，即左半屏和右半屏操作。下面是根據(jù)圖1 的連接確定對應(yīng)左半屏（前64×64）和右半屏（后64×64）操作地址：

　　CWADR1 EQU 0004H 左半屏寫指令代碼地址

　　DWADR1 EQU 0005H 左半屏寫顯示數(shù)據(jù)地址

　　CRADR1 EQU 0006H 左半屏讀狀態(tài)字地址

　　DRADR1 EQU 0007H 左半屏讀顯示數(shù)據(jù)地址

　　CWADR2 EQU 0008H 右半屏寫指令代碼地址

　　DWADR2 EQU 0009H 右半屏寫顯示數(shù)據(jù)地址

　　CRADR2 EQU 000AH 右半屏讀狀態(tài)字地

　　DRADR2 EQU 000BH 右半屏讀顯示數(shù)據(jù)地址

　　圖1 MGLS12864 與W78E58 接口圖

　　軟件設(shè)計

　　液晶控制器HD61202 一共有七條指令，從作用上可分為兩類，顯示狀態(tài)設(shè)置指令和數(shù)據(jù)讀／寫操作指令。詳見指令系統(tǒng)可查看圖形液晶顯示器產(chǎn)品有關(guān)手冊。顯示起始行設(shè)置中L5～L0 為顯示起始行的地址，取值在0-3FH（1-64 行）范圍內(nèi)。頁面地址設(shè)置中P2-P0 為選擇的頁面地址，取值范圍為0-7H，代表１-8 頁。列地址設(shè)置中C5-C0 為Ｙ地址計數(shù)器的內(nèi)容，取值在0-3FH（1-64 行）范圍內(nèi)。

　　顯示器上128 點×64 點，每８點為一字節(jié)數(shù)據(jù)，都對應(yīng)著顯示數(shù)據(jù)RAM（在HD61202 芯片內(nèi)），一點對應(yīng)一個bit，計算機寫入或讀出顯示存儲器的數(shù)據(jù)代表顯示屏上某一點列上的垂直8 點行的數(shù)據(jù)。D0 代表最上一行的點數(shù)據(jù)，D1 為第二行的點數(shù)據(jù)，……。，D7 為第八行的點數(shù)據(jù)。該bit=1 時該點則顯示黑點出來，該bit=0 時該點則消失。另外LCD 指令中有－條display ON/OFF 指令，display ON 時顯示RAM 數(shù)據(jù)對應(yīng)顯示的畫面；display OFF 則畫面消失，RAM 中顯示數(shù)據(jù)仍存在。

　　點陣字模文件的建立

　?。河捎贛GLS12864 液晶顯示器沒有內(nèi)部字符發(fā)生器，所以在屏幕上顯示的任何字符、

　　漢字等須自己建立點陣字模庫，然后均按圖形方式進行顯示。由于HD61202 顯示存儲器的特性，不能將計算機內(nèi)的漢字庫和其它字模庫提出直接使用，需要將其旋轉(zhuǎn)90 度后再寫入。點陣字模庫建立包括以下幾個方面：

　?。?） 建立8×16 點陣常用字符、數(shù)字、符號字模庫。

　　可選用計算機BIOS 中ASCII 的8×16 字模庫，所有字符按照ASCII 值從小到大升序排列。

　　asm{mov ax，1130h /*AH=11h—功能調(diào)用。裝入字庫至軟字庫 */

　　mov bh，6 /*AL=30h 取點陣信息 */

　　int 10h /*BH=6 取ROM8X16 點陣指針（VGA） */

　　mov ax，es /*出口：ES:BP 指向字庫指針 */

　　mov ascii_es，ax

　　mov ax，bp

　　mov ascii_bp，ax };

　　ascii_offset=ascii_bp+16*asciicode；

　　for（j=0;j《16;j++） buf［j］=peekb（ascii_es，ascii_offset+j）; /*讀16 字節(jié)點陣數(shù)據(jù)*/

　　for（m=0;m《16;m++） /*點陣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LCD 格式數(shù)據(jù)*/

　　{ if（m《8） { beginbyte= 7; shiftn=“7”;}

　　else { beginbyte=“15”; shiftn=“15”;}

　　for（j=0;j《8;j++）

　　ascii8x16［m］=（ascii8x16［m］+ （buf［beginbyte-j］》》（shiftn-m））&0x01）《《1;

　　} 也可選用UCDOS 的ASC16 文件做字模庫。ASC16 文件的字符為8×16 點陣。所有字符按照ASCII 值從小到大升序排列。計算字符首地址的公式：字符首地址=字符的ASCII 碼值×16+字模庫首地址。

　?。?） 建立所用到的16×16 點陣字模庫。漢字字符可選用UCDOS 的HZK16 文件做字模庫。HZK16 文件的字符為16×16 點陣。所有字符按照區(qū)位碼從小到大升序排列。計算漢字字符首地址的公式如下：漢字首地址=（（區(qū)碼-1）×94+位碼-1）×32。作者用C 語言編寫的讀取UCDOS 點陣字庫字模程序，完成字模讀取、

　　數(shù)據(jù)重新排列，并按MCS-51 匯編程序的要求寫成相應(yīng)格式的文本文件。

　　p=（（quma-1）*94+weima-1）*32;

　　cclibfile=“fopen”（“HZK16

　　”，“rb”）;

　　fseek（cclibfile，（long）p，SEEK_SET）;

　　fread（buf，sizeof（unsigned char），32，cclibfile）; /*讀32 字節(jié)點陣數(shù)據(jù)*/

　　for（m=0;m《32;m++）{ /*點陣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成LCD 格式數(shù)據(jù)*/

　　if（m《8） { beginbyte=“14”; shiftn=“7”;}

　　else if（ m》= 8 && m《16 ） { beginbyte=“15”; shiftn=“15”;}

　　else if（ m》=16 && m《24 ） { beginbyte=“30”; shiftn=“23”;}

　　else { beginbyte=“31”; shiftn=“31”;}

　　for（j=0;j《8;j++）

　　hzk16x16［m］=（hzk16x16［m］+ （buf［beginbyte-2*j］ 》》（shiftn-m））&0x01）《《1;

　　}

　?。?） 常用圖形（如產(chǎn)品商標(biāo)等）的點陣圖形的建立。對已有的圖形可采用掃描儀進行掃描，然后用圖形處理軟件進行處理，再將BMP 格式文件轉(zhuǎn)換成MCS-51 的匯編文件的格式。

　　以上所有的字模數(shù)據(jù)都存放在單片機W78E58 的程序存儲器中，如用到的漢字、圖形較多，可選用較大容量的程序存儲器。

　　通用子程序：通用子程序分左半屏、右半屏寫指令代碼子程序和寫顯示數(shù)據(jù)子程序。液晶顯示驅(qū)動器HD16202 內(nèi)部有個忙標(biāo)志寄存器，當(dāng)BF=1 時，表示內(nèi)部操作正在運行，不能接受外部數(shù)據(jù)或指令。下面子程序中設(shè)指令代碼寄存器為COMM，數(shù)據(jù)寄存器為DATA。

　　（COMM EQU 20H /*指令寄存器*/ DATA EQU 21H /*數(shù)據(jù)寄存器*/）

　?。?） 左半屏寫指令子程序

　　WR_CMD1： MOV DPTR，#CRADR1 ；/*讀狀態(tài)字口地址*/ WAIT1： MOVX A，@DPTR ；/* 讀狀態(tài)字 */

　　JB ACC.7，WAIT1 ；/*判忙標(biāo)志BF，如BF=1 忙，等待*/

　　MOV DPTR，#CWADR1 ；/*寫指令字口地址*/

　　MOV A，COMM ；/*取指令代碼*/

　　MOVX @DPTR，A ；/*寫指令代碼*/

　　RET

　?。?）左半屏寫數(shù)據(jù)子程序

　　WR_DATA1：MOV DPTR，#CRADR1 ；/*讀狀態(tài)字口地址*/

　　WAIT11： MOVX A，@DPTR ；/* 讀狀態(tài)字 */

　　JB ACC.7，WAIT11 ；/*判忙標(biāo)志BF，如BF=1 忙，等待*/

　　MOV DPTR，#DWADR1 ；/*寫數(shù)據(jù)字口地址*/

　　MOV A，DATA ；/*取數(shù)據(jù)/

　　MOVX @DPTR，A ；/*寫數(shù)據(jù)*/

　　RET

　　（3）右半屏寫指令子程序WR_CMD2 和右半屏寫數(shù)據(jù)子程序WR_DATA2 的編制同左半屏子程序相同，只是對應(yīng)口地址不同。

　　8X16 字符顯示子程序：MGLS12864 液晶顯示屏由二片HD61202 控制，LCD 顯示中應(yīng)盡量避免一個字符一半在左半屏顯示，另一半在右半屏顯示的情況。設(shè)列地址寄存器為COLUMN，頁地址寄存器為PAGE，要顯示的字符代碼寄存器為ASCIICODE，W78E58 內(nèi)RAM28H-RAM37H 共16 個字節(jié)存放8×16 的點陣數(shù)據(jù)，生成的8×16 點陣庫文件存放在單片機W78E58 存儲器中的首地址定義為ASCII_DOT816。

　　DISP_ASCII816： MOV DPTR，#ASCII_DOT816 ；8×16 點陣庫首地址

　　MOV A，ASCIICODE ；顯示字符代碼ASCIICODE

　　MOV B，#16 ；每個字符點陣占16 個字節(jié)

　　MUL AB ；計算顯示字符在字庫的首地址

　　ADD A，DPL

　　MOV DPL，A

　　MOV A，DPH

　　ADDC A，B

　　MOV DPH，A

　?。籑OV R0，#28H ；將點陣數(shù)據(jù)放到RAM28H-RAM37H

　　MOV R2，#00H

　　LP_MOVDOT16： MOV A，R2

　　MOVC A，@A+DPTR

　　MOV @R0，A ；如要將字符反顯（黑底白字），則讀出點

　　INC R0 ；陣數(shù)據(jù)后求反放入單片機的RAM 中

　　INC R2

　　CJNE R2，#16，LP_MOVDOT16

　?。?/p>

　　PUSH COLUMN

　　MOV A，COLUMN ；顯示列數(shù)COLUMN 是否在右半屏

　　CJNE A，#64，ASCII_IF64

　　ASCII_IF64： JNC ASCII_YGE64

　　MOV DPTR，#CWADR1 ；在左半屏?xí)r，選擇左半屏寫指令代碼地址

　　CLR FIRST0_SECOND1_BIT ；左半屏列數(shù)標(biāo)志BIT=0

　　SJMP ALL_COLUMN

　　ASCII_YGE64： CLR C

　　SUBB A，#64

　　MOV COLUMN，A

　　MOV DPTR，#CWADR2 ；在右半屏?xí)r，選擇右半屏寫指令代碼地址

　　SETB FIRST0_SECOND1_BIT ；右半屏列數(shù)標(biāo)志BIT=1

　　ALL_COLUMN： MOV A，PAGE

　　ADD A，#10111000B ；設(shè)置頁地址命令

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV A，COLUMN ；設(shè)置列地址命令

　　ADD A，#01000000B

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，DWADR1 ；根據(jù)左右半屏列數(shù)標(biāo)志，選擇寫顯示數(shù)據(jù)地址

　　JNB FIRST0_SECOND1_BIT，ALLMOV1

　　MOV DPTR，DWADR2

　　ALLMOV1： MOV R0，#28H

　　MOV_8BYTE1： MOV A，@R0

　　MOVX @DPTR，A ；寫顯示數(shù)據(jù)

　　NOP

　　INC R0

　　CJNE R0，#30H，MOV_8BYTE1

　　MOV DPTR，#CWADR1

　　JNB FIRST0_SECOND_BIT，ALLMOV2

　　MOV DPTR，#CWADR2

　　ALLMOV2： MOV A，PAGE

　　INC A ；頁地址加1

　　ADD A，#10111000B

　　MOVX @DPTR，A ；設(shè)置頁地址命令

　　MOV A，COLUMN ；設(shè)置列地址命令

　　ADD A，#01000000B

　　MOVX @DPTR，A

　　MOV DPTR，DWADR1；根據(jù)左右半屏列數(shù)標(biāo)志，選擇寫顯示數(shù)據(jù)地址

　　JNB FIRST0_SECOND1_BIT，ALLMOV3

　　MOV DPTR，DWADR2

　　ALLMOV3： MOV R0，#30H

　　MOV_8BYTE2： MOV A，@R0

　　MOVX @DPTR，A ；寫顯示數(shù)據(jù)

　　INC R0

　　CJNE R0，#38H，MOV_8BYTE2

　?。?/p>

　　POP COLUMN

　　RET

　　16×16 漢字顯示子程序：16×16 漢字顯示子程序與8X16 字符顯示子程序基本相同。不同在于每次寫32 字

　　節(jié)顯示數(shù)據(jù)，可定義W78E58 內(nèi)RAM28H-RAM47H 共32 個字節(jié)存放16×16 的點陣數(shù)據(jù)，生成的16×16 點陣庫文件存放在單片機W78E58 存儲器中的首地址定義為HZK_DOT16X16。具體程序略，讀者如需要可來函索取。

　　結(jié)語

　　本文在介紹液晶顯示模塊與單片機接口的同時，采用了新穎的改造方案以解決應(yīng)用中的問題。由于節(jié)省了單片機口線，使系統(tǒng)資源得到了充分利用。可顯示漢字、字符和圖形，使人機界面更為美觀、易讀。其它如8×8 西文點陣字庫及圖形的建立和顯示可參照上面介紹的方法來編寫程序。由于各種液晶顯示模塊的接口基本相同，因此本文所討論的內(nèi)容也適用于其它型號的液晶顯示模塊。液晶顯示較其它顯示終端有許多優(yōu)點：功耗低且字型美觀、可用集成電池供電，便于攜帶等。相信它將得到越來越廣泛的使用。