第九章LCD显示器原理及应用

-,*,-,2,项目实施已具备的条件,(,研究基础,负责人,科研团队,),3,项目完成后预期的成果、水平及主要验收考核指标,1,4,项目的立项背景和意义及国内外现状和发展趋势,项目的主要研究内容及创新点,5,项目完成后对推动所在学科的建设,人才培养情况,6,项目实施进度及科技计划资金的支出预算,第九章,LCD,显示器原理及应用,液晶显示器,（,LCD,）具有体积小、重量轻、功耗低、可以显示图形图像、便于用集成电路直接驱动、易于实现全彩色等特点，因此在仪器仪表、便携工具、监控系统及消费电子等领域有着广泛的应用。,液晶显示器分为,段式、字符式、点阵式,等。段式只能显示固定的一些符号或字符，价格低廉；,字符式,可以显示数字和字符，驱动方便，但无法显示汉字。,点阵式,可以显示汉字，但价格较高。汉字液晶显示器又分为,带字库和不带字库,的两种。,9.1,液晶显示模块的原理,图,9-1,是字符型液晶显示器（不能显示汉字）原理，字框中显示了字码,ABC,；我们现在看到的图形和实际见到的有些相似，但是有很大的差别，这些字码的显示是通过在方格中依次连接所得，拼凑成一个个字符；液晶显示屏的原理和数码管的相同，即,这些方格在这里的作用相当于一个个,LED,灯相互拥簇在一起,；在这里可以称方格为“数码管”；通过控制“数码管”的通断就可以显示出不同的字符或数字。每个字符占据,8,个方格的宽度,，,11,个方格的高度，即,11,行,8,列,，但并不是显示一个字符一定要用,11,行,8,列，也可以是,7,行,5,列等。当然，数字液晶屏不能够显示汉字，因为所占据的位数不同。,图,9-1,字符液晶显示器原理,汉字液晶屏的显示原理也是如此，如图,9-2,的“大”字所示。大部分汉字液晶屏的驱动芯片是与液晶屏集成在一起的，统称为液晶模块，无须外加驱动，但不同的驱动芯片，其驱动方式和程序也不同，所以在使用液晶模块之前首先要了解其驱动模式。,通常汉字显示屏要比数字显示屏占据的空间大，每个汉字的显示由,16,行,16,列组成,。以汉字液晶显示器为例，描述一个汉字的点阵数据需要,32,个字节，因为一个字节占,8,个位，所以一个位正好描述液晶屏上一个点是否点亮。例如，,假设“,1,”,表示某个点是亮的，“,0,”,表示某个点是不亮的，,那么下图中“大”字的第一行可以用二进制表示为：,0000,，,0001,，,0000,，,0000,，即,0 x01,和,0 x00,两个字节。同理，可以推出“大”字其他行的二进制表示。明显，如果显示一个汉字，则需要用,32,个字节的数据来描述。,汉字液晶又分为,点阵型和字库型,，点阵型既可以显示汉字、又可以显示图形，而字库型只能显示汉字及字符，无法显示图形，但驱动方便。液晶屏的大小也有很大差异，典型的汉字液晶一般有,12232,、,12864,、,19264,和,240128,等。在实际应用中，要根据所要显示的内容、成本及信息的多少来选择液晶显示器。,图,9-2,汉字液晶屏显示原理,9.2,字符型液晶显示器,RT1602C,字符型液晶显示器是一种用,5,7,点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为,1,行,16,个字、,2,行,16,个字、,2,行,20,个字等，最常用的为,2,行,16,个字,，,RT1602C,液晶模块就属于此类型。,9.1,液晶显示器模块的原理,一字符型液晶显示模块,RT-1602C,的外观与引脚,显示容量：,162,个,字符,；工作电流,2.0mA(5.0V),；字符尺寸：,2.954.35mm,。,RT-1602C,采用标准的,16,脚接口，各引脚情况如下：,第,1,脚：,VSS,为电源地,第,2,脚：,VDD,为,+5V,电源,第,3,脚：,VL,为液晶显示偏压信号,第,4,脚：,RS,为数据,/,命令选择端，,高电平,时选择,数据寄存器,、,低电平,时选择,指令寄存器,。,第,5,脚：为读,/,写选择端，,高电平,时进行,读操作,，,低电平,时进行,写操作,。当,RS,和,共同为低电平,时可以,写入指令,【,或者显示地址,】,，当,RS,为低电平，,为高电平时可以读忙信号，当,RS,为高电平，为低电平时可以写入数据。,第,6,脚：,E,端为使能端,，当,E,端由高电平跳变成低电平时（负跳变），液晶模块执行命令。,第,7,14,脚：,D0,D7,，为,8,位双向数据总线，与单片机的数据总线相连，三态。,第,15,脚：,BLA,，背光电源，通常为,5V,，并联一个电位器，调节背光亮度。,第,16,脚：,BLK,，背光电源地。,RS,寄存器及操作,0,0,指令寄存器,写入,0,1,忙信号和地址计数器,读出,1,0,数据寄存器,写入,1,1,数据寄存器,读出,二字符型液晶显示模块,RT-1602C,的内部结构,液晶显示模块,RT-C1602C,的内部结构可以分成三部分：一为,LCD,控制器，二为,LCD,驱动器，三为,LCD,显示装置，如图所示：,控制器采用,HD44780,，驱动器采用,HD44100,。,HD44780,是,集控制器，驱动器于一体,，专用于字符显示控制驱动集成电路。,HD44100,是作,扩展显示字符位,的。,HD44780,是字符型液晶显示控制器,的代表电路。,HD44780,集成电路的特点：,1,、可选择,57,或,510,点字符。,2,、,HD44780,不仅作为控制器而且还具有驱动,4016,点阵液晶像素的能力，并且,HD44780,的驱动能力可通过外接驱动器扩展,360,列驱动。,HD44780,可控制的字符高达每行,80,个字，也就是,5X80=400,点，,HD44780,内藏有,16,路行驱动器和,40,路列驱动器，所以,HD44780,本身就具驱动有,1640,点阵,LCD,的能力（,即单行,16,个字符或两行,8,个字符,）。如果在外部加一,HD44100,外扩展多,40,路,/,列驱动，则可驱动,162LCD,3,、,HD44780,的显示缓冲区,DDRAM,、字符发生存储器（,ROM,）及用户自定义的字符发生器,CGRAM,全部内藏在芯片内。,HD44780,有,80,个字节的显示缓冲区，分两行，地址分别为,00H27H,，,40H67H,，它下实际显示位置的排列顺序跟,LCD,的型号有关，液晶显示模块,RT-1602C,的显示地址与实际显示位置的关系如图所示。,4,、,HD44780,具有,8,位数据和,4,位数据,传输两种方式，可与,4/8,位,CPU,相连。,5,、,HD44780,具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动，闪烁等显示功能。,HD44780,内部的字符发生存储器（,ROM,）已经存储了,160,个不同的点阵字符图形，如图所示：,这些,字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,，每一个字符都有一个固定的代码。比如数字“,1”,的代码是,00110001B,（,31H,），又如大写的英文字母“,A”,的代码是,01000001B,（,41H,），可以看出英文字母的代码与,ASCII,编码相同。要显示“,1”,时，只需将,ASCII,码,31H,存入,DDRAM,指定位置，显示模块将在相应的位置把数字“,1”,的点阵字符图形显示出来，,就可以看到数字“,1,”,。,三指令格式与指令功能,LCD,控制器,HD44780,内有多个寄存器，通过,RS,和,R/W,引脚共同决定选择哪一个寄存器，选择情况如表：,RS,寄存器及操作,0,0,指令寄存器写入,0,1,忙标志和地址计数器读出,1,0,数据寄存器写入,1,1,数据寄存器读出,总共有,11,条指令，它们的格式和功能如下：,RS,和 引脚上的电平决定对寄存器的选择和读,/,写，,DB7,DB0,决定命令功能。,9.2.3 RT1602C,与单片机接口及程序,图,9-3,是,RT1602C,与单片机接口的具体连接方式，,RT1602C,液晶连接插槽位,JP4,。在使用液晶时，在第三引脚连接了一个,10K,的电位器用来调整对比度，若程序运行后液晶无显示，则可调整此电位器。,图,9-3 1602,与单片机接口,1602,液晶模块的驱动程序编制如下：（功能为：用定时器实现一个时钟，并用,1602,液晶模块显示时间及提示信息，从中读者可以体会液晶驱动程序的编制方法）,.,#include,#define uchar unsigned char,#define uint unsigned int,sbit rs=P36;/,定义寄存器选择位,sbit rw=P37;/,定义读写控制线,sbit ep=P27;/,定义使能端,code uchar mayuan=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;,code uchar aa=The total times is:;,uchar i,hour,minute,second,k=0;,void putchar(uchar weizhi,uchar da);/,显示一个字符的函数,void delay(uchar);/,延时函数,void lcd_wcmd(uchar);/,写入指令数据到,LCD,bit lcd_bz(void);/,测试,LCD,忙碌状态,void lcd_pos(uchar);/,设定显示位置,void lcd_wdat(uchar);/,写入字符显示数据到,LCD,void display(uchar,uchar*);/,显示一个字符串的函数,void lcd_init(void);/,液晶初始化函数,void showtime(uchar,uchar,uchar);/,显示时间函数,void time_init(void);/,定时时间初始化函数,main(),delay(10);,lcd_init();/,初始化,LCD,time_init();/,定时器初始化,display(0 x00,aa);/,第一行显示,The total times is:,while(1),if(k!=second)/,控制每一秒显示一次,k=second;,showtime(hour,minute,second);,void delay(uchar ms)/,延时子程序,uchar i;,while(ms-),for(i=0;i250;i+);,bit lcd_bz()/,测试,LCD,忙碌状态,bit result;,rs=0;,rw=1;,ep=1;,result=(bit)(P0,ep=0;,return result;,void lcd_wcmd(uchar cmd)/,写入指令数据到,LCD,while(lcd_bz();/,等待液晶空闲,rs=0;,rw=0;,ep=0;,P0=cmd;,ep=1;,ep=0;,void lcd_pos(uchar pos)/,设定显示位置,lcd_wcmd(pos|0 x80);,void lcd_wdat(uchar dat)/,写入字符显示数据到,LCD,while(lcd_bz();/,等待液晶空闲,rs=1;,rw=0;,ep=0;,P0=dat;,ep=1;,ep=0;,void lcd_init()/LCD,初始化设定,lcd_wcmd(0 x38);/,功能设置：,4,位总线，双行显示，,5x7,的点阵字符（参指令,6,）,delay(1);,lcd_wcmd(0 x01);/,清除,LCD,的显示内容（参指令,1,）,delay(1);,lcd_wcmd(0 x06);/,入口模式设置：光标右移，文字不移（参指令,3,）,delay(1);,lcd_wcmd(0 x0c);/,入口模式设置：开显示，无光标，光标不闪烁（参指令,4,）,delay(1);,/*,以下是在,LCD,上显示数组数据的函数。先写显示地址，后写显示数据。其中,pos,为写入的位置，,q,指向要写入的数据所在的数组,*,/,void display(uchar pos,uchar*q),