圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊與51單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

引 言

液晶作為一種顯示器件，以其特有的優(yōu)勢(shì)正廣泛應(yīng)用于儀器、儀表、電子設(shè)備等低功耗產(chǎn)品中。以往的測(cè)控儀器的顯示部分大都采用LED式液晶顯示屏進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和結(jié)果顯示，其顯示信息量少、形式單一、人機(jī)交互性差、操作人員要求較高。而液晶顯示器(LCD)具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄和可編程驅(qū)動(dòng)等其他顯示方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以顯示數(shù)字、字符，還可以顯示各種圖形、曲線(xiàn)、及漢字，并且可實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫(huà)、閃爍、文本特征顯示等功能；人機(jī)界面更加友好，使用操作也更加靈活、方便，使其日益成為智能儀器儀表和測(cè)試設(shè)備的首選顯示器件。本文在介紹以ST7920為驅(qū)動(dòng)器的WGM-12832液晶顯示模塊的引腳、結(jié)構(gòu)、功能的基礎(chǔ)上，詳述了與AT89S51單片機(jī)的硬件接口電路及接口軟件編程方法。

1 WGM-12832結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及操作

1.1 點(diǎn)陣式液晶顯示器WGM-12832簡(jiǎn)介

WGM-12832是內(nèi)置ST7920控制器的128×32點(diǎn)陣式液晶顯示器，通過(guò)對(duì)ST7920控制器的編程可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的各種應(yīng)用。WGM-12832具有如下特點(diǎn)：(1)可以顯示數(shù)字、字母、特殊字符、圖形、曲線(xiàn)和漢字；(2)顯示內(nèi)容為128(列)×32(行)點(diǎn)，全屏幕點(diǎn)陣，可顯示2行漢字，每行8個(gè)字；(3)IC內(nèi)帶8 139個(gè)16×16點(diǎn)陣中文字庫(kù)，126個(gè)16×8字母符號(hào)，并提供4個(gè)16×16點(diǎn)陣的自定義字功能；(4)與CPU接口采用串行控制方式；(5)功耗低，最大工作功耗15 mW。

WGM-12832模塊主要硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

WGM-12832共有7個(gè)外接引腳，其采用串口發(fā)送指令和數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)在于滿(mǎn)足顯示目的的同時(shí)，占用很少的CPU引腳資源。因此，在很多低端CPU的引腳較少時(shí)，也能驅(qū)動(dòng)WGM-12832液晶，滿(mǎn)足了不同微系統(tǒng)的需求。

1.2 WGM-12832控制指令

WGM-12832共有2個(gè)指令集：基本指令集和擴(kuò)充指令集?；局噶罴藢?duì)液晶WGM-12832的基本操作，如判斷控制器是否為忙、清除顯示、設(shè)定顯示的地址、寫(xiě)數(shù)據(jù)和讀數(shù)據(jù)等。而擴(kuò)充指令集則在基本指令集的基礎(chǔ)上最大限度地滿(mǎn)足了現(xiàn)實(shí)的顯示需要。比如：能夠設(shè)置睡眠模式，滿(mǎn)足低功耗的需求；可以設(shè)置圖形顯示，更進(jìn)一步使顯示變得多樣化，提供更人性化的交互方式。

單片機(jī)對(duì)WGM-12832的操作原理為：?jiǎn)纹瑱C(jī)先確認(rèn)ST7920內(nèi)部處于非“忙”狀態(tài)。即讀取BF位，當(dāng)BF為0時(shí)，ST7920才可接收新的指令。如果在送指令前不檢查BF位，那么在前一條指令和這條指令中間必須延遲一段較長(zhǎng)的時(shí)間，確保前一條指令執(zhí)行完。在操作時(shí)，ST7920在單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)的控制下，通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送給ST7920，當(dāng)ST7920成功接收到數(shù)據(jù)后，轉(zhuǎn)入內(nèi)部時(shí)鐘控制，封鎖I／O口緩沖器，置“忙”標(biāo)志。ST7920根據(jù)接收數(shù)據(jù)中的RW和RS位判斷所接收到的是數(shù)據(jù)、指令、還是所要顯示的內(nèi)容，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。處理完成后，撤消I／O口緩沖器的封鎖，“忙”標(biāo)志清零。在寫(xiě)入數(shù)據(jù)到RAM中時(shí)，每個(gè)RAM的位址都可以連續(xù)寫(xiě)入2個(gè)位元的資料(2 B)，當(dāng)寫(xiě)人第二個(gè)字節(jié)時(shí)，位址計(jì)數(shù)器(AC)的值就會(huì)自動(dòng)加1，即在連續(xù)寫(xiě)入內(nèi)容時(shí)，只需要設(shè)定開(kāi)始的位址，并連續(xù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)就能達(dá)到目的。因?yàn)镾T7920是能控制128×64點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)芯片，WGM-12832只用了ST7920資源的1／2。在使用上需要注意，DDRAM位址中的88 H～8 FH和98 H～9 FH中的內(nèi)容是不能顯示出來(lái)的。位址80H～87H和90H～97H的內(nèi)容會(huì)被分別顯示在第1行和第2行。

2 單片機(jī)與WGM-12832液晶的接口電路

AT89S51和液晶WGM-12832模塊的接口電路如圖2所示。由于WGM-12832采用串口通信，外接引腳較少，與單片機(jī)連接采用直接連接的方法，即用I／O口直接與LCD數(shù)據(jù)線(xiàn)和控制線(xiàn)相連，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀(guān)、操作方便。在此電路中，采用軟件模擬液晶的時(shí)序，達(dá)到正確顯示的目的。

3 軟件編程

對(duì)WGM-12832的軟件編程采用Franklin 51語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，主要包括兩部分，一部分是給液晶寫(xiě)指令，另一部分是給液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)。有了這2個(gè)基本的子程序，就可以構(gòu)造出各種實(shí)用的顯示子程序。由于液晶內(nèi)部自帶漢字模塊，只需發(fā)送漢字對(duì)應(yīng)的代碼就可以實(shí)現(xiàn)漢字的顯示，其代碼可以在ST7920模塊的資料中查找。對(duì)于圖形和曲線(xiàn)顯示的原理類(lèi)似，只需要設(shè)置好相應(yīng)的水平地址和垂直地址，并把相應(yīng)的圖形編碼寫(xiě)入液晶模塊，就可顯示出所要顯示的內(nèi)容。

發(fā)送指令子程序：

4 結(jié)論

隨著儀器、儀表、電子設(shè)備等智能化程度的提高，單片機(jī)系統(tǒng)的液晶顯示模塊使用的也越來(lái)越廣泛。在單片機(jī)與液晶的接口中，關(guān)鍵是要滿(mǎn)足液晶的時(shí)序要求；在軟件編程中，關(guān)鍵是要進(jìn)行正確的初始化、操作及顯示內(nèi)容的代碼。以上接口電路和相應(yīng)的程序已經(jīng)通過(guò)調(diào)試，并在實(shí)際中得到應(yīng)用。