电子产品液晶显示屏应用技术探讨

苏锡锋

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

液晶显示屏(LCD)由于具有可编程驱动、接口控制方便、体积小、功耗低、重量轻、超薄等许多其他诸多优点及良好的可视化人机界面，近几年来被广泛应用于单片机控制的智能化电子产品，尤其是便携式仪器仪表中，LCD 已成为当代高新技术产业、信息产业中最重要的信息显示方式之一。 液晶显示屏按其功能可分为3 类：笔段式液晶显示屏、字符点阵式液晶显示屏和图形点阵式液晶显示屏。 前2种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示屏还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果。 电子产品应按功能要求使用不同类别的液晶显示屏，本文试分类阐明液晶显示屏与单片机的硬件接口电路。

1 笔段式液晶显示屏与单片机接口技术

笔段式液晶显示器是一种最简单的液晶显示器。 它只能显示数字和符号，其控制信号包括一个公共端和若干个段控制信号。 值得注意的是，在段控制信号与公共端之间，必须是交流电压，如果加直流电压，显示会在几秒后失效。 所以公共端不能简单地连接电源的负极或正极，而要连接单片机的一个输出口，并定时将公共端和段控制电压在高电平与低电平之间进行切换。

下面通过一个数字显示例子来说明单片机与段式液晶显示屏的接口技术。 这里用了一个能显示3 位数字的段式液晶显示屏，该显示屏分3 部分，每部分由7 条线段组成，这7 条线段拼成一个“8”字，每条线段连接一个控制信号。 当线段与公共端之间有交流电压时，该线段显示，否则不显示。 这样通过几个线段的组合显示，就可显示某个数字或其他符号。 某个符号的控制信号排列称为7 段码。 使用单片机AT89S51 进行计数，并产生7 段码。 其硬件电路如图l 所示， 使用了AT89S51 的P0、Pl 和P2 口，分别输出数字的百、十、个位的7 段码，用P1.8 口控制公共端。

图1 单片机与段式液晶显示屏接口电路Fig.1 Interface circuit of SCM and zone LCD screen

在图1 中，电路使用了单片机与液晶显示屏直接相连的方式，可以充分利用单片机的资源，节约系统成本。 如果系统规模扩大，单片机I／O 口不够用时，也可使用间接相连的方式，在单片机与液晶显示屏之间加一个液晶控制器。

2 字符点阵式显示屏与单片机接口技术

字符型液晶显示屏主要用来显示英文、数字和其他常用符号等，它由液晶显示屏、字符库和字符控制器组成。 只要按照给定的指令和时序输入字符的ASCII 码即可显示该字符。 常用的字符点阵式显示器有内含中文字库与不内含中文字库之分，内含中文字库的在型号最后加上字库缩写字母ZK。 下面以LCMl2864ZK 液晶显示模块为例来说明单片机与字符点阵式液晶显示屏的接口技术。

2.1 LCMl2864ZK 液晶显示模块

LCMl2864ZK 是一款内含中文字库的128×64点阵液晶显示控制模块，其字形ROM 内含8192 个16×16 点阵中文字形和128 个16×8 半宽的字母符号字形。 绘图显示画面提供一个64×256 点的绘图区域GDRAM， 内含的CGRAM 提供4 组软件可编程的16×16 点阵造字功能。 该模块可提供多种与单片机的接口模式：并行8 位/4 位，串行3 线/2 线，供使用者灵活掌握。

该模块可实现汉字、ASCII 码、点阵图形的同屏显示，并具有清屏、光标显示、闪烁控制命令。 模块内部提供显示驱动负电压，内置升压电路和背光源简化了用户的电路设计。

LCMl2864ZK 模块内部显示存储器分3 个区：字符区(DDRAM)、绘图区(GDRAM)、字符生成区(CGRAM)。 要显示汉字只需向DDRAM 相应地址写入汉字码即可，LCM 会根据该编码找到相应字模信息，并将其显示到液晶屏的相应位置。 绘图存储器提供64×32 字节空间。 模块可控制256×64 点的二维绘图区， 只需向确定的地址写入图形点阵信息，控制器即在显示屏与地址对应的位置显示所需图形。在CGRAM 区，用户可向其中写入自定义字符集的编码点阵字模，LCM 会根据字符编码及该区首地址找到该字符的字模点阵信息，并显示出来。 由于该信息存入RAM，因此每次系统重启都需重新建立自定义字符集。 该区首地址需用户自己指定。

2.2 LCMl2864ZK 与单片机的接口

LCMl2864ZK 可以通过并行或串行模式接收来自单片机的数据。 当工作于并行模式下时，单片机不仅可以向显示RAM 写数据，以刷新液晶显示的内容，也可以通过数据总线读取显示内存的内容；当工作于串行模式下时，单片机只可以向显示RAM写数据，不可以读取显示RAM 的内容。LCMl2864ZK 仅使用两条传输线传送串行数据，其控制系统将配合传输同步时钟(SCLK)，接收来自串行数据线(SID)的数据。

在片选CS 设为高电平时，同步时钟线(SCLK)输入的信号才会被接收，如果为低电平，传输中的数据将被中止清除，并将传输的串行数据计数重新设回第一位；CS 脚可被固定接到高电平。 VR 是LCD亮度调整端，外接可调电阻；LED+和LED－分别接到4.4V 电源的正、负极(可由+5V 电源串联一个可调电阻器得到)，引脚PSB、NC、RST 均悬空未用，引脚R／W 和E 分别作为串行数据输入脚(SID)和串行脉冲输入脚(SCLK)，可接至单片机的任意两个I/O 引脚（本例中接到P3.2 和P3.3）。

2.3 LCMl2864ZK 和AT89S52 的硬件接口电路

LCMl2864ZK 与AT89S52 的硬件接口电路如图2 所示。

图2 LCMl2864ZK 与AT89S52 的硬件接口电路Fig.2 Hardware interface circuit of LCMl2864ZK and AT89S52

3 图形点阵式液晶显示屏MGLS240128T与单片机接口技术

3.1 MGLS240128T 图形液晶显示模块结构

MGLS240128T 图形液晶显示模块由控制器T6963C、列驱动器T6A39、行驱动器T6A40 以及与外部设备的接口等几部分组成。它既能显示字符(包括中文和西文字符)，又能显示图形，还能够将字符与图形混合显示。

MGLS240128T 图形液晶显示模块的引脚说明如表1 所示。 该模块对液晶显示的控制和驱动都由模块内部的芯片及电路来完成，因此它与外部的连接只有数锯线和控制线。主控CPU 通过这些数据线和控制线来设置所需要的显示方式，其他功能均由模块自动完成。

MGLS240128T 图形液晶显示模块本身内藏控制器T6963C，它的最大特点是具有独特的硬件初始设置功能。 由于显示驱动所需的参数(如占空比系数、驱动传输的字节数／行以及字符的字体选择等)均由引脚电平来没置，T6963C 的初始化在上电时就已基本设置完成。 除此之外，它还具有很强的软件控制能力，也就是由主控CPU 通过接口写入液晶模块的指令来实现模块控制。 软件控制主要集中于显示功能的设置上。

表1 MGLS240128T 模块的引脚功能Table 1 Pin function of MGLS240128T module

3.2 MGLS240128T 图形液晶显示模块与单片机接口电路

MGLS240128T 图形液晶显示模块与计算机的接口时序采用Inter8080 时序。 下面以AT89S52 单片机为例说明其接口方法。 它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式。 直接访问方式是把液晶模块作为存储器接在CPU 的数据线、地址线和控制线上，同时把它的数据总线接在AT89S52 的P0口上， 片选以及寄存器选择信号线由P2口提供，读写操作由单片机的读写操作信号控制。 这种方式是以访问存储器的方式访问液晶显示模块的，具体连接如图3 所示。

图3 MGLS240128T 图形液晶显示模块与单片机直接访问方式接口电路Fig.3 Interface circuit of MGLS240128T graphic LCD module and SCM direct-access way

间接控制方式则不使用单片机的数据系统，而是利用它的I/0 口来实现与显示模块的联系。 即将液晶显示模块的数据线与单片机的P0口连接，作为数据总线，另外3 根时序控制信号线通常利用AT89S 52 的P3口中未被使用的I/O 口来控制。这种访问方式不占用CPU 的存储器空间，它的接口电路与时序无关，时序完全靠软件编程实现（其接口方式如图4所示）。

图4 MGLS240128T 图形液晶显示模块与单片机间接访问方式接口电路Fig.4 Interface circuit of MGLS240128T graphic LCD module and SCM indirect-access way

MGLS240128T 图形液晶显示模块是一种性能价格比较高的液晶显示模块，其内部具有适配89 系列的操作时序电路。 该模块与单片机的接口十分方便。 由于它不仅能很方便地进行大信息量的各种字符显示，且能实现图形及曲线的显示，这就使人机接口更加友好。 因此，可为单片机在各领域中的应用提供十分简单、方便，功能强大的LCD 显示功能。

4 结语

以实例的形式说明笔段式液晶显示屏、字符点阵式液晶显示屏和图形点阵式液晶显示屏与单片机之间的硬件接口技术。 不同型号的液晶显示模块功能不同，但与单片机的硬件接口方法相同，不同的是模块的引角顺序。 用户使用与本文实例型号不同的液晶显示模块时，只需按引角功能与实例接口电路一致的原则行事，就能完成与单片机的硬件接口电路。 软件编程部分可参阅有关资料。

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