LCD顯示器與PIC單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

1引言

智能儀器儀表設(shè)計(jì)中，通常都要對測控信息進(jìn)行顯示。受儀器功耗、體積及其它條件的影響，一般CRT顯示器往往不太適用。而半導(dǎo)體數(shù)碼管，雖能顯示數(shù)碼及少數(shù)字母，卻無法靈活顯示各種文字、圖形、表格等，有著較大的局限性。而LCD顯示器由于具有功能強(qiáng)、功耗低、顯示清晰、構(gòu)造輕巧等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于各類智能儀器儀表的顯示。PIC單片機(jī)是美國MICROCHIP公司推出的高性能單片機(jī)，對比傳統(tǒng)MCS51系列單片機(jī)，它具有內(nèi)置功能模塊多、抗干擾性好、速度快、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域[1]。本文將以SED1520與PIC16F874為例介紹LCD顯示器與PIC單片機(jī)接口的實(shí)用方法。

2 SED1520的結(jié)構(gòu)、指令及其與PIC單片機(jī)的接口電路

   
SED1520的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，它主要由定時(shí)計(jì)數(shù)器、行列地址寄存與譯碼電路、顯示RAM、MPU接口電路、LCD接口電路組成。它與外部的接口主要分三個(gè)部分：一部分是電源、復(fù)位信號和時(shí)鐘；一部分是LCD接口、另一部分是與MPU(微處理器)的接口。與LCD的接口一般已由提供液晶模塊的制造商負(fù)責(zé)，對于液晶模塊的使用者，只須掌握與MPU接口的部分。另外，SED1520還需要提供2KHZ的時(shí)鐘信號[2]。

SED1520的指令列表如表1，它的顯示存儲(chǔ)器共有4頁（對應(yīng)頁地址0~3），每個(gè)頁面上都有80個(gè)字節(jié)(對應(yīng)列地址為0~79)，每個(gè)字節(jié)中的8位數(shù)據(jù)都對應(yīng)著顯示屏上同一列的8點(diǎn)行。列地址指針就是管理這80個(gè)字節(jié)單元的。列地址指針是一個(gè)7位加1計(jì)數(shù)器。由它和頁地址寄存器組合唯一指定了顯示存儲(chǔ)器的某一個(gè)單元。SED1520中的RAM共有32行，分為4頁，每頁8行，這樣如果按8*8點(diǎn)陣顯示字符，每頁可以寫一行10個(gè)字符，總共寫4行,而漢字一般是16*16點(diǎn)陣，則每行可顯示5個(gè)漢字，共可顯示兩行。如果將多個(gè)SED1520拼起來，就可組成不同顯示容量的液晶模塊，

SED1520與PIC16F874的接口電路如圖2所示。各引腳說明如下：

A0：指令/數(shù)據(jù)選擇 。高電平表示傳送的是數(shù)據(jù)，低電平表示傳送的是指令。

片選信號，低電平有效，高電平則MPU不訪問SED1520。

讀允許，低電平表示MPU從SED1520讀數(shù)據(jù)或指令，高電平無效。

寫允許，低電平表示MPU向SED1520寫數(shù)據(jù)或指令，高電平無效。

CL：時(shí)鐘輸入端。由PIC16F874的 RC1提供，讓其工作于PWM2輸出方式。

D0~D7：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。

復(fù)位信號輸入端，低電平有效。

VDD：邏輯電源正。

VSS：邏輯電源地。

SED1520的指令的解釋和執(zhí)行不依賴外部時(shí)鐘，而是由內(nèi)部時(shí)鐘同步的，所以它的指令執(zhí)行的速度很快，一般不需要檢測SED1520是否忙。由于PIC16F874的I/O口是輸出或輸入要對相應(yīng)寄存器進(jìn)行設(shè)置[3]，如圖2，PIC16F874的RD口在向SED1520寫數(shù)據(jù)時(shí)要被設(shè)置成輸出口，而讀數(shù)據(jù)時(shí)又要被設(shè)置成輸入口，為了精減程序和提高速度，我們可以不用讀SED1520的狀態(tài)，直接向其寫數(shù)據(jù)。這樣SED1520的RD腳直接接高電平，PIC16F874的RC3腳也可省下留作它用。

3具體編程實(shí)例

在具體的實(shí)際應(yīng)用中，我們經(jīng)常要顯示漢字，一般漢字的字模如圖4，字節(jié)內(nèi)部的8個(gè)位是橫排的，而對于SED1520，字節(jié)的8個(gè)位要豎排，即每個(gè)字符要跨8行顯示，需要按圖5顯示漢字

那么要將字模的各字節(jié)按位進(jìn)行如下計(jì)算：將標(biāo)準(zhǔn)字模的字節(jié)組1的8個(gè)字節(jié)的bit7組合起來就成為SED1520漢字字模的字節(jié)1，bit6組合起來就成為SED1520漢字字模的字節(jié)2，依此類推，就可計(jì)算出SED1520漢字字模的32個(gè)字節(jié)，顯示時(shí)，先確定字節(jié)1的位置（頁地址與列地址），然后連續(xù)顯示字節(jié)1~字節(jié)16，再頁地址加1，列地址為字節(jié)1的列地址，設(shè)置好后送字節(jié)17~字節(jié)32即完一成個(gè)漢字顯示。我們將以12232為例介紹液晶模塊的使用方法，12232內(nèi)置2個(gè)SED1520，通過片選來訪問不同的SED1520，它可顯示4行（對應(yīng)0~3頁地址），每行可顯示122個(gè)字符，前61個(gè)字符對應(yīng)左邊SED1520，后61個(gè)字符對應(yīng)右邊SED1520，列地址0~60對應(yīng)這61個(gè)字符的位置，列地址61~79沒有使用。對SED1520初始化的程序流程圖如圖3。清屏是將所有的顯示RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)置0，初始化后，要具體在某個(gè)位置顯示字符需要設(shè)置對應(yīng)的頁地址（行）和列地址，然后向SED1520寫數(shù)據(jù)即可。以下為顯示部分初始化程序流程圖。

4 結(jié)束語

SED1520是一款性能價(jià)格比很高的LCD驅(qū)動(dòng)芯片，將它與單片微機(jī)接口可用于各類儀表，具有硬件省、功耗低、軟件程序簡潔等特點(diǎn)。該接口設(shè)計(jì)已成功應(yīng)用于電動(dòng)汽車電量管理的顯示，證明該設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn):單片機(jī)在對LCD控制器寫數(shù)據(jù)前一般都要先讀它是否忙,以免寫數(shù)據(jù)失敗,而PIC單片機(jī)的I/O口在讀與寫的功能轉(zhuǎn)換中要不停地更改該口的設(shè)置,這樣程序就很繁瑣，還有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。作者在通過實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用后,對LCD控制器省去了讀狀態(tài)檢測,根據(jù)SED1520的數(shù)據(jù)手冊中介紹的讀寫時(shí)序,進(jìn)行適當(dāng)延時(shí),這樣精減了程序還省下了在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較寶貴的I/O口，而且系統(tǒng)一直穩(wěn)定。