基于SPCE061A的ACM12864J液晶顯示模塊設(shè)計(jì)

摘要：介紹了ACM12864J液晶顯示模塊的特性與功能,提出ACM12864J與SPCE061A微控制器的硬件接口設(shè)計(jì)，以及在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)字符顯示、漢字顯示、圖形與曲線顯示的方法與編程技巧。

0. 引言
    點(diǎn)陣式平板圖形液晶顯示器在各種便攜式產(chǎn)品中具有非常廣泛的應(yīng)用。顯示器的核心液晶顯示器控制器品種繁多，各種控制芯片在控制電路邏輯、控制指令、指標(biāo)參數(shù)等方面各有差異。但是對(duì)于已經(jīng)帶有控制電路的平板點(diǎn)陣式圖形液晶顯示器，使用者無(wú)需關(guān)心其控制核心的集成芯片，控制電路的幾個(gè)信號(hào)，就可以方便地利用它進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
1. ACM12864J液晶顯示模塊的特性

   ACM12864J是采用聯(lián)合電子公司生產(chǎn)的小型液晶顯示模塊，該模塊價(jià)格低，數(shù)據(jù)可讀寫(xiě)，自帶負(fù)壓發(fā)生電路，單+5V供電，帶背光，可由各種微控制器器直接控制，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作不受外部時(shí)鐘控制，不帶漢字庫(kù)，占空比為1/64，外部共有20條引腳來(lái)進(jìn)行外部接口。
ACM12864J采用的數(shù)據(jù)傳送方式是縱向數(shù)據(jù)傳送方式，64行共分為0~7頁(yè)，每頁(yè)8行，逐頁(yè)顯。發(fā)送數(shù)據(jù)步驟：先發(fā)送第0頁(yè)第一列，高位在下，為一個(gè)字節(jié)；再發(fā)送第二列，直到128行結(jié)束；然后發(fā)送第2頁(yè)第一列，依次類推，直到整屏數(shù)據(jù)發(fā)送完為止。。這種數(shù)據(jù)顯示方式利用字模提取軟件，采用"縱向8點(diǎn)下高位"輸出格式取模，不做任何修改，就能很好的顯示。其寫(xiě)時(shí)序如圖1所示。  
2．ACM12864J液晶顯示模塊應(yīng)用的硬件設(shè)計(jì)

   ACM12864J數(shù)據(jù)為8位并行數(shù)據(jù)接口，外加數(shù)根控制線，若直接與單片機(jī)接口，占用口線太多。而SPCE061A內(nèi)置有SIO接口，通過(guò)74HC164進(jìn)行的串并轉(zhuǎn)換，可以用來(lái)傳送8位并行數(shù)據(jù)。這樣加上連背光燈控制信號(hào)線也不過(guò)占用8根I/O口。倘若不進(jìn)行讀操作，可減至7根控制信號(hào)線。SIO的接口共有四種接口方式，即地址為8位、16位、24位和無(wú)地址接口，與ACM12864J的接口采用無(wú)地址方式傳送，設(shè)置好寄存器工作狀態(tài)，即可直接傳送數(shù)據(jù)，SPCE061A的SIO接口最高傳輸率可達(dá)5Mb/S。數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)控制線由單片機(jī)的I/O線控制，LCD所需的時(shí)序延時(shí)由編好的位操作函數(shù)直接控制，編程時(shí)不須考慮SPCE061A與ACM12864J接口的時(shí)間要求，簡(jiǎn)化了編程。硬件電路如圖2所示。
3. 軟件程序編制
3.1 SIO初始化及寫(xiě)數(shù)據(jù)
    SPCE061A單片機(jī)是由臺(tái)灣凌陽(yáng)科技股份有限公司生產(chǎn)的具有SOC系統(tǒng)的微控制器，該控制器內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換、SIO口等。SPCE061A的串行外圍設(shè)備接口SIO在傳送數(shù)據(jù)之前，須對(duì)SIO口控制寄存器進(jìn)行初始化。SIO口控制寄存器P_SIO_Ctrl主要設(shè)置SIO口通信的工作模式，包括設(shè)備地址、傳輸速度、讀寫(xiě)設(shè)置、功能設(shè)置等。SIO口數(shù)據(jù)寄存器P_SIO_Data主要負(fù)責(zé)讀寫(xiě)過(guò)程中數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。SIO口的啟動(dòng)控制寄存器P_SIO_Start，又是狀態(tài)控制寄存器，根據(jù)P_SIO_Start的狀態(tài)，判斷數(shù)據(jù)接收或發(fā)送完畢。
SPCE061A不提供位操作指令，對(duì)位進(jìn)行操作時(shí)，要不影響其他位的狀態(tài)，可采用"讀---改---寫(xiě)"的辦法，即：先讀出某一位的的值，經(jīng)邏輯與、邏輯或運(yùn)算，再回寫(xiě)到當(dāng)前字節(jié)，即改變了I/O口的狀態(tài)。為此，編寫(xiě)位操作函數(shù)Set_IOA_Bit（n,dir,attrib,buffer,data）、Set_IOB_Bit（n,dir,attrib,buffer,data）解決上述問(wèn)題，該函數(shù)的參數(shù)定義如下：n-位操作的位數(shù)；dir，attrib，buffer-位操作的屬性；data-位操作的數(shù)據(jù)；。其傳送數(shù)據(jù)的程序如下：

3.2 ASCII字符的顯示

                               
最常用的辦法是采用字模提取軟件提取字模，這種方法在資源比較少的條件下是適宜的。缺點(diǎn)是比較麻煩，要來(lái)回改動(dòng)，且不好尋址。一種比較實(shí)用的方法是制作好一個(gè)ASCII字模表，定義為一個(gè)一維數(shù)組的形式。程序中若出現(xiàn)數(shù)字變量的操作，須把變量轉(zhuǎn)化為字符顯示時(shí)。因此，先判斷顯示的是字符還是數(shù)字，若是數(shù)字，先應(yīng)轉(zhuǎn)化為字符。然后再把ASCII值減去32得到索引值,根據(jù)索引值直接查表，查得８*16的點(diǎn)陣字模，送出顯示。在程序中可以用變量直接表示數(shù)字并進(jìn)行運(yùn)算，顯示時(shí)只送變量。對(duì)于SPCE061A，內(nèi)置有32K字的flash ROM，而表格又不大，在數(shù)組前加入"const"即可把數(shù)組存到內(nèi)部的flash　ROM中。在ACM12864J中，取每個(gè)ASCII字模為8*16，每個(gè)ASCII字模占16個(gè)字節(jié)，按ASCII從小到大的順序排列，便于查找。
3.3 漢字的顯示
    漢字在ACM12864J上一般采用兩種取模方式：一種為12*12點(diǎn)陣，可顯示5行漢字，缺點(diǎn)是編程較為困難；一種為16*16點(diǎn)陣，可顯示4行漢字，編程比較簡(jiǎn)單。以16*16點(diǎn)陣為例來(lái)說(shuō)，每個(gè)漢字占用32個(gè)字節(jié)，根據(jù)LCD顯示的要求，利用字模提取軟件，采用"縱向8點(diǎn)下高位"能滿足要求。
在進(jìn)行中文菜單設(shè)計(jì)時(shí)，每行可顯示8個(gè)漢字，有個(gè)"焦點(diǎn)"問(wèn)題，編程時(shí)可設(shè)置一個(gè)"焦點(diǎn)指針"，處于焦點(diǎn)之下的反白顯示，其他的正常顯示。這樣可把每行顯示編成一個(gè)函數(shù)的形式，控制好焦點(diǎn)，顯示時(shí)調(diào)用一次顯示行子函數(shù)。漢字顯示程序如下（fb=1，反白顯示）：

3.4 圖形及動(dòng)畫(huà)的顯示
    圖形及動(dòng)畫(huà)的顯示一般是整屏操作的，字模的選取可以先用windows下的畫(huà)筆工具。新建一幅128*64像素的圖片，編完圖片后，保存為黑白圖象。然后在字模軟件中打開(kāi)，提取出字模來(lái)。每幅圖片占用128*8個(gè)字節(jié)的空間，根據(jù)圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)，提取的鄰近字模數(shù)據(jù)相同。若是圖片比較多或者進(jìn)行動(dòng)畫(huà)顯示，最好進(jìn)行壓縮保存，節(jié)省控制器寶貴的資源，讀取時(shí)編寫(xiě)控制器軟件解壓縮。
3.5 曲線的顯示與繪制
    點(diǎn)是組成曲線的基本單位，畫(huà)曲線也就是多次調(diào)用點(diǎn)函數(shù)進(jìn)行顯示的。點(diǎn)函數(shù)編制思想也就是根據(jù)橫坐標(biāo)X（1<=X<=128），縱坐標(biāo)Y(1<=Y<=64)來(lái)確定某一點(diǎn)，而在畫(huà)函數(shù)時(shí)，X坐標(biāo)從左往右，正好符合人的習(xí)慣。但Y坐標(biāo)從上到下依次增大，與人相反，故必須校正。以畫(huà)兩個(gè)周期的正弦函數(shù)為例，可包含頭文件"math.h"，調(diào)用庫(kù)函數(shù)y=sinf（x），其中x為浮點(diǎn)數(shù)弧度顯示，y的值介于-1與1之間。要滿屏顯示，須加1變?yōu)檎?，放?1倍；x坐標(biāo)為128點(diǎn)，取步進(jìn)量為0.1弧度，可參考以下程序：


    本文介紹了不帶中文字庫(kù)的ACM12864J與SPCE061A的接口技術(shù)，提出了技巧性的編程解決辦法。采用ACM12864J液晶顯示模塊，可以顯示字符、中文漢字、圖形與動(dòng)畫(huà)等，提高了系統(tǒng)的可視化界面，在工業(yè)儀器儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。凌陽(yáng)公司生產(chǎn)的SPCE061A具有不僅具有一般控制器的功能，加上其獨(dú)具特色的語(yǔ)音處理功能，可以開(kāi)發(fā)出許多智能化的產(chǎn)品。