浅谈用单片机控制12864液晶

只看该作者 · 2016-2-29 19:43

从现在开始，慢慢的写一写自己在学习过程中的感想，作为一个系列吧，没有什么固定顺序，学到哪写到哪。给它起个统一的名字叫做《我的学习笔记：*****》，话不多说，第一记开始：
话说起来12864，有爱有恨。

先引出一段背景话：前段时间做电子大赛，题目是《无线遥控绘图小车》，意思即为制作一个A端，作为远程遥控部分；制作一个B端，作为绘图主体部分。每个部分均由主控IC来控制，我们采用的是增强型51单片机STC12C5A32S2，选择它的原因无非有两个：一是普通51单片机无论从主频、RAM上来讲均不能满足要求；二是在大赛前突然得知AVR系列的128停产了，市面上仅剩的128于是身价倍增，已经达到45~55元/片，成本过高。于是惊呼：AVR的时代已经马上就要过去了。最后我们选用了STC12C5A32S2单片机，主频选用24M，不分频，相当于传统51单片机的288M频率，速度够用；32K+28K的存储器，相比51的4K、8K存储空间够用了；而它的价格仅仅为7元/片（从芯片商直接购进）。这样无论从性能和价格上均满足要求，可谓性价比相当高的一款单片机了。好了，主控介绍完毕。因为本次主要想说说12864液晶，所以主要介绍A端及其控制。

A端主要有五部分组成：电源模块、主控芯片及其工作电路、欧姆龙非编码4*4矩阵键盘、nrf24L01无线传输模块、12864液晶显示模块。下面主要介绍在使用12864液晶中遇到的一些问题及其解决方案：（抛砖引玉，欢迎高手指点）

12864液晶，从字面意思上来理解，就是一块分辨率为128*64的液晶屏幕，和电脑中提到的显示器分辨率是一样的。只不过12864是一块单色的液晶屏，市面上最常见的为蓝绿色和蓝色。我们采用的是蓝色液晶屏，内有中文字库，使用起来方便很多。关于汉字和ASCII码：汉字在12864中占用16*16的屏幕空间，ASCII码字符占用16*8的屏幕空间。于是我们可以知道：一块12864使用内部字库，最多可以显示32个汉字或者64个ASCII码字符。如果我们感觉这样屏幕显示的东西太少，可以舍弃液晶内部字库，自己制作一个字库，其中汉字和ASCII码均可以占用8*8的屏幕空间，这样我们的12864最多可以显示128个汉字或ASCII码字符。所以在显示内容较多时可以采用这种方法。

作为背景，下面说一下12864的驱动。关于液晶的驱动电路是相当复杂的，一个有几年工作经验的工程师也不一定能自己独立设计出一个12864驱动，但是比较好的是，我们一般在买12864的时候，制造商都已经将驱动做好了，我们要做的就是通过制造商留给我们的20P接口去使用它（这也就是术业有专攻吧，我们不必关心它的内部驱动，只要会用就行了），关于制造商留给我们的这20P引脚的具体名称和功能　我就不赘述了，网上一把一把的。将单片机的I/O、电源线与液晶焊接完毕后，硬件也就搭建好了。下面开始软件编程来控制12864液晶让它显示。

说到软件编程，首先我们需要准备一下平台：第一：给单片机焊接一个下载电路，51单片机最常用的就是串口下载，需要串口头一个、104电容5个、max232芯片一个、串口线/USB转串口连接线（后者主要为笔记本等没有串口的电脑设计）一条、导线若干。这个下载电路在网上也是一把一把的，我也不赘述了。第二：需要一台电脑（编程用）。第三：需要相应的开发平台，51单片机最常用的是keil，现在比较流行的是keil2和keil3，各有特点，可以根据自己的习惯选择，我个人选用的是keil3平台。有了以上3点，软硬件开发平台就已经搭建好了，下面介绍一下程序编写。

首先，打开keil软件，建立一个工程，并添加一个文件到工程里面，然后就可以写程序了。首先把基本程序架构写好：头文件、主函数、while循环。为了让程序比较好理解，采用编写函数在主函数中调用的形式。下面介绍一下各种功能函数的编写。
首先是最基本的初始化操作，需要参考制造商给出的操作时序图（这里不赘述，只列出代码）

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void init_12864()

　　　　{

  　　　　lcd12864_psb=1;//选择并行模式

 　　　　write_cmd(0x30);//选择基本指令

 　　　　write_cmd(0x0C);//把显示打开，关闭游标

 　　　　write_cmd(0x01);//清屏，地址归零

　　　　}

接下来是基本的读写操作：参考制造商给出的操作时序图（这里不赘述，只列出代码）

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//往12864内部写入一个命令字节

　　　　void write_cmd(uchar cmd)

　　　　{

 　　　　lcd12864_rs=0;//把rs引脚拉低，表示命令

 　　　　lcd12864_rw=0;//表示写，而非读

 　　　　P0=cmd;//把命令字节送到数据线上

 

 　　　　lcd12864_en=0; //给en引脚一个高脉冲

 　　　　delay_ms(5);

 　　　　lcd12864_en=1;

 　　　　delay_ms(5);

　　　　 lcd12864_en=0;

　　　　}



　　　　//往12864内部写入一个字节的数据

　　　　void write_dat(uchar dat)

　　　　{

　　　　 lcd12864_rs=1;//表示写数据

 　　　　lcd12864_rw=0;//表示写

 　　　　P0=dat;//把数据送到数据线上

 　　　　lcd12864_en=0; //给en引脚一个高脉冲

　　　　 delay_ms(5);

 　　　　lcd12864_en=1;

　　　　 delay_ms(5);

 　　　　lcd12864_en=0;

　　　　}

只看该作者 · 2016-2-29 19:45

这样基本的函数便写好了，关于12864的操作是这样的：首先需要对其进行配置，即执行初始化函数，然后就可以进行进行显示字符了。如果我们要在屏幕上显示汉字“好”，需要这样操作：首先写入命令，内容为显示地址（第一行首空间为0x80），然后写入数据，内容为我们要显示的字符（内容为“好”），于是我们的代码这样写：

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　　　　init_12864();

　　　　write_cmd(0x80)；

　　　　write_dat(“好”)

这样我们进行代码编译，将文件下载到单片机就可以在12864上看见在屏幕最左上角的“好”字了。下面进行一些更加复杂一点的操作。即在屏幕任意的地方显示任意的字符串（当然需要的显示空间要够，不然会没有地方显示的），代码如下：

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void set_xy(uchar row,uchar line) //设置显示地址为第x行y列

　　　　{

 　　　　　　　　switch(row) //对行进行判断

 　　　　　　　　{

 　　　　 　　　　　　　　case 1: {write_cmd(0x80|line);break;} //第一行，则设定列位置

  　　　　　　　　　　　　case 2: {write_cmd(0x90|line);break;} //第二行，则设定列位置

  　　　　　　　　　　　　case 3: {write_cmd(0x88|line);break;} //第三行，则设定列位置

  　　　　　　　　　　　　case 4: {write_cmd(0x98|line);break;} //第四行，则设定列位置

 　　　　　　　　}

　　　　}　　　　

　　　　

　　　　void write_xy(uchar row,uchar line,uchar *string) //在坐标为x行y列的地方显示出字符串string

　　　　{

 　　　　　　　　uchar lcd_temp;  //定义显示数据暂存变量

 　　　　　　　　set_xy(row,line);  //设定显示地址为第x行y列　　　　

 　　　　　　　　lcd_temp=*string; //将string的内容赋给lcd_temp　　　　

　　　　 　　　　while(lcd_temp!=0x00) //判断字符串截止标志

 　　　　　　　　{

 　　　　 　　　　　　　　write_dat(lcd_temp); //写入字符串的相应内容

  　　　　　　　　　　　　lcd_temp=*(++string); //读取字符串下一位字符

 　　　　　　　　}

　　　　}

这样，一个函数就编写好了，如果我们想在第三行第二列的位置显示“我爱电子”，则这样进行操作：行x=3，列y=2，字符串为“我爱电子”，于是我们在主函数里面写这样的代码：

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　　　　unsigned char string=“我爱电子”；

　　　　write_xy(3,2,uchar *string)；

只看该作者 · 2016-2-29 19:45

这样我们进行代码编译，将文件下载到单片机就可以在12864上看见在屏幕第三行第二列的位置显示“我爱电子”。下面介绍一下在12864上进行局部显示图片，在显示图片之前我们需要获得所显示图片的二进制编码。这个可以借助<字模提取软件>来进行，然后在函数中定义一下（我定义为**[ ]={ }），下面是局部显示图片的函数

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void lcd12864_display(uchar code *img)/*显示函数*/

　　　　{

　　　　 uchar x,y;

 　　　　uint i=0;//不可定义为uchar，数量不够用

　　　　 for(y=24;y<=31;y++) //我们可以更改y的最小值和最大值来控制显示区域

 　　　　{

 　　　　　　　　 for(x=1;x<3;x++)//每个x对应于2个字节，我们可以更改x的最小值和最大值来控制显示区域

  　　　　　　　　{

  　　　　　　　　 　　　　write_cmd(0x36); //扩充指令，同时开通图形显示

   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x80+y);//垂直地址

  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x80+x);//水平地址

   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x30);//改为基本指令，进而进行基本输入

  　　　　 　　　　　　　　write_dat(img[i++]); //数据写入

   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]);

  　　　　　　　　}

 　　　　}

 　　　　for(y=0;y<=23;y++) //我们可以更改y的最小值和最大值来控制显示区域

 　　　　{

 　　　　　　　　 for(x=1;x<3;x++) //我们可以更改x的最小值和最大值来控制显示区域

  　　　　　　　　{

  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x36);//扩充指令，同时开通图形显示

  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x80+y);//垂直地址

   　　　　　　　　　　　　write_cmd(0x88+x); //显示下半屏，y的坐标不变，x的坐标加8（看datasheet上的图）

  　　　　　　　　　　　　 write_cmd(0x30);//改为基本指令，进而进行基本输入

   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]); //数据写入

   　　　　　　　　　　　　write_dat(img[i++]);

  　　　　　　　　}

　　　　 }

　　　　}

这样，一个函数就编写好了，如果我们就可以在任意区域显示自己想要的图片了（当然写入的区域不要有汉字或字符内容，不然会重叠到一起的，关于这部分的解决方案，下面即将介绍）
笔者在应用12864的时候，由基本模式切换到绘图模式时，会出现屏幕花屏的情况，始终无法解决，最后编写了一段清除图片内容的函数，其代码如下：

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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);

 　　　　}

　　　　}

只看该作者 · 2016-2-29 19:46

仔细研究一下这段代码，其实大家可以发现没有什么特别的东西，主要是为了给图片区域的部分全部写入0，屏蔽其显示内容，由此便可以解决模式切换后的花屏现象。然后在主函数中，调用初始化函数后，执行上面的clear_img()函数即可避免模式切换后的花屏现象。效果还是不错的，只是占用的时间比较长。笔者最初用普通51单片机时候选用11.05926M晶振，经12分频后清屏速度还是很慢的（接近8秒钟时间），后换用24M不分频的51单片机，清屏速度加快了很多（大概在0.4秒左右），所以这种方法并不适用普通51，否则光清屏的时间就会让人抓狂的。只建议不分频的单片机使用这种方法。
做比赛之前从来没有用过12864液晶，从头学起，最后在12864液晶上做出了一个简单的操作界面，花了整整两天时间。其中图像清屏的问题占用了很多时间，所以在此写下此文，为后来者提供问题的解决方案。最后欢迎大家多多交流~~