12864点阵型液晶显示屏的工作原理

12864点阵型液晶显示屏的工作原理 

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    大家好，通过以前的学习，我们已经对51单片机综合学习系统的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了1602字符型液晶显示的基本知识，体会到了综合学习系统的易用性与易学性，这一期我们将一起学习12864点阵型液晶显示屏的基本原理与使用方法。

点阵LCD的显示原理

    在数字电路中，所有的数据都是以0和1保存的，对LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。

    那么，得到了汉字的内码后，还仅是一组数字，那又如何在屏幕上去显示呢？这就涉及到文字的字模，字模虽然也是一组数字，但它的意义却与数字的意义有了根本的变化，它是用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状，如英文的'A'在字模的记载方式如图1所示：

图1 “A”字模图

    而中文的“你”在字模中的记载却如图2所示：

图2 “你”字模图

12864点阵型LCD简介

    12864是一种图形点阵液晶显示器,它主要由行驱动器/列驱动器及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)汉字。

管脚号	管脚名称	LEVER	管脚功能描述
1	VSS	0	电源地
2	VDD	+5.0V	电源电压
3	V0	-	液晶显示器驱动电压
4	D/I(RS)	H/L	D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据 D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据
5	R/W	H/L	R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR
6	E	H/L	R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0
7	DB0	H/L	数据线
8	DB1	H/L	数据线
9	DB2	H/L	数据线
10	DB3	H/L	数据线
11	DB4	H/L	数据线
12	DB5	H/L	数据线
13	DB6	H/L	数据线
14	DB7	H/L	数据线
15	CS1	H/L	H:选择芯片(右半屏)信号
16	CS2	H/L	H:选择芯片(左半屏)信号
17	RET	H/L	复位信号,低电平复位
18	VOUT	-10V	LCD驱动负电压
19	LED+	-	LED背光板电源
20	LED-	-	LED背光板电源

表1：12864LCD的引脚说明

    在使用12864LCD前先必须了解以下功能器件才能进行编程。12864内部功能器件及相关功能如下：

1. 指令寄存器(IR)

    IR是用于寄存指令码，与数据寄存器数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用下，指令码写入IR。

2．数据寄存器(DR)

    DR是用于寄存数据的，与指令寄存器寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿作用下，图形显示数据写入DR，或在E信号高电平作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。

3．忙标志：BF

    BF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。BF=0时，模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。

    利用STATUS READ指令，可以将BF读到DB7总线，从检验模块之工作状态。

4．显示控制触发器DFF

    此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=1为开显示（DISPLAY OFF），DDRAM的内容就显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。

    DDF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号控制的。

5．XY地址计数器

    XY地址计数器是一个9位计数器。高3位是X地址计数器，低6位为Y地址计数器，XY地址计数器实际上是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器为DDRAM的页指针，Y地址计数器为DDRAM的Y地址指针。

    X地址计数器是没有记数功能的，只能用指令设置。

    Y地址计数器具有循环记数功能，各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。

6．显示数据RAM（DDRAM）

    DDRAM是存储图形显示数据的。数据为1表示显示选择，数据为0表示显示非选择。DDRAM与地址和显示位置的关系见DDRAM地址表。

7．Z地址计数器

    Z地址计数器是一个6位计数器，此计数器具备循环记数功能，它是用于显示行扫描同步。当一行扫描完成，此地址计数器自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位后Z地址计数器为0。

    Z地址计数器可以用指令DISPLAY START LINE预置。因此，显示屏幕的起始行就由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM共64行，屏幕可以循环滚动显示64行。

12864LCD的指令系统及时序

    该类液晶显示模块（即KS0108B及其兼容控制驱动器）的指令系统比较简单，总共只有七种。其指令表如表2所示：

指令名称	控制信号		控制代码
	R/W	RS	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
显示开关	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1/0
显示起始行设置	0	0	1	1	X	X	X	X	X	X
页设置	0	0	1	0	1	1	1	X	X	X
列地址设置	0	0	0	1	X	X	X	X	X	X
读状态	1	0	BUSY	0	ON/OFF	RST	0	0	0	0
写数据	0	1	写数据
读数据	1	1	读数据

表2：12864LCD指令表

各功能指令分别介绍如下。

· 显示开/关指令

当DB0＝1时，LCD显示RAM中的内容；DB0＝0时，关闭显示。

2、显示起始行（ROW）设置指令

该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示RAM的行号，有规律地改变显示起始行，可以使LCD实现显示滚屏的效果。

3、页（PAGE）设置指令

显示RAM共64行，分8页，每页8行。

4、列地址（Y Address）设置指令

设置了页地址和列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MPU就可以

用读、写指令读出该单元中的内容或向该单元写进一个字节数据。

5、读状态指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	00111111/0

该指令用来查询液晶显示模块内部控制器的状态，各参量含义如下：

BUSY：1-内部在工作0-正常状态

ON/OFF：1-显示关闭0-显示打开

RESET：1-复位状态0-正常状态

在BUSY和RESET状态时，除读状态指令外，其它指令均不对液晶显示模块产生作用。

在对液晶显示模块操作之前要查询BUSY状态，以确定是否可以对液晶显示模块进行操作。

6、写数据指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	11显示起始行（0～63）

· 读数据指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	10111页号（0～7）

    读、写数据指令每执行完一次读、写操作，列地址就自动增一。必须注意的是，进行读操作之前，必须有一次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。

12864点阵型LCD软硬件设计实例

    通过以上学习，现在就来实际应用12864LCD的软硬件设计。本实例将在LCD上显示如图3所示内容：

图3 模拟显示效果图

    在调试前先将显示切换开关切换到LCD显示状态。

图4 128*64LCD实验演示图

硬件原理图

图5 硬件原理图

程序流程图

图6 软件流程图

软件代码

    在编写软件代码之前必须要先掌握汉字取模的方法。要得到上表中的文字，我们可以借助取模软件来完成。目前点阵LCD的取模软件有很多，我们以本开发板配套的取模软件为例来介绍一下汉字的取模方法。

    打开取模软件出现如下显示界面：

    在文字输入区中输入文字，我们以输入一个欢迎的“欢”字为例，了解其取模过程。在文字输入区中输入“欢”后按CTRL+ENTER组合键后就看到“欢”字已经在模拟显示区显示出来了

    在“取模方式”中选择“C51格式”就可以在“点阵生成区”得到你要的汉字“欢”的显示代码。

 

    经过以上步骤后一个汉字就取模成功了，在程序中只要调用这段代码就可显示出汉字“欢”了，其它汉字也用同样的方法。取完要显示的全部汉字代码后我们就可以编程了。