關鍵詞： 單片機 , 液晶顯示

        1.引言

隨著電子技術的迅速發展，使得電子電路的設計日趨復雜，單片機因為具有高集成度、高穩定性和成本低廉等特點，因而在電子設計中得到越來越廣泛的應用。在很多場合需要顯示單片機系統的數據信息。一般情況下使用數碼顯示管或者CRT、彩色液晶顯示器，但是，這幾種顯示方式都各有利弊。

第一，使用數碼顯示管雖然成本低廉，但是顯示內容非常有限且單一，不能滿足越來越多的顯示需求;
第二，使用CRT或者彩色液晶顯示器可以顯示更多的內容，但是存在著設計復雜化、提高設計成本和浪費資源等弊端。
因此，實際工作中迫切需要一種簡單實用，成本低廉，設計簡單的顯示其產品。

2.基本原理
LC0811-SL由液晶顯示器控制器和液晶顯示器面板以及發光二極管背光三部分組成。其中液晶顯示器顯示控制器是整個顯示器的核心部分。其內部結構圖如圖1所示。

  

2.1 電源

液晶顯示器使用5V直流電源，電源供給示意圖如圖2所示。

2.2 管腳功能定義

LC0811-SL具有16個管腳(PIN)，具體功能定義如表1、表2所示。

       
2.3 寄存器

LCD控制器有2個8位寄存器，指令寄存器(IR)和數據寄存器(DR)。

指令寄存器(IR)是一個只寫寄存器，既用于存儲指令代碼如清顯示或者光標移位，又用來存儲顯示數據RAM(DD RAM)地址或者字符發發生器RAM(CG RAM)地址。

數據寄存器(DR)是一個讀寫寄存器，用于暫存對DD RAM或CG RAM讀/寫的數據，數據寫入DR是通過一個顯示控制器的內部操作自動寫入到DD RAM或CG RAM.同時，DR也用來存儲從DD RAM或CG RAM讀出的數據。當地址信息寫入IR,通過一個內部操作從DD RAM或CG RAM讀出數據到DR,此時的數據傳輸完全通過讀DR來完成。執行完一個從DR的讀操作后，數據保存在DD RAM或CG RAM,下一地址送到DR,為下一個讀周期做準備，如表2所示，寄存選擇器(RS)信號決定兩個寄存器中的哪一個被選中。

2.4 忙標志(BF)

當忙標志位是1(即高)時執行一個內部操作并且下一個指令是不能被接受的。

當RS=0并且執行完一個讀操作時，忙標志位輸出到DB7,下一個指令只有在忙標志位為0(即低)時才能夠被寫入。

2.5 地址計數器(AC)

地址計數器分配地址給D D R A M或C GRAM,當一個指令的地址寫入IR,地址信息從IR送到AC,這個指令同時決定DD RAM或CGRAM的選擇。從DD RAM或CG RAM完成一次讀/寫操作后，地址計數器(AC)自動減1或者加1,當RS=0并且讀操作完成后，AC中的內容輸出到DB0DB0~DB7.

2.6 顯示數據存儲器(DD RAM)

DD RAM用8位字符代碼的形式來存儲顯示數據，容量是80*8或者80字節，DD RAM不用于顯示時，可用作通用的數據R A M.

DD RAM地址是用AC來設置并且用16進制表示，這個地址計數器可以通過“Set DD RAMAddress”指令進行寫操作，用“Read BusFlag and Address”指令進行讀操作。如圖3所示，在讀/寫時，數據位DB0~DB6代表DDRAM地址，DB7為忙標志位。

2.7 字符發生器ROM(CG ROM)

字符發生器ROM(CG ROM)從8位字符代碼產生5×7點陣或者5×10點陣字符圖形，能夠產生等于192種5×7點陣字符圖形和32種5×10點陣字符圖形。

2.8 字符發生器(CG RAM)

CG RAM是一個64×8位的RAM,可以對其編程自定義字符圖形，在5×7點陣下，可以寫8種類型的字符圖形，在5×10點陣下，可以寫4種類型的字符圖形。可以使用字符代碼00H~07H,從CG RAM寫字符程序到DDRAM,不使用CG RAM存儲單元時可以用作普通的RAM.

例如：寫一個5×7字符圖形程序到CGRAM存儲單元(如01H)步驟如下：

a)用“Set DD RAM Address”指令置CGRAM指針到字符代碼01H的第一行;

b)用“Read Bus Flag and Address”指令寫自定義字符的嘴上一行;

c)如果I/D位在“Entry Mode Set”命令中已經置位，CG RAM地址自動增加，然后，再繼續回到b)，寫完字符的所有行;

d)寫完所有7行數據，用“Set DD RAMAddress”指令將地址計數器恢復到一個DDRAM存儲單元。

e)顯示寫入的自定義字符，在DD RAM地址里用“Write Data to CG or DDRAM”指令顯示01H這個字符。

2.9 控制器

a)LCD控制器具有4位或者8位模式，當使用4位模式時，數據傳送使用數據位D B 4~D B 7進行兩個4位操作，DB0~DB3不使用，在時令周期完成之前， 數據傳送兩次， 先傳送高四位(DB4~DB7的數據，假設接口數據是8位字長)，然后傳送低四位(DB0~DB3的數據，假設接口數據是8位字長)，4 位數據傳送完成后， 檢查忙標志(BF)，兩個四位操作后接著傳送忙標志位和地址計數器的數據;b)當使用8位模式時，數據傳送使用完整的8位散居據總線DB0~DB7.




       
2.10 初始化

2.10.1 復位電路初始化

打開電源，顯示器可以通過內部電路進行初始化，進入初始化后，可以開始執行指令，直到初始化結束忙標志)(BF)位保持忙狀態，VCC電壓升高到4.5V后，忙標志(BF)保持10ms有效。

1)清顯示

2)功能設置

DL=1:8位接口操作

N=0:一行顯示

F=0:5×7點陣字符顯示

3)顯示開/關控制

D=0:顯示關

C=0:光標關

B=0:閃爍關

4)入口模式設置

I/D=0:+1(增量模式)

S=0:不顯示移位操作

如果內部電源可提供的復位時間不能滿足(0.1ms

2.10.2 軟件初始化

軟件初始化一般在內部電路不能滿足條件，無法正常初始化的情況下使用，軟件初始化流程如圖3所示。

3.應用實例

單片機系統通過數據總線直接與顯示器進行連接，可以很方便的組成單片機顯示系統，基本原理圖如圖4所示。

這是一個典型的單片機顯示系統電路，具有較強的通用性，可以廣泛的應用于電子工程設計中。考慮到使用上的方便快捷和通用性，可以把單片機系統和顯示器的接口用標準接插件進行擴展，單片機系統部分采用插座XS1,液晶顯示器部分使用插頭XP1.這樣，使系統的通用性和簡捷性得到加強。

4.結語

實際使用中，LC0811-SL液晶顯示器能夠為單片機系統提供良好的人機界面。由于它本身具有比較完善的字符顯示能力，可以顯示大量字符圖形，突破了普通數碼顯示管只能顯示數字和簡單英文的局限性，能充分滿足單片機系統的數據信息的顯示。