LCD12864液晶显示器的并行驱动

只看该作者 · 2018-3-16 19:04

本帖最后由 zhangjw258 于 2018-3-16 20:53 编辑

LCD12864液晶显示器的并行驱动

一、概述
我手里这块LCD12864液晶显示器型号是HJ12864ZW。它主要由行驱动器/列驱动器(图2中的3个黑块U1/U2/U3)及128×64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8×4个16×16点阵大小的汉字。LCD 12864是一种图形点阵显示器，并且带有汉字库，可以很方便的显示汉字，也可以显示二值图片。我这块LCD12864的主控芯片是ST7920。另外还有一种LCD12864的主控芯片是KS0108，它只有点阵模式，不带汉字库，并且它的屏的分布方式是左右分布的，数据字节的排列方式也与本文所讲的ST7920控制器的LCD 12864不一样。有兴趣的朋友可以找来资料比较一下。先来看看它的样子(如图1)：

图1

背面(如图2)：

                        图2

      在这里只研究它的并行驱动方式，因此下面的引脚定义完全是按照并行驱动方式而定义的。LCD 12864还可以进行串行驱动，引脚定义与此有些不同，串行驱动可以占用非常少的MCU资源，当然，速度会比并行驱动方式要慢一些。我将在下一篇**里讲一下LCD12864的串行驱动方法。

引脚号    名称       说明          引脚号          名称          说明
1          VSS       电源地          11                DB4          数据端口
2          VDD       电源5V          12                DB5          数据端口
3          VO          LCD驱动电压  13                DB6          数据端口
4          RS          命令/数据       14                DB7          数据端口
5          RW       读/写             15                PSB          串(0V)/并(5V)口选择
6          E          使能                16                NC          无连接
7          DB0       数据端口       17                RST          复位(低电平有效)
8          DB1       数据端口       18                VOUT       倍压输出脚
9          DB2       数据端口       19                BLA          背光电源5V
10       DB3       数据端口       20                BLK          背光电源地

说明：
1．使用并口方式时，PSB接VDD。特别地，选择并口方式后，根据下文中的功能设定指令中DL标志的不同，有8位并口方式(DL=1)和4位并口方式(DL=0)。8位并口方式使用DB0……DB7数据口；4位并口方式使用DB4……DB7数据口。
2．使用串口驱动方式时，PSB接VSS，DB0……DB7悬空不接。
3．串并口选择方式：除接口第15脚(PSB)外。也可使用P  S焊盘点(见图2)选择并口/串口。中间与右部焊盘短路，串口控制方式；中间与左部焊盘短路，并口控制方式。

二、时序
1．并行传输方式
当PSB脚接高电平时，模块将进入并口模式。在并口模式下，可以由下文中的指令中的DL标志来选择8位接口或4位接口。主控制系统将配合(RS、RW、E、DB0……DB7)来达成传输动作。从一个完整的流程看，当设定地址指令后(CGRAM、DDRAM)，若要读取数据时需先DUMMY READ一次，才会读取到正确数据。第二次读取时则不需DUMMY READ，除非又执行设定地址指令才需再次DUMMY READ。在4位传输模式中，每一个8位的指令或数据都将被分为两个字节动作：较高4位(DB7—DB4)的资料将会被放在第一个字节(DB7—DB4)部分；而较低4位(DB3—DB0)的资料则会被放在第二个字节的(DB7—DB4)部分。至于相关的另4位则在4位传输模式中DB3—DB0接口未使用。

这是8位并行模式数据传输的时序图(如图3)

图3

这是4位并行模式数据传输的时序图(如图4)

图4

2．时序图

(1)向液晶模块写数据(如图5)

图5

(2)从液晶模块读数据(如图6)

图6

3．串行传输方式
当PSB脚接低电平时，模块进入串行传输模式。在串行传输模式中，单片机与液晶模块间传送1字节的数据需要24个时钟脉冲。首先，单片机要给出数据传输起始位，这里是5个连续的“1”作数据起始位。如模块接到5个“1”，则内部传输被重置并且串行传输将被同步。紧接着，“RW”位用于选择数据的传输方向(读或写)，“RS”位用于选择内部数据寄存器或指令寄存器，最后的第8位固定为“0”。在接收到起始位及“RW”,“RS”和“0”的第一个字节后，下一个字节的数据或指令将被分为2个字节来串行传送或接收。数据或指令的高4位，被放在第2个字节串行数据的高4位，其低4位将置为“0”；数据或指令的低4位被放在第3个字节的高4位，其低4位也置为“0”。如此完成一个字节指令或数据的传送。需要注意的是，当有多个数据或指令要传送时，必须要等到一个指令完全执行完毕后再传送下一个指令或数据。否则，会造成指令或数据的丢失。这是因为液晶模块内部没有发送/接收缓冲区 (如图7所示) 。

图7

4．串行接口时序图(如图8所示)

图8

在这里要补充一下，串行传输的接口连接方式。LCD12864串行传输只需要3条引脚线：分别是第4脚片选“CS”、第5脚串行数据输入“SID”和第6脚串行时钟信号“SCLK”。在串行接口方式中DB0……DB7悬空不接。其余引脚连接方式同并行模式相同(除PSB接地)。

三、电路与内部资源
下面给出我的8位并行连接模式的电路图(如图9所示)。

图9

说明：
(1)ST7920内带倍压电路，生成2倍于VCC的电压。倍压通过VOUT脚(18脚)引出，通过电位器调节后，从VO(3脚)引回模块用来驱动LCD。直接驱动LCD的是VO，VO电压越高，对比度越深。通过调节电位器来调节VO值以改变对比度。某些模块没有VOUT脚。VOUT电压直接通过降压处理供给VO。对比度已经锁定。如果一定要调节对比度，可以通过VO对地接一可调电阻，拉低VO值。我们这个模块在出厂时已经调节好对比度，所以第3脚和第18脚可以悬空不接。如果对现在的对比度不满意，可以用一把小螺丝刀调节模块背后的电位器VR1(如图2)。
(2)因为是并行传输模式，因此，PSB直接与VCC相连。
(3)其余引脚连接方式如图9所示。

下面看看ST7920的内部资源：
A．ST7920内部固化了8192个16×16点阵的中文字型在CGROM里。
B．固化有126个16×8点阵的西文字符在HCGROM里。
C．提供4个16×16点阵自定义字符的存储空间CGRAM。
D．提供128×64的点阵绘图共1024个字节的存储空间GDRAM。
E．提供1个16×15点阵图标的存储空间IRAM(ICON RAM)。

四、显示
1．字符显示
将准备显示的西文或中文字符代码写入DDRAM即可。不同的是1个西文字符占一个字节，而1个中文字符占2个字节。字符显示时，DDRAM与液晶屏对应关系(如图10所示)。

图10

从这个图可以看出，第一行到87H完了以后就跳到了第三行接着88H了。第二行也是一样，很明显，有下面两行接在上面两行后面的迹象。如图11。

图11

2．下面来看看GDRAM图形显示与液晶屏的对应关系(如图12)

图12

从图12我们可以看出：ST7920的LCD12864在地址的排列上是分为上、下半屏来显示的。上半屏横向的列地址(X)是0—7(00h—07h)，下半屏的列地址是8—15(08h—0fh)。而每一个地址都可写入两个字节的内容，它们是按高位在前低位在后排列的。垂直方向上的地址(Y)上半屏是0—31(00h—1fh)，下半屏Y地址仍是0—31(00h—1fh)。可以看出，它的地址排列方式还是将下半屏接在上半屏后面的，因此这块LCD12864，虽然在点阵的物理排列上是128×64，但在地址排列上，它却是块256×32。

3．下面我们来介绍能够使用的指令(如图13所示)：

图13

五、程序
说了这么多，终于到了写程序的时候了。程序要实现的功能是：先在屏幕上显示4行文字，延时一会，接着显示某品牌的**。在这里，我只使用了一些简单的指令，LCD12864有很多指令和功能，有兴趣的话，可以进一步学习。

// 文件zhangtype.h
#ifndef __ZHANGTYPE_H__
#define __ZHANGTYPE_H__

#define uint8 unsigned char
#define uint16 unsigned short int
#define uint32 unsigned long int
#define int8    signed char
#define int16 signed short int
#define int32 signed long int
#define uint64 unsigned long long int
#define int64 signed long long int

#endif

// 文件fun.h
#ifndef __FUN_H__
#define __FUN_H__

#include "ZhangType.h"
#include "String.h"                   //for strlen()
void Delay(uint16 time);             //延时

#endif

// 文件fun.c
#include "fun.h"

void Delay(uint16 time)
{
while(time--);
}

// 文件12864.h
#ifndef __12864_H__
#define __12864_H__

#include "Reg52.h"
#include "ZhangType.h"
#include "fun.h"

#define SETMODE8 0x30 //并口8位数据接口,DL = 1,基本指令

#define SETMODE8_OFF 0x34 //并行8位数据接口,DL = 1,绘图OFF

#define SETMODE8_ON 0x36 //并行8位数据接口,DL = 1,绘图ON

#define SETMODE4 0x20 //并行4位数据接口,DL = 0,基本指令

#define SETMODE4_OFF 0x24 //并行4位数据接口,DL = 0,绘图OFF

#define SETMODE4_ON 0x26 //并行4位数据接口,DL = 0,绘图ON

#define DISOPEN             0x0C //显示开,不显示光标,光标不闪烁
#define DISMODE          0x06    //读写字符后地址加1,屏显不移动
#define SETADDR1          0x80 //设置数据地址指针第一行
#define SETADDR2          0x90 //设置数据地址指针第二行
#define SETADDR3          0x88 //设置数据地址指针第三行
#define SETADDR4          0x98 //设置数据地址指针第四行
#define CLEAR                0x01 //清屏,数据指针清零
#define RET                   0x02    //回车,数据指针清零

sbit RS  = P1^0;
sbit RW = P1^1;
sbit E = P1^2;

void Init12864();
void Write12864_Com(uint8 com);
void Write12864_Dat(uint8 dat);
void CheckBusy(void);    //检查忙

#endif

// 文件12864.c
#include "12864.h"

void Init12864()                                              //初始化12864
{
CheckBusy();
Write12864_Com(SETMODE8);
CheckBusy();
Write12864_Com(DISOPEN);
CheckBusy();
Write12864_Com(CLEAR);
}

void Write12864_Com(uint8 com)                   //写命令
{
RS=0;
RW=0;
P2=com;
E=0;
E=1;
E=0;
}

void Write12864_Dat(uint8 dat)                      //写数据
{
RS=1;
RW=0;
P2=dat;
E=0;
E=1;
E=0;
}

void CheckBusy(void)                                     //检查忙
{
uint8 temp;

RS=0;
RW=1;
E=0;
while(1)
{
   P2=0xFF;                                                 //数据线为输入
   E=1;
   temp=P2;
   E=0;
   if ((temp&0x80)==0)
         break;
}
}

// 文件_main.c
#include "Reg52.h"
#include "12864.h"

uint8 code dis1[]="胜日寻芳泗水滨,";
uint8 code dis2[]="无边光景一时新.";
uint8 code dis3[]="等闲识得东风面,";
uint8 code dis4[]="万紫千红总是春.";

uint8 code **[1024]=
{
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xF0,0x00,0x0F,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x38,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x10,0x00,0x07,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x08,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x03,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xE0,0x00,0x00,0x7F,0xFF,0xFE,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x0F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0xFF,0xFF,0xFF,0xC0,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0xFF,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1D,0x00,0x1C,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x38,0x00,0x1C,0x00,0x00,
0x01,0xFF,0x7F,0xF3,0xFF,0x3F,0xF8,0xFF,0xE7,0xFE,0x3F,0xFB,0xFF,0x3C,0xFF,0xC0,
0x03,0xC0,0x00,0x77,0x87,0xB8,0x3D,0xC0,0xE7,0x0F,0x78,0x38,0x03,0xBD,0xC1,0xC0,
0x07,0x80,0x7F,0xF7,0x07,0xB8,0x3B,0x80,0xEF,0x0F,0x70,0x7B,0xFF,0xBB,0xFF,0xC0,
0x07,0x80,0xF0,0xF7,0x07,0x78,0x3B,0xC1,0xEE,0x0E,0x70,0x77,0x87,0xBB,0xC0,0x00,
0x03,0xFE,0xFF,0xEF,0x07,0x70,0x79,0xFF,0xCE,0x0E,0x7F,0xF7,0xFF,0x79,0xFF,0x80,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x68,0x63,0x47,0x1B,0x0C,0x78,0xE0,0x22,0xC0,0x93,0xC3,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x78,0xE3,0xCD,0x9F,0x1C,0x49,0xC0,0x67,0x80,0xB3,0xC7,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x59,0x66,0xCF,0x1F,0x34,0x71,0xE0,0x45,0x80,0xE3,0xCB,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
};

void Disp(uint8 *pic)                                           //显示Gdram内容（显示图片）
{
uint8 x, y, i;

CheckBusy();
Write12864_Com(SETMODE8_OFF);             //切换到扩充指令，

for(i = 0; i <= 8; i += 8)                                     //写上,下半屏
   for(y = 0; y < 32; y++)                                     //第行32象素
   {
         for(x = 0; x < 8; x++)                                  //每半屏8列,每列2字节
         {
            CheckBusy();
            Write12864_Com(0x80 + y);                   //行地址
            CheckBusy();
            Write12864_Com(0x80 + x + i);             //列地址
            CheckBusy();
            Write12864_Dat(*pic++);                         //写数据 D15－D8
            CheckBusy();
            Write12864_Dat(*pic++);                         //写数据 D7－D0
         }
   }
CheckBusy();
Write12864_Com(SETMODE8_ON);                //打开图形显示
}

void main()
{

uint8 len, max, t;

Init12864();
CheckBusy();
Write12864_Com(SETADDR1);
max = strlen(dis1);
for(len = 0; len < max; len++)
{
   CheckBusy();
   Write12864_Dat(dis1[len]);
}
CheckBusy();
Write12864_Com(SETADDR2);

for(len = 0; len < max; len++)
{
   CheckBusy();
   Write12864_Dat(dis2[len]);
}
CheckBusy();
Write12864_Com(SETADDR3);

for(len = 0; len < max; len++)
{
   CheckBusy();
   Write12864_Dat(dis3[len]);
}
CheckBusy();
Write12864_Com(SETADDR4);

for(len = 0; len < max; len++)
{
   CheckBusy();
   Write12864_Dat(dis4[len]);
}

for(t = 0; t < 30; t++) Delay(50000);
CheckBusy();
Write12864_Com(0x01);
Disp(**);                         //填充图形
while(1);
}

//############### PROGRAM END #################

程序执行效果如下(图14、图15)：

图14