淺談用單片機(jī)控制12864液晶

從現(xiàn)在開始，慢慢的寫一寫自己在學(xué)習(xí)過程中的感想，作為一個系列吧，沒有什么固定順序，學(xué)到哪寫到哪。給它起個統(tǒng)一的名字叫做《我的學(xué)習(xí)筆記：*****》，話不多說，第一記開始：
話說起來12864，有愛有恨。

先引出一段背景話：前段時間做電子大賽，題目是《無線遙控繪圖小車》，意思即為制作一個A端，作為遠(yuǎn)程遙控部分；制作一個B端，作為繪圖主體部分。每個部分均由主控IC來控制，我們采用的是增強(qiáng)型51單片機(jī)STC12C5A32S2，選擇它的原因無非有兩個：一是普通51單片機(jī)無論從主頻、RAM上來講均不能滿足要求；二是在大賽前突然得知AVR系列的128停產(chǎn)了，市面上僅剩的128于是身價倍增，已經(jīng)達(dá)到45~55元/片，成本過高。于是驚呼：AVR的時代已經(jīng)馬上就要過去了。最后我們選用了STC12C5A32S2單片機(jī)，主頻選用24M，不分頻，相當(dāng)于傳統(tǒng)51單片機(jī)的288M頻率，速度夠用；32K+28K的存儲器，相比51的4K、8K存儲空間夠用了；而它的價格僅僅為7元/片（從芯片商直接購進(jìn)）。這樣無論從性能和價格上均滿足要求，可謂性價比相當(dāng)高的一款單片機(jī)了。好了，主控介紹完畢。因?yàn)楸敬沃饕胝f說12864液晶，所以主要介紹A端及其控制。

A端主要有五部分組成：電源模塊、主控芯片及其工作電路、歐姆龍非編碼4*4矩陣鍵盤、nrf24L01無線傳輸模塊、12864液晶顯示模塊。下面主要介紹在使用12864液晶中遇到的一些問題及其解決方案：（拋磚引玉，歡迎高手指點(diǎn)）

12864液晶，從字面意思上來理解，就是一塊分辨率為128*64的液晶屏幕，和電腦中提到的顯示器分辨率是一樣的。只不過12864是一塊單色的液晶屏，市面上最常見的為藍(lán)綠色和藍(lán)色。我們采用的是藍(lán)色液晶屏，內(nèi)有中文字庫，使用起來方便很多。關(guān)于漢字和ASCII碼：漢字在12864中占用16*16的屏幕空間，ASCII碼字符占用16*8的屏幕空間。于是我們可以知道：一塊12864使用內(nèi)部字庫，最多可以顯示32個漢字或者64個ASCII碼字符。如果我們感覺這樣屏幕顯示的東西太少，可以舍棄液晶內(nèi)部字庫，自己制作一個字庫，其中漢字和ASCII碼均可以占用8*8的屏幕空間，這樣我們的12864最多可以顯示128個漢字或ASCII碼字符。所以在顯示內(nèi)容較多時可以采用這種方法。

作為背景，下面說一下12864的驅(qū)動。關(guān)于液晶的驅(qū)動電路是相當(dāng)復(fù)雜的，一個有幾年工作經(jīng)驗(yàn)的工程師也不一定能自己獨(dú)立設(shè)計出一個12864驅(qū)動，但是比較好的是，我們一般在買12864的時候，制造商都已經(jīng)將驅(qū)動做好了，我們要做的就是通過制造商留給我們的20P接口去使用它（這也就是術(shù)業(yè)有專攻吧，我們不必關(guān)心它的內(nèi)部驅(qū)動，只要會用就行了），關(guān)于制造商留給我們的這20P引腳的具體名稱和功能　我就不贅述了，網(wǎng)上一把一把的。將單片機(jī)的I/O、電源線與液晶焊接完畢后，硬件也就搭建好了。下面開始軟件編程來控制12864液晶讓它顯示。

說到軟件編程，首先我們需要準(zhǔn)備一下平臺：第一：給單片機(jī)焊接一個下載電路，51單片機(jī)最常用的就是串口下載，需要串口頭一個、104電容5個、max232芯片一個、串口線/USB轉(zhuǎn)串口連接線（后者主要為筆記本等沒有串口的電腦設(shè)計）一條、導(dǎo)線若干。這個下載電路在網(wǎng)上也是一把一把的，我也不贅述了。第二：需要一臺電腦（編程用）。第三：需要相應(yīng)的開發(fā)平臺，51單片機(jī)最常用的是keil，現(xiàn)在比較流行的是keil2和keil3，各有特點(diǎn)，可以根據(jù)自己的習(xí)慣選擇，我個人選用的是keil3平臺。有了以上3點(diǎn)，軟硬件開發(fā)平臺就已經(jīng)搭建好了，下面介紹一下程序編寫。

首先，打開keil軟件，建立一個工程，并添加一個文件到工程里面，然后就可以寫程序了。首先把基本程序架構(gòu)寫好：頭文件、主函數(shù)、while循環(huán)。為了讓程序比較好理解，采用編寫函數(shù)在主函數(shù)中調(diào)用的形式。下面介紹一下各種功能函數(shù)的編寫。

首先是最基本的初始化操作，需要參考制造商給出的操作時序圖（這里不贅述，只列出代碼）
　　　　void init_12864()
　　　　{
  　　　　lcd12864_psb=1;//選擇并行模式
 　　　　write_cmd(0x30);//選擇基本指令
 　　　　write_cmd(0x0C);//把顯示打開，關(guān)閉游標(biāo)
 　　　　write_cmd(0x01);//清屏，地址歸零
　　　　}

接下來是基本的讀寫操作：參考制造商給出的操作時序圖（這里不贅述，只列出代碼）
　　　　//往12864內(nèi)部寫入一個命令字節(jié)
　　　　void write_cmd(uchar cmd)
　　　　{
 　　　　lcd12864_rs=0;//把rs引腳拉低，表示命令
 　　　　lcd12864_rw=0;//表示寫，而非讀
 　　　　P0=cmd;//把命令字節(jié)送到數(shù)據(jù)線上
 
 　　　　lcd12864_en=0; //給en引腳一個高脈沖
 　　　　delay_ms(5);
 　　　　lcd12864_en=1;
 　　　　delay_ms(5);
　　　　 lcd12864_en=0;
　　　　}

　　　　//往12864內(nèi)部寫入一個字節(jié)的數(shù)據(jù)
　　　　void write_dat(uchar dat)
　　　　{
　　　　 lcd12864_rs=1;//表示寫數(shù)據(jù)
 　　　　lcd12864_rw=0;//表示寫
 　　　　P0=dat;//把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線上
 　　　　lcd12864_en=0; //給en引腳一個高脈沖
　　　　 delay_ms(5);
 　　　　lcd12864_en=1;
　　　　 delay_ms(5);
 　　　　lcd12864_en=0;
　　　　}　

這樣基本的函數(shù)便寫好了，關(guān)于12864的操作是這樣的：首先需要對其進(jìn)行配置，即執(zhí)行初始化函數(shù)，然后就可以進(jìn)行進(jìn)行顯示字符了。如果我們要在屏幕上顯示漢字“好”，需要這樣操作：首先寫入命令，內(nèi)容為顯示地址（第一行首空間為0x80），然后寫入數(shù)據(jù)，內(nèi)容為我們要顯示的字符（內(nèi)容為“好”），于是我們的代碼這樣寫：
　　　　init_12864();
　　　　write_cmd(0x80)；
　　　　write_dat(“好”)；

這樣我們進(jìn)行代碼編譯，將文件下載到單片機(jī)就可以在12864上看見在屏幕最左上角的“好”字了。下面進(jìn)行一些更加復(fù)雜一點(diǎn)的操作。即在屏幕任意的地方顯示任意的字符串（當(dāng)然需要的顯示空間要夠，不然會沒有地方顯示的），代碼如下：
　　　　void set_xy(uchar row,uchar line) //設(shè)置顯示地址為第x行y列
　　　　{
 　　　　　　　　switch(row) //對行進(jìn)行判斷
 　　　　　　　　{
 　　　　 　　　　　　　　case 1: {write_cmd(0x80|line);break;} //第一行，則設(shè)定列位置
  　　　　　　　　　　　　case 2: {write_cmd(0x90|line);break;} //第二行，則設(shè)定列位置
  　　　　　　　　　　　　case 3: {write_cmd(0x88|line);break;} //第三行，則設(shè)定列位置
  　　　　　　　　　　　　case 4: {write_cmd(0x98|line);break;} //第四行，則設(shè)定列位置
 　　　　　　　　}
　　　　}　　　　
　　　　
　　　　void write_xy(uchar row,uchar line,uchar *string) //在坐標(biāo)為x行y列的地方顯示出字符串string
　　　　{
 　　　　　　　　uchar lcd_temp;  //定義顯示數(shù)據(jù)暫存變量
 　　　　　　　　set_xy(row,line);  //設(shè)定顯示地址為第x行y列　　　　
 　　　　　　　　lcd_temp=*string; //將string的內(nèi)容賦給lcd_temp　　　　
　　　　 　　　　while(lcd_temp!=0x00) //判斷字符串截止標(biāo)志
 　　　　　　　　{
 　　　　 　　　　　　　　write_dat(lcd_temp); //寫入字符串的相應(yīng)內(nèi)容
  　　　　　　　　　　　　lcd_temp=*(++string); //讀取字符串下一位字符
 　　　　　　　　}
　　　　}

這樣，一個函數(shù)就編寫好了，如果我們想在第三行第二列的位置顯示“我愛電子”，則這樣進(jìn)行操作：行x=3，列y=2，字符串為“我愛電子”，于是我們在主函數(shù)里面寫這樣的代碼：
　　　　unsigned char string=“我愛電子”；
　　　　write_xy(3,2,uchar *string)；　　　

　
這樣我們進(jìn)行代碼編譯，將文件下載到單片機(jī)就可以在12864上看見在屏幕第三行第二列的位置顯示“我愛電子”。下面介紹一下在12864上進(jìn)行局部顯示圖片，在顯示圖片之前我們需要獲得所顯示圖片的二進(jìn)制編碼。這個可以借助<字模提取軟件>來進(jìn)行，然后在函數(shù)中定義一下（我定義為logo[ ]={ }），下面是局部顯示圖片的函數(shù)
　　　　void lcd12864_display(uchar code *img)/*顯示函數(shù)*/
　　　　{
　　　　 uchar x,y;
 　　　　uint i=0;//不可定義為uchar，數(shù)量不夠用
　　　　 for(y=24;y<=31;y++) //我們可以更改y的最小值和最大值來控制顯示區(qū)域
 　　　　{
 　　　　　　　　 for(x=1;x<3;x++)//每個x對應(yīng)于2個字節(jié)，我們可以更改x的最小值和最大值來控制顯示區(qū)域
  　　　　　　　　{
  　　　　　　　　 　　　　write_cmd(0x36); //擴(kuò)充指令，同時開通圖形顯示
   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x80+y);//垂直地址
  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x80+x);//水平地址
   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x30);//改為基本指令，進(jìn)而進(jìn)行基本輸入
  　　　　 　　　　　　　　write_dat(img[i++]); //數(shù)據(jù)寫入
   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]);
  　　　　　　　　}
 　　　　}
 　　　　for(y=0;y<=23;y++) //我們可以更改y的最小值和最大值來控制顯示區(qū)域
 　　　　{
 　　　　　　　　 for(x=1;x<3;x++) //我們可以更改x的最小值和最大值來控制顯示區(qū)域
  　　　　　　　　{
  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x36);//擴(kuò)充指令，同時開通圖形顯示
  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x80+y);//垂直地址
   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x88+x); //顯示下半屏，y的坐標(biāo)不變，x的坐標(biāo)加8（看datasheet上的圖）
  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x30);//改為基本指令，進(jìn)而進(jìn)行基本輸入
   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]); //數(shù)據(jù)寫入
   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]);
  　　　　　　　　}
　　　　 }
　　　　}

這樣，一個函數(shù)就編寫好了，如果我們就可以在任意區(qū)域顯示自己想要的圖片了（當(dāng)然寫入的區(qū)域不要有漢字或字符內(nèi)容，不然會重疊到一起的，關(guān)于這部分的解決方案，下面即將介紹）
筆者在應(yīng)用12864的時候，由基本模式切換到繪圖模式時，會出現(xiàn)屏幕花屏的情況，始終無法解決，最后編寫了一段清除圖片內(nèi)容的函數(shù)，其代碼如下：
　　　　void clear_img()
　　　　{
　　　　 uchar p,q;
 　　　　write_cmd(0x34);
 　　　　write_cmd(0x36);
 　　　　for(p=0;p<32;p++)
 　　　　{
  　　　　write_cmd(0x80|p);
  　　　　write_cmd(0x80);
 　　　　 for(q=0;q<32;q++)
 　　　　 write_dat(0);
 　　　　}
　　　　}　

仔細(xì)研究一下這段代碼，其實(shí)大家可以發(fā)現(xiàn)沒有什么特別的東西，主要是為了給圖片區(qū)域的部分全部寫入0，屏蔽其顯示內(nèi)容，由此便可以解決模式切換后的花屏現(xiàn)象。然后在主函數(shù)中，調(diào)用初始化函數(shù)后，執(zhí)行上面的clear_img()函數(shù)即可避免模式切換后的花屏現(xiàn)象。效果還是不錯的，只是占用的時間比較長。筆者最初用普通51單片機(jī)時候選用11.05926M晶振，經(jīng)12分頻后清屏速度還是很慢的（接近8秒鐘時間），后換用24M不分頻的51單片機(jī)，清屏速度加快了很多（大概在0.4秒左右），所以這種方法并不適用普通51，否則光清屏的時間就會讓人抓狂的。只建議不分頻的單片機(jī)使用這種方法。

做比賽之前從來沒有用過12864液晶，從頭學(xué)起，最后在12864液晶上做出了一個簡單的操作界面，花了整整兩天時間。其中圖像清屏的問題占用了很多時間，所以在此寫下此文，為后來者提供問題的解決方案。最后歡迎大家多多交流~~