单片机与液晶显示

单片机与液晶显示第一页，共二十五页，2022年，8月28日4.4.4.2LCD液晶显示和接口液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。

1．LCD显示器简介

LCD显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其基本形态和结构却是大同小异。第二页，共二十五页，2022年，8月28日2、LCD显示器的特点液晶显示器有以下显著特点：

(1)低压微功耗：工作电压只有3～5V，工作电流只有几个uA。因此它成为便携式和手持仪器仪表的显示屏幕。

(2)平板型结构：LCD显示器内由两片平行玻璃组成的夹层盒，面积可大可小，且适合于大批量生产，安装时占用体积小，减小了设备体积。

(3)被动显示：液晶本身不发光，而是靠调制外界光进行显示。因此适合人的视觉习惯，不会使人眼睛疲劳。

(4)显示信息量大：LCD显示器，其像素可以做得很小，相同面积上可容纳更多信息。

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(5)易于彩色化。

(6)没有电磁辐射：在其显示期间不会产生电磁辐射，对环境无污染，有利于人体健康。

(7)寿命长：LCD器件本身无老化问题，寿命极长。

2．LCD显示器分类

通常可将LCD分为笔段型、字符型和点阵图形型。

(1)笔段型。笔段型是以长条状显示像素组成一位显示。该类型主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符。这种段型显示通常有六段、七段、八段、九段、十四段和十六段等，在形状上总是围绕数字“8”的结构变化，其中以七段显示最常用。它广泛用于电子表、数字仪表、笔记本计算机中。第四页，共二十五页，2022年，8月28日

(2)字符型。字符型液晶显示模块是专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。在电极图形设计上它是由若干个5×8或5×11点阵组成，每一个点阵显示一个字符。这类模块广泛应用于电话、专用显示面板(家电设备)等电子设备中。

(3)点阵图形型。点阵图形型是在一平板上排列多行和多列，形成矩阵形式的晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。这类液晶显示器可广泛用于图形显示，如游戏机、笔记本电脑和彩色电视等设备中。

LCD还有一些其它的分类方法。按采光方式可分为自然采光，背光源采光LCD。第五页，共二十五页，2022年，8月28日3.LCD的驱动方式1）静态驱动方式：静态驱动是逐个驱动所有段电极，所有字段电极和公用电极之间仅在显示时才施加电压。如LCD有n个字段，则需n+1条引线，其驱动电路也需要n+1条引线。如笔段显示器。2）时分割驱动方式：时分割驱动是把全段电极集分为数组，将它们分时驱动，即采用逐行扫描的方法显示所需要的内容。如点阵型LCD多采用方式。第六页，共二十五页，2022年，8月28日按LCD的显示驱动方式可分为静态驱动、动态驱动、双频驱动LCD。按控制器的安装方式可分为含有控制器和不含控制器LCD两类。含有控制器的LCD又称为内置式LCD。内置式LCD把控制器和驱动器用厚膜电路做在液晶显示模块印制底板上，只需通过控制器接口外接数字信号或模拟信号即可驱动LCD显示。因内置式LCD使用方便，简洁，在字符型LCD和点阵图形型LCD中得到了广泛应用。不含控制器的LCD还需另外选配相应的控制器和驱动器才能工作。4．8051与笔段型LCD的接口

第七页，共二十五页，2022年，8月28日LCD接口实例硬件接口电路：图4-19为六位液晶静态显示电路。典型显示子程序：设显示缓冲区为8031片内RAM的22H～27H六个单元依次放置六位分离的BCD码。LCD底极BP所需的方波信号由4047产生。第八页，共二十五页，2022年，8月28日图4-19六位LCD静态显示电路第九页，共二十五页，2022年，8月28日

5．8051与字符型LCD的接口字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母，数字，符号等的点阵型液晶显示模块。字符型液晶显示模块是由若干个5×8或5×11点阵块组成的字符块集。字符型液晶显示驱动控制器广泛应用于字符型液晶显示模块上。目前最常用的字符型液晶显示驱动控制器是HD44780U，最常用的液晶显示驱动器为HD44100及其替代品。如SMC1602A器件：可显示两行字符，显示容量为16*2个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机I/O口直接相连。结构：主要由HD44780、HD44100（或兼容电路）和几个电阻、电容等组成。第十页，共二十五页，2022年，8月28日字符型液晶显示模块在世界上是比较通用的，而且接口格式也是比较统一的，其主要原因是各制造商所采用的模块控制器都是HD44780U及其兼容品。不管它的显示屏的尺寸如何，它的操作指令及其形成的模块接口信号定义都是兼容的，所以，会使用一种字符型液晶显示模块，就会通晓所有的字符型液晶显示模块。

HD44780U由控制部，驱动部和接口部三部分组成。第十一页，共二十五页，2022年，8月28日控制部是HD44780U的核心，它产生HD44780U内部的工作时钟，控制着各功能电路的工作。控制部控制全部功能逻辑电路的工作状态，管理字符发生器CGROM和CGRAM，显示存储器DDRAM。HD44780U的控制部由时序发生器电路、地址指针计数器AC、光标闪烁控制电路、字符发生器、显示存储器和复位电路组成。

HD44780U的驱动部具有液晶显示驱动能力和扩展驱动能力，由并/串数据转换电路、16路行驱动器和16位移位寄存器、40路列驱动器和40位锁存器、40位移位寄存器和液晶显示驱动信号输出和液晶显示驱动偏压等组成。第十二页，共二十五页，2022年，8月28日

HD44780U的接口部是HD44780U与计算机的接口，由I/O缓冲器，指令寄存器和译码器，数据寄存器，“忙”标志BF触发器等组成。

HD44780U的指令系统共有8条指令，

6．字符型液晶显示模块接口电路

HD44780U可与单片机接口，由单片机输出直接控制HD44780U及其时序。HD44780U与液晶显示器连接方框图如图4.26所示。第十三页，共二十五页，2022年，8月28日图4.26HD44780U与液晶连接框图

第十四页，共二十五页，2022年，8月28日1、SMC1602A的引脚及其功能：采用并行接口方式，有16个引脚，各引脚的功能及使用方法如下：（1）Vss（引脚1）：电源地。（2）VDD（引脚2）：电源正极，接+5V电源。（3）VL（引脚3）：液晶显示偏压信号。（4）RS（引脚4）：数据/指令寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。（5）R/W（引脚5）：读/写选择端。高电平时为读操作，低电平时为写操作。（6）E（引脚6）：使能信号，下降沿触发。（7）D0~D7（引脚7~14）：I/O数据传输线。（8）BLA（引脚15）：背光源正极。（9）BLK（引脚16）：背光源负极。第十五页，共二十五页，2022年，8月28日2、SMC1602A的内部结构及工作原理如SMC1602A器件：可显示两行字符，显示容量为16*2个字符。带有背光源。采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机I/O口直接相连。结构：主要由HD44780、HD44100（或兼容电路）和几个电阻、电容等组成。HD44780：DDRAM，CGROM，CGRAM，IR，DR，BF，AC等大规模集成电路组成。第十六页，共二十五页，2022年，8月28日3、显示位与RAM的对应关系（地址映射）SMC1602A内部带有80*8bit的RAM缓冲区，显示位与RAM地址的对应关系如下表所示：显示位置序号123456……40DDRAM地址(HEX)第一行000102030405……39第二行404142434445……79两行显示位与DDRAM地址的对应关系第十七页，共二十五页，2022年，8月28日4、指令操作指令操作包括显示模式设置、显示开关控制、输入模式控制、数据指针设置、读/写数据、清屏、归位等方面。指令操作：指令名称控制信号指令代码功能RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0显示模式设置0000111000设置16*2显示，5*7点阵，8位数据接口显示开关控制0000001DCB设置显示、光标、闪烁开关输入模式控制00000001NS设置光标、显示画面移动方向读数据11数据从RAM中读取数据写数据10数据对RAM进行写数据清屏0000000001显示清屏：1数据指针清零；2所有显示清零回车0001000000显示回车，数据指针清零数据指针设置0080H+地址码（0-27H，40-4FH）设置数据地址指针第十八页，共二十五页，2022年，8月28日第十九页，共二十五页，2022年，8月28日汉字式LCDSMG12864：图形点阵液晶显示器。可完成图形显示，也可以显示8*4个（16*16点阵）汉字。第二十页，共二十五页，2022年，8月28日1、引脚及功能：引脚号引脚名称控制引脚功能描述VSS0电源地VDD+5.0V电源正极V0液晶显示器驱动电压RSH/L1：表示DB上是数据

0：表示DB上是指令5、R/WH/L1：E=1：数据DB0：E=10：数据IR或DR6、EH/LR/W=0；10锁存DBR/W=1；E=1表示DDRAM数据读到DB7~DB0第二十一页，共二十五页，2022年，8月28日1、引脚及功能：引脚号引脚名称控制引脚功能描述7-14、DB0-DB7数据线15、CS1H/LH：选择芯片IC1（右半屏）信号16、CS2H/LH：选择芯片IC2（左半屏）信号17、RSTH/L复位信号，低电平复位(1:正常，0：复位）18、VEE-10VLCD驱动负电压输出19、BLA+4.2VLED背光板正极20、BLKLED背光板负极第二十二页，共二十五页，2022年，8月28日2、SMG12864A的内部结构及工作原理由行驱动器/列驱动器及128*64全点阵液晶显示器组成。IC1IC2内藏负压电路１２８＊６４IC3ＤＢ０－ＤＢ７ＲＳＴＲＳ，Ｒ／W,ECS2CS1主要功能器件：指令寄存器ＩＲ：寄存指令码；ＲＳ＝０时Ｅ：１0指令码写入ＩＲ．数据寄存器ＤＲ：寄存数据；ＲＳ＝１０数据写入ＤＲ或Ｅ信号高电平作用下由ＤＲＤＢ；忙标志（ＢＦ）:显示控制触发器ＤＦＦ：显示开和关控制；ＸＹ地址计数器：Ｘ：高３位，页指针，指能由指令确定；Ｙ：低6位