基于單片機(jī)的HT1621液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)單片機(jī)控制的智能化設(shè)備對(duì)人機(jī)對(duì)話接口簡(jiǎn)單、便捷的要求，采用段式液晶顯示模塊HT1621D與單片機(jī)STC89C52進(jìn)行液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，闡述了該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程，并給出了硬件接口和軟件流程圖。該液晶顯示系統(tǒng)具有硬件電路簡(jiǎn)單可靠、I／O口線占用少、顯示穩(wěn)定、功耗低、界面友好、程序編寫簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)踐中取得很好的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：液晶顯示；單片機(jī)；HT1621；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)

0 引言
    在以單片機(jī)為核心的微控制系統(tǒng)中，單片機(jī)與顯示器件的接口是一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，具體工作包括選擇顯示器件的類型，接口采用串行方式還是并行方式等問(wèn)題。液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、重量輕、超薄、可視面積大，畫面效果好、分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)
等許多其他顯示器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，近幾年來(lái)被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)控制的智能儀器、儀表和低功耗電子系統(tǒng)中。本文針對(duì)單片機(jī)控制的智能化工業(yè)設(shè)備對(duì)人機(jī)對(duì)話接口簡(jiǎn)單、便捷的要求，詳細(xì)討論段式液晶模塊HT1621D與單片機(jī)STC89C52的一種硬件接口電路和軟件編程方法。

1 HT1621液晶模塊與STC89CS2單片機(jī)
    HT1621是128點(diǎn)內(nèi)存映像和多功能的LCD驅(qū)動(dòng)器，HT1621的軟件配置特性使它適用于多種LCD應(yīng)用場(chǎng)合，包括LCD模塊和顯示子系統(tǒng)。靜態(tài)顯示內(nèi)存RAM以32×4位的格式儲(chǔ)存所顯示的數(shù)據(jù)。RAM的數(shù)據(jù)直接映像到LCD驅(qū)動(dòng)器，可以用READ，WRITE和READ-MODIFY-WRITE命令訪問(wèn)。HT1 621D引腳圖如圖1所示。

    各引腳功能如下：
    ：片選輸入，接一上拉電阻。當(dāng)為高電平，讀寫HT1621的數(shù)據(jù)和命令無(wú)效，串行接口電路復(fù)位；當(dāng)為低電平和作為輸入時(shí)，讀寫HT1621的數(shù)據(jù)和命今有效。
    ：READ脈沖輸入，接一上拉電阻。在信號(hào)的下降沿，HT1621內(nèi)存的數(shù)據(jù)被讀到DATA線上，主控制器可以在下一個(gè)上升沿時(shí)鎖存這些數(shù)據(jù)。
    ：WRITE脈沖輸入，接一上拉電阻。在信號(hào)的上升沿，DATA線上的數(shù)據(jù)寫到HT1621。
    DATA：外接上拉電阻的串行數(shù)據(jù)輸入／輸出。
    VSS：負(fù)電源；地。
    VLCD：LCD電源輸入。
    VDD：正電源。
    ：時(shí)基或看門狗定時(shí)器溢出標(biāo)志，NMOS開漏輸出。
    BZ：聲音頻率輸出。
    COM0～COM2：LCD公共輸出口。
    SEG1～SEG31：LCD段輸出口。
    STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，最突出的優(yōu)點(diǎn)是片內(nèi)集成了8 KB可重復(fù)編程的FLASH程序存儲(chǔ)器。具有ISP功能，可直接通過(guò)串口下載用戶程序，方便調(diào)試程序，內(nèi)部8 KB的FLASH E2PROM使用戶編制的程序及需要顯示的字母、數(shù)字、漢字和圖形都可以存儲(chǔ)在里面，免去了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器的麻煩，使以STC89C52單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，十分適用于液晶顯示，在智能儀器、儀表和低
功耗電子產(chǎn)品中被廣泛選用。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
    考慮到單片機(jī)的外圍擴(kuò)展電路盡可能少，硬件結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好。如果液晶顯示器的8位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)采用并行接口的話，數(shù)據(jù)線就占用了8位，再加上其他的一些控制線，將占用較多的I／O口線，因此在很多儀器儀表的應(yīng)用中，將液晶顯示器的8位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)通過(guò)串行輸入并行輸出器件進(jìn)行串行接口，實(shí)現(xiàn)實(shí)用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸方式。HT1621與微控制器之間只需三根線進(jìn)行連接，即將HT1621的三個(gè)管腳，DATA和分別與單片機(jī)的P3．4，P3．3和P3．5相連。
    HT1621D只有四根管腳用于接口，管腳用于初始化串行接口電路和結(jié)束主控制器與HT1621之間的通訊。管腳設(shè)置為“1”時(shí)，主控制器和HT1621之間的數(shù)據(jù)和命令無(wú)效并初始化。在產(chǎn)生模式命令或模式轉(zhuǎn)換之前，必須用一個(gè)高電平脈沖初始化HT1621的串行接口。管腳DATA是串行數(shù)據(jù)輸入／輸出管腳，讀／寫數(shù)據(jù)和寫命令通過(guò)管腳DATA進(jìn)行。管腳是讀時(shí)鐘輸入管腳，在信號(hào)的下降沿時(shí)，數(shù)據(jù)輸出到管腳DATA上，在信號(hào)上升沿和下一個(gè)下降沿之間，主控制器應(yīng)讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。管腳是寫時(shí)鐘輸入管腳，在信號(hào)上升沿時(shí)，管腳DATA上的數(shù)據(jù)、地址和命令被寫入HT1621?？蛇x的管腳可用作主控制器和HT1621之間的接口，可用軟件設(shè)置作為定時(shí)器輸出或WDT溢出標(biāo)志輸出。主控制器與HT1621的相連接后，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)基或WDT功能。其硬件電路如圖2所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 LCD驅(qū)動(dòng)器相關(guān)命令
    HT1621可以用軟件設(shè)置。兩種模式的命令可以配置HT1621和傳送LCD所顯示的數(shù)據(jù)。HT1621的配置模式稱為命令模式，命令模式類型碼為100。命令模式包括一個(gè)系統(tǒng)配置命令，一個(gè)系統(tǒng)頻率選擇命令，一個(gè)LCD配置命令，一個(gè)聲音頻率選擇命令，一個(gè)定時(shí)器設(shè)置命令和一個(gè)操作命令。數(shù)據(jù)模式包括READ，WRITE和READ-MODIFY-WRITE操作，數(shù)據(jù)和命令模式類型如下：

    模式命令應(yīng)在數(shù)據(jù)或命令傳送前運(yùn)行。如果執(zhí)行連續(xù)的命令，命令模式代碼即100，將被忽略。當(dāng)系統(tǒng)在不連續(xù)命令模式或不連續(xù)地址數(shù)據(jù)模式下，管腳應(yīng)設(shè)為“1”，而且先前的操作模式將復(fù)位。當(dāng)管腳返回“0”時(shí)，新的操作模式類型碼應(yīng)先運(yùn)行。
3．2 工作時(shí)序
    只看掌握和熟悉了HT1621的工作時(shí)序圖才能更好地進(jìn)行軟件編程。HT1621的命令模式時(shí)序圖如圖3所示，寫模式的時(shí)序圖如圖4所示。

    WRITE101
    a5 a4 a3 a2 a1 a0 d0 d1 d2 d3寫數(shù)據(jù)到RAM
    a5～a0 RAM地址；d3～d0 RAM數(shù)據(jù)
3．3 LCD顯示程序的編寫
    要正確的編寫出LCD顯示程序，需要知道HT1621的段與液晶顯示屏的對(duì)應(yīng)情況。RAM的數(shù)據(jù)直接映像到LCD驅(qū)動(dòng)器，RAM可看成是由SEG1～
SEG31和COM0～COM2對(duì)應(yīng)組成的映像圖。HT1621的RAM段碼映射如表1所示。

    液晶顯示屏上要顯示的每一個(gè)符號(hào)都對(duì)應(yīng)于RAM中的一位，要顯示哪位只需將該位對(duì)應(yīng)的單元即SEG和COM相交的地方置“1”就可以了，若不要顯示則將該位送“0”。對(duì)于0～9的數(shù)字顯示是采用七段碼來(lái)顯示的。在編寫顯示程序時(shí)可以將要顯示內(nèi)容的顯示代碼放在一個(gè)表中，然后在程序中可以通過(guò)查表的方式根據(jù)此顯示代碼查出對(duì)應(yīng)要顯示的內(nèi)容。LCD顯示子程序流程如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)
    以段式液晶顯示模塊HT1621為例，介紹了與單片機(jī)STC89C52的一種實(shí)用的硬件接口電路和軟件編程方法，該種設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單可靠，節(jié)約了單片機(jī)的口線，使系統(tǒng)資源得到了充分利用，可方便顯示漢字、字符和圖形，實(shí)現(xiàn)了交互式顯示和圖文并茂的人機(jī)界面效果。并且該設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用在多種工業(yè)和家用電器設(shè)備中，獲得了很好的實(shí)用價(jià)值。