单片机与LCD的串行接口设计与实现

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单片机与LCD的串行接口设计与实现

幸运赛车平台 www.funjojo.com   摘要:本文介绍了基于PIC16F774单片机开发的液晶显示系统的设计与实现,包括系统的硬件电路设计和软件实现。本系统采用图形点阵式的JM240128A液晶显示器,其驱动控制系统由内置T6963C控制器控制,该液晶显示器系统通用性强,是构成微机控制系统中显示??榈睦硐敕桨?。LCD显示??橛隤IC之间的接口技术采用数据串行发送方式,可以使硬件电路更加简化、紧凑和可靠,用途广泛。

  0  引言

  LCD液晶显示器件作为智能仪表的信息显示界面,具有低压、微功耗、显示清晰等特点,如今广泛应用于低功耗型的智能仪器中,本文采用的JM240128A LCD是一款图形点阵式液晶显示器,它由控制器T6963C、行驱动器/列驱动器及240×128全点阵液晶显示器组成??赏瓿赏夹蜗允?也可以显示15×8个(16×16点阵)汉字。 T6963C的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能,显示驱动所需的参数如占空比系数,驱动传输的字节数/行及字符的字体选择等均由引脚电平设置,这样T6963C的初始化在上电时就已经基本设置完成,软件操作的主要精力就可以全部用于显示画面的设计上了。

  美国Microchip Technology 公司推出的8位PIC系列单片机,采用精简指令集(RISC)、哈佛总线(Harvard)结构、二级流水线取指令方式,具有实用、低价、指令集小、低功耗、高速度、体积小、功能强和简单易学等特点。PIC16F774属于PIC中档系列单片机的一种,采用14位的RISC指令系统,在保持低价的前提下增加了A/D、内部EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信(USART)接口、模拟电压比较器、LCD驱动、FLASH程序存储器等许多功能,是一款功能非常强大的微控制器,只要充分利用其内部资源,就能够在采用很少外围电路的情况下构成功能完善的系统。

  1 LCD??橛隤IC单片机的硬件电路设计

  本文中PIC16F774单片机与JM240128A LCD??榈牧硬捎眉浣涌刂品绞?,其硬件电路连接如图1所示。


  图1 PIC16F774单片机与JM240128A液晶显示??榈挠布缏妨油?/P>

  为了节省PIC单片机有限的I/O口资源,数据传送采用串行发送方式,通过八位串行输入/并行输出移位寄存器74HC164芯片进行数据的串/并转换,并以并行方式将数据传送给LCD液晶显示???。图1中,RA4传送数据,RA2提供时钟脉冲,C/D、/RD、/WR控制信号由PIC16F774通过RB3、RB2、RB1直接控制实现。由于集成芯片74HC164是高速器件,因此满足LCD的刷新速率要求。文中74HC164只用于液晶显示???,所以/CE信号接地就可以了。JM240128A液晶显示??橹械腣0引脚为液晶驱动电压,由于??槟谧源貉?,在图1中引脚悬空。若需外接负压,则接至VOUT引脚。

  数据串/并转换采用的8位边沿触发式移位寄存器74HC164,是一种高速硅门 CMOS 器件,与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件兼容。数据通过两个输入端(A或B)之一串行输入,任一个输入端可以用作高电平使能端,控制另一输入端的数据输入,也可以将两个输入端连接在一起,或者把不用的输入端接高电平,但一定不要悬空。时钟 (CP)每次由低变高时,数据右移一位输入到 Q0,Q0 是两个数据输入端(A和B)的逻辑与,它在上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。

  LCD控制器T6963C含有67个引脚,嵌入到液晶显示??橐院?,实现了行列驱动以及显示缓冲区的接口,因此我们只需要将少量的引脚和单片机相连,就能够实现复杂的中英文及图形显示。液晶显示??橛氲テ慕涌诘缏酚兄苯涌刂品绞胶图浣涌刂品绞搅街?,本文采用后一种控制方式。

  T6963C控制器的结构特点及工作原理如下:

  T6963C是点阵式液晶图形显示控制器,字符字体由硬件设置,可以以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式进行显示,以及文本方式下的特征显示,还可以实现图形拷贝操作等等,具有内部字符发生器CGROM,共有128个字符,T6963C可管理64K显示缓冲区及字符发生器CGRAM。并允许MPU随时访问显示缓冲区,甚至可以进行位操作。T6963C的初始化设置一般都由管脚设置完成,因此其指令系统将集中于显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个或两个参数,或无参数。每条指令的执行都是先送入参数(如果有的话),再送入指令代码。内藏T6963C的液晶显示??樯弦丫迪至薚6963C与行、列驱动器及显示缓冲区RAM的接口,同时也已用硬件设置了液晶屏的结构(单、双屏),数据传输方式,显示窗口长度、宽度等等。

  2 LCD??橛隤IC单片机的软件控制

  软件设计流程图

  PIC单片机与LCD液晶显示??榈氖荽?、显示是通过控制操作T6963C来实现的,软件程序流程如图2所示。


  图2程序流程图

  2.2 LCD驱动子程序

  液晶显示??榈南低持噶罴褪荰6963C控制器的指令集。T6963C的指令可带1个或2个参数,或无参数。液晶显示器的驱动子程序的功能就是对液晶显示器进行读写操作。

  2.3 T6963C初始化

  液晶显示器在使用之前要先初始化,初始化中除设置程序堆栈指针外,主要是针对LCD??橹械目刂菩酒琓6963C进行功能设置,如文本/图形首地址和区域设置、文本/图形开关、光标形状设置及闪烁开关、模式设置及清屏等。

  2.4 汉字的显示

  液晶显示??樽址南允居形谋鞠允竞屯夹蜗允玖街质迪址绞?。这里重点介绍以图形方式显示汉字的方法。

  240×128点阵的液晶显示??槟芟允?5×8个汉字。对于每个汉字的显示,首先应该计算该汉字在字库中的地址,然后读出该汉字的字型码。当显示至一行的末尾时要换行显示。

  显示汉字时,一个16×16的汉字字型码占32个字节,每显示一行要2个字节;第二行显示时,显示地址要在前一行首字节地址上加30,共需要16次循环才能完整地显示一个汉字。

  在处理汉字显示时,如果要实现汉字的反显(例如实现菜单操作),将汉字的32字节字模数据分别与0xFF异或(XRL)运算,或者取反(CPL)运算后再显示即可。

  在该系统中,还需要显示数字、字母以及光标,这些都是通过图形方式16×8点阵显示的。16×8点阵的显示方法与16×16点阵显示类似,在此不再赘述?! ?/P>

  3 LCD??樵谝搅埔瞧髦械挠τ?/P>

  本文介绍的LCD液晶显示??橛隤IC单片机的接口采用数据串行发送方式,这种方式不仅节省了I/O端口资源,而且数据传送更加稳定、可靠,操作控制更加灵活、方便,该方式已成功应用于半自动生化分析仪产品的研发。实践证明,液晶屏具有清晰的显示效果,并且无闪烁,满足了生化分析仪的显示要求。


  图3 半自动生化分析仪原理框图

  该半自动生化分析仪以PIC16F774作为主芯片,由吸、洗液电路???、滤光片转动???、多级放大电路???、温度控制??橐约拔⑿痛蛴』?、LCD液晶显示??楹捅∧ぜ痰韧馕淙胧涑錾璞缸槌?,原理如图3所示。测量结果不仅可以以字符的形式显示在LCD液晶屏上,美观、方便,便于直接读取数据,也可以通过微型打印机将测量数据打印出来,便于进一步分析与研究。薄膜键盘的使用可实现翻页查询、数据录入等功能。由于PIC16F774单片机的I/O端口资源有限,LCD液晶显示??楹臀⑿痛蛴』涌诰源蟹⑹接隤IC16F774单片机交换数据,有效地解决了接口问题。LCD液晶显示??榈挠τ靡参鱿低车牡凸纳杓铺峁┝吮U?。

  4  结束语

  本文作者创新点在于采用了单片机与液晶显示??榈拇薪涌谏杓?,利用高速八位串行输入/并行输出移位寄存器74HC164进行数据的串/并转换,执行速度快,刷新率高,满足LCD在生化分析仪中的显示要求。实践证明,采用图形点阵式JM240128A LCD??樽魑悄芤瞧鞯南允局斩?,接口规范、界面美观。由于多数LCD型号的电气特性以及硬件电路接口都十分类似,所以本文采用的方法具有普遍适用性。


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