液晶顯示模擬KS0713及其應(yīng)用

   摘要：液晶顯示模塊KS0713是SAMSUNG ELECTRONICS生產(chǎn)的小型液晶顯示模塊。它具體積小、價格低、使用方便等優(yōu)點。在一些小型的自動控制、監(jiān)控、測量儀器中，常常用于顯示提示菜單、波形或各類參數(shù)的變化，實現(xiàn)實時的監(jiān)控和測量。

    關(guān)鍵詞：液晶模塊 單片機(jī) 波形 漢字

概述

KS0713是一種小型的大規(guī)模集成并帶有驅(qū)動器和控制器的點陣型液晶模塊。它的外觀尺寸為42mm×39mm，有29個外部引腳。它直接受單片機(jī)控制，接收8位串行或并行數(shù)據(jù)， 同時可將數(shù)據(jù)顯示，并將數(shù)據(jù)存儲在模塊同的數(shù)據(jù)存儲器中（DDRAM）。由于DDRAM中的數(shù)據(jù)顯示單元與液晶屏的點陣單元存在一一對應(yīng)關(guān)系，并且KS0713液晶模塊數(shù)據(jù)的讀寫操作不受外部時鐘的控制，因而KS0713的顯示具有很高的靈活性。KS0713液晶模塊帶有液晶必需電源驅(qū)動電路，這樣可用最小的元件和最小的功耗實現(xiàn)模塊的功能。

一、基本原理

1.引腳說明

表1對KS0713的引腳及其功能進(jìn)行了說明。

表1 KS0713引腳說明

名  稱	I/O	功   能   說   明
VDD	電源	電源供電與單片機(jī)供電電源相連
VSS	電源	0V(GND)
PS	輸入	并行/串行數(shù)據(jù)選擇輸入，PS=“H”，并行
MI	輸入	MI=“H”，6800系列單片機(jī)端口；MI=“L”，8080系列單片機(jī)端口
CS1B	輸入	片選輸入
CS2	輸入	數(shù)據(jù)輸入/輸出。只有CS1B為低且CS2為高時才可工作。當(dāng)片選無效時，DB7～DB0是高阻態(tài)
RS	輸入	寄存器選擇輸入。RS=“H”，數(shù)據(jù)在DB7～DB0上為顯示數(shù)據(jù)；RS=“L”，數(shù)據(jù)在DB7～DB0上為控制數(shù)據(jù)
RW-WR	輸入	6800系列單片機(jī)：高電平為讀；低電平為寫；8080系列單片機(jī)：低電平有效
E-WR	輸入	6800系列單片機(jī)：高電平有效；8080系列單片機(jī)：低電平有效
DB7DB0	輸入	8位雙向數(shù)據(jù)總線，與單片機(jī)的8位數(shù)據(jù)總線相連，片選無效時為高阻態(tài)
RESET	輸入	硬件復(fù)位輸入端
V0 V1 V2 V3 V4	輸入/輸出	這些電壓的值取決于用于LCD點陣的阻抗轉(zhuǎn)換運放。它們關(guān)系為：V0≥V1≥V3≥V4≥V5≥Vss，其取值決定于LCD的偏壓：
		LCD偏壓	V1	V2	V3	V4
		1/9偏壓	8/9×V0	7/9×V0	2/9×V0	1/9×V0
		1/8偏壓	7/8×V0	6/8×V0	2/8×V0	1/8×V0
		1/7偏壓	6/7×V0	5/7×V0	2/7×V0	1/7×V0
		1/6偏壓	5/6×V0	4/6×V0	2/6×V0	1/6×V0
		1/5偏壓	4/5×V0	3/5×V0	2/5×V0	1/5×V0
C1+	輸出	C1+與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
C1-		C1-與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
C2+		C2+與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
C2-		C2-與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
C3+		C3+與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
C3-		C3-與外部電壓轉(zhuǎn)換器連接
VOUT	輸入/輸出	電壓轉(zhuǎn)換輸出

2.KS0713液晶模塊的主要結(jié)構(gòu)

（1）顯示數(shù)據(jù)存儲器（DDRAM）

DDRAM用來存放液晶的顯示數(shù)據(jù)。它是一個65行、132列的地址空間。65行構(gòu)成了9頁，其中前8頁是由8列構(gòu)成（DB0～DB7），第9頁是單獨一行（只有DB0）。顯示數(shù)據(jù)DB0～DB7通過單片機(jī)的數(shù)據(jù)口送入，并通過DB0～DB7直接讀或?qū)懙矫宽搶?yīng)的8行；同時每一點陣可通過確定頁地址和列地址來確定位置。在向DDRAM中寫數(shù)據(jù)的同時，液晶屏上對應(yīng)的點陣被顯示，如圖1所示。

（2）頁地址電路

頁地址電路的功能是為顯示數(shù)據(jù)存儲器提供頁地址。頁地址的確定是通過頁控制字送到一個4位的頁地址寄存器中來實現(xiàn)的。例如：第8頁，DB3為高電平時，DB2、DB1和DB0為低電平。

    （3）行地址電路

行地址電路根據(jù)顯示起始行（COM0）為DDRAM提供行地址，因此通過改變行地埴址，可在不改變片內(nèi)RAM的情況下滾動屏幕和切換。頁地址的改變是通過行地址寄存器實現(xiàn)的。它只通過初始顯示行指令和6位的計數(shù)電路來改變。寄存器的內(nèi)容在液晶開始每一幀時自動復(fù)制到行計數(shù)器中。

（4）列地址電路

列地址電路為DDRAM提供列地址。它有一個8位的可預(yù)先設(shè)置的計數(shù)器，當(dāng)設(shè)置列地址的MSB/LSB指令發(fā)送后，Y7～Y0就被更新（詳見控制字說明）；當(dāng)有讀或?qū)懼噶顣r，列地址會每次相應(yīng)加1，這樣單片機(jī)可以連續(xù)地傳送顯示數(shù)據(jù)。但是，8位的計數(shù)器在沒有設(shè)置MSB/LSB時處于鎖定狀態(tài)，此時它的鎖定值為大于84H的任意數(shù)，并且不能實現(xiàn)自動增加的功能。一旦MSB/LSB經(jīng)再次設(shè)定，計數(shù)器才可解鎖。列地址計數(shù)器相對于頁地址寄存器是獨立的（見表2）。ADC選擇指令可例轉(zhuǎn)列地址和顯示列之間的對應(yīng)關(guān)系，如圖2所示。

表2 指令控制字表

指令控制字	RS	RW	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0	功能說明
讀顯示數(shù)據(jù)	1	1	讀數(shù)據(jù)								從DDRAM中讀數(shù)據(jù)
寫顯示數(shù)據(jù)	1	0	寫數(shù)據(jù)								向DDRAM中寫數(shù)據(jù)
讀狀態(tài)	0	1	BUSY	ADC	開/關(guān)	復(fù)位	0	0	0	0	讀內(nèi)部狀態(tài)
顯示開/關(guān)	0	0	1	0	1	0	1	1	1	DON	DON=0顯示關(guān)；DON=1顯示開
顯示起始行	0	0	0	1	ST5	ST4	ST3	ST2	ST1	ST0	設(shè)置DDRAM的顯示起始行
參考電壓方式	0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	設(shè)置參考電壓方式
參考電壓寄存器	0	0	×	×	SV5	SB4	SV3	SV2	SV1	SV0	設(shè)置參考電壓寄存器
頁地址	0	0	1	0	1	1	P3	P2	P1	P0	設(shè)置頁地址
列地址MSB	0	0	0	0	0	1	0	Y6	Y5	Y4	設(shè)置顯示的起始列
列地址LSB	0	0	0	0	0	0	Y3	Y2	Y1	Y0
ADC選擇	0	0	1	0	1	0	0	0	0	ADC	ADC=1,顯示列1～132；ADC=1，顯示列1～321
反向顯示開/關(guān)	0	0	1	0	1	0	0	1	1	REV	REV=0，正常顯示；REV=1，反向顯示
全部顯示開/關(guān)	0	0	1	0	1	0	0	1	0	EON	EON=0，正常顯示；EON=1，全部顯示
LCD偏壓選擇	0	0	1	0	1	0	0	0	1	BUAS	LCD偏壓選擇
設(shè)置修改-讀	0	0	1	1	1	0	0	0	0	0	設(shè)置修改-讀
復(fù)位修改-讀	0	0	1	1	1	0	1	1	1	0	釋放復(fù)位修改-讀
復(fù)位	0	0	1	1	1	0	0	0	1	0	初始化內(nèi)部功能
SHL選擇	0	0	1	1	0	0	SHL	×	×	×	SHL=0，顯示行164；SHL=1，顯示行641
供電控制	0	0	0	0	1	0	1	VC	VR	VF	控制供電電路操作
靜態(tài)顯示方式	0	0	1	0	1	0	1	1	0	SM	設(shè)置靜態(tài)顯示方式
靜態(tài)顯示寄存器	0	0	×	×	×	×	×	×	S1	S0	設(shè)置靜態(tài)顯示寄存器
供電存儲	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	復(fù)合指令
測試指令	0	0	1	1	1	1	×	×	×	×	不可使用

（5）液晶顯示電路

液晶顯示電路具有1個片內(nèi)振蕩器，振蕩頻率獨立于VDD。振蕩器的輸出信號用于電壓轉(zhuǎn)換和液晶顯示的定時產(chǎn)生電路，定時產(chǎn)生電路一些信號用于液晶的顯示。液晶顯示的時鐘信號是通過振蕩時鐘產(chǎn)生的，這一時鐘信號為行計數(shù)器和顯示數(shù)據(jù)鎖存器提供了時鐘信號。片內(nèi)RAM的行地址與液晶顯示時鐘信號同步產(chǎn)生，并且132位的顯示數(shù)據(jù)根據(jù)顯示時鐘信號同步鎖存到顯示數(shù)據(jù)鎖存電路中。把顯示數(shù)據(jù)從鎖存電路中讀出送到液晶驅(qū)動器中的操作完全獨立于單片機(jī)向DDRAM中讀寫數(shù)據(jù)的操作。

（6）供電電路

供電電路為低功率消耗的液晶驅(qū)動電路在最少的電路元件的情況下，提供必要的驅(qū)動電路的電壓。供電電路包括：電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓調(diào)節(jié)電路、電壓跟隨電路。這些電路只在對主顯示系統(tǒng)操作和供電控制指令操作時才有效。電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓（VOUT）可以調(diào)節(jié)為2～5倍的電源電壓（VDD）。電壓調(diào)節(jié)電路如圖3所示，該電路在使用VDD供電的情況下，通過計算可以得出輸出電壓Vo的值。

方程1：V0=（1+Rb/Ra）VEV

方程2：VEV=[1-(63-α)/300]VREF

在溫度為25℃時，VREF=2V。

α可通過指令設(shè)置。設(shè)α=63，則VEV=2V。通過指令設(shè)置R2、R1、R0（見表2）得出（1+Rb/Ra）。設(shè)（1+Rb/Ra）=5.29，這樣計算出Vo=10.5V。

使用時可以測量Vo來確定與計算是否相符。此外還有復(fù)位電路，實現(xiàn)液晶的復(fù)位操作。

二、指令系統(tǒng)

KS0713液晶模塊具有24個指令控制字。通過控制進(jìn)行液晶初始條件的設(shè)置以及各種運行條件選擇。指令控制字如表2所列。

三.KS0713液晶模塊的應(yīng)用

在研制的心叫圖機(jī)中采用了KS0713液晶模塊，用于顯示單和心電波形。在心電圖機(jī)中可以采用89C51或ADμC812等單片機(jī)作為液晶的微控制器。通過單片機(jī)采集和處理心電數(shù)據(jù)，輸出給液晶顯示。

1.硬件電路連接

硬件電路連接如圖4所示。

2.漢字菜單顯示

菜單主要由漢字組成，可通過漢字字庫將每個漢字轉(zhuǎn)換為16×16點陣共32個十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)送液顯示。每個漢字的數(shù)據(jù)分別對應(yīng)一個數(shù)據(jù)表，程序可通過查表方式顯示漢字。液晶初始化的程序如下：

MOV P2，#7FH ；選中液晶

CLR RS

CLR RESET ；液晶復(fù)位

SETB RESET

；= = = = = = = = = = ;液晶初始化

MOV R2，#17 ；R2控制字計數(shù)指針

MOV R3，#0 ；R3顯示數(shù)據(jù)指針

MOV DPTR，#TABLE

CMNW：MOV A，R3 ；送初始化液晶控制字

MOVC A，@A+DPTR

MOVX @R0，A

INC R3

DJNZ R2，CONW

TABLE：DB 0E2H，0AFH，81H，3FH 初始液晶的控制字

DB 0B0H，40H，10H，00H

DB 0A0H，0A6H，0A4H，0A3H

DB 0C0H，2FH，26H

DB 0ADH，0FFH

3.心電波形顯示

心電波形是一系列的曲線。在液晶上要顯示這些曲線須要將相應(yīng)的點陣顯示。對于1條心電曲線，起始顯示數(shù)據(jù)點在起始列只顯示1點；從第二個數(shù)據(jù)點開始，要在下一列顯示上一數(shù)據(jù)點到此次數(shù)據(jù)點之間的線段。具體方法可通過十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)點除以總頁數(shù)8得到商和余。得到的商為此數(shù)據(jù)點所在的頁；得到的余為此數(shù)據(jù)點所在頁的行數(shù)。注意的是每一數(shù)據(jù)點應(yīng)在相應(yīng)的列，因為列地址每送1個數(shù)據(jù)自動加1，因而每次從DDRAM中讀取數(shù)據(jù)時，定要保證列位置的正確，否則會出現(xiàn)曲線的混亂。這樣利用KS0713液晶模塊將心電波形打印或直接從液晶上讀取信息，為診斷提供依據(jù)。顯示曲線的程序由于篇幅所限不在這里列出。

結(jié)束語

本文介紹了KS0713液晶模塊的基本原理、特點、控制指令及微型心電圖機(jī)中的實際應(yīng)用。除了在微型心圖機(jī)中的應(yīng)用，KS0713液晶模塊還可以應(yīng)用于監(jiān)迭、測量顯示等許多方面，為用戶提供直觀的顯示并提供相關(guān)信息。