YD-613在单片机、嵌入式系统的应用

　　摘要：介绍可预置画面的智能彩色液晶显示器YD-613；详尽描述显示器性能特点、接口方式及标准命令集；给出与嵌入式系统的接口方式、接口电路设计及具体编程方法。该产品可安装触摸屏。

1 概述

　　彩色液晶显示器作为当代高新技术的结晶产，不但具有超薄平台、显示信息丰富、色彩逼真的特点，而且还具有体积小、耗电省、寿命长、无辐射、抗震、防爆等其它类型显示器无可比拟的优点，因而是工控仪表、机电设备等行业更新换代的理想显示器件。另外，随着单片机与嵌入式系统应用领域的不断扩大，对于以单片机为构成的仪器仪表、信息家电、工控产品、数据采集等系统的人机界面友好性提供了越来越高的要求。要求不但可以显示汉字，还要显示图像；如果能用五彩缤纷的色彩来显示不同的信息则更理想。但是，对于软硬件资源均十分紧张的普通单片机来说，显示汉字已十分勉强，更谈不上图形及彩色图形的显示了，即便对硬件功能强大的高性能单片机来说，管理好彩色液晶显示器也不是一件容易的事。因此对于普通单片机而言，具有友好的彩色人机界面将是十分困难的事件。

　　如果能像微机那样，将具体的显示过程由显卡去管理，而CPU仅负责提供一下显示数据，则将大大简化了显示过程，从而解决彩色液晶显示过程复杂的难题。YD-613智能彩色液晶显示器即是具有彩色显示管理功能的液晶显示器。

2 性能特点

　　YD-613是一款内嵌高速管理单片机的智能液晶显示器。该显示器采用了显示画面预置技术，即将显示内容分为固定部分和变化部分。固定部分可在微机上进行绘制、编辑、修改，然后将其作为预置画面到显示器内E2PROM中保存。在需要显示时，仅需使用简单的预置画面调用指令就可调出来显示预置画面，不但可以循环、交替、重叠显示，还可与变化部分的数据即现场实现显示的数据组合显示。从而将上位机从繁杂的显示管理工作解脱出来，也降低了对上位机的软硬件要求。使用普通单片机即可构成彩色晶人机界面。YD-613彩色液晶显示器的性能特点如下：

　　① 显示点阵数320W×240H；
　　②内含GB2312简体汉字库，二级汉字库可选；
　　③ 内含高速MCU及显示驱动逻辑电路；
　　④ 显示器提供忙信号输出，以便能够即时检测模块状态；
　　⑤ 同时提供RS-232C标准串行通信接口及打印机并行接口两种通信方式；
　　⑥ 命令式操作，可同时显示彩色中西文、表格、直方图、自由曲线；
　　⑦ 可选配套触摸屏。
YD-613彩色液晶显示器的性能指标如表1所列。
指标中文显示 15行×20列
可显示字符 西文ASCII、中文字库
预置页画 256页
图形点阵 320ΧRGBΧ240
彩色方式 TFT
视野方式 130
亮度 350 CDm2
显示颜色 64
通信接口 串口、并口
输入电压 DC 12V
消耗功率 DC 12 V 900mA
保存温度  -20度~70度
工作环境温度 0度～50度

　　YD-613彩色液晶显示器外部接口采用20脚针式插座。
引脚排列如图2所示，

图 （2）

　　引脚功能说明如表2所列。

　　表2 YD-613引脚功能说明

引脚号  信号名称  意 义  备 注
1～3 GND  地 - 
4  BUSY 忙信号 高电平有效
5～12  DATA7～DATA0 并口数据 并口 
13 STB 选通信号 下降沿有效
14 RXD  接收数据 串口 
15  DTR 缓冲数据 串口
16 BLC 关背光 
17 Reset 复位 
18～20 电源  +12V 
 
3 功能描述

　　3.1 内部结构YD-613彩色液晶显示器的内部结构如图1所示。

　　3.2 通信协议YD-613型彩色液晶显示器具有串行和并行两种通信方式。

（1） 串行通信

　　YD-613串行通信采用标准RS-232通信方式，数据格式为：1个起始位，8个数据位，1个停止位。为了提高通信速度，显示器内设置了一个256字节的输入缓冲区。在发送数据前，应先检查DTR信号。若DTR为高电平（TTL），表示缓冲区满，要等到DTR信号变为低电平（TTL）后再发送数据。如果每组的数据量少于256字节，同时每组之间又有足够的间隔，则不判断DTR位信号也可连续发送。

　　（2）并行通信并行通信使用打印机并行接口，并行口的时序图如图3所示。首先，准备好数据，BUSY信号为低电平之后，发送一个STB信号（下降沿有效），等待0.5μs后再检测BUSY信号。若为高电平，则表示本机正在处理数据或缓冲区已，等到该信号变为低电平后再延时5μs发送下一个数据。

4 标准命令集
4.1 命令定义

　　YD-613彩色液晶显示器作为智能显示器的一项突出特点就是，避免了用户敏琐的点阵操作，只需使用简单的命令，就可显示出汉字、字符和预置的图形。YD-613的命令大致可以分为三种类型：光标控制、功能设置、图形操作。这里以十六进制码格式给出YD-613的标准命令集，如表3所列。十六进制格式适用于单片机作上位机，每条命令均以"ESC"（十六进制码的"1B"）打头，后面紧跟命令代码和所需要的参数。
YD-613命令使用规则如下：

① 颜色代码

　　液晶显示器的图形方式以光点（每个光点包含RGB三个色点）为点阵显示单位。字符方式以8×16点阵为显示块单位，西文字符占一个显示块，16×16点阵的汉字占二个显示块。
放大显示时，横向放大的占横向两倍位置,纵向放大的占纵向两行位置。
图形点阵数与字符行列数，表示方便，在命令格式中以变量代替，其范围见下表　
 GraphCol（像素列数） GraphRow（像素行数） TextCol（字符列数） TextRow（字符行数） MaxColor（颜色代码）
YD-613 320 240 40 15 64种
命令表中所用到的颜色代码对应如下：
可显示64种颜色直接使用颜色数据作为颜色代码，颜色在数据中的位置是：
 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 数据位
 R2 R1 R0 G2 G1 G0 B1 B0 对应颜色
其中：
R——红色 G——绿色 B——蓝色
当颜色对应的数据位为1时，表示亮，数据位为0时，表示暗。
例： 如果显示亮的纯红色，则将颜色代码设为 E0H；
如果显示亮的黄色，则将颜色代码设为 FCH；

表3 YD-613彩色液晶显示器标准命令集

十 六 进 制 格 式  说 明
1B 0dn  回边换行
1B 10  光标称到行尾
1B 11  光标移到行首
1B 18  BMP文件直接显示
1B 19  满屏BMP文件调用
1B 1E  光标移到首行
1B 1F  光标移到尾行
1B 20 0～7  写入整幅BMP文件
1B 20 08  特种字库传送
1B 20 0A  标准字库传送
1B 23  置汉字方式
1B 24  置西文字符方式
1B 25n  自动判别显示数据的属性
1B 26 m,n  设定特种字库
1B 27 No  显示特种字库的第No个字模
1B 28(Block Page Num)  写入单块BMP文件
1B 29 Block Page X Y Wide High  在指定位置显示指定大小的BMP文件
1B 2A x y color1 color2  用指定颜色填充闭合图形
1B Nx ycolor 0<=n<8  初始化曲线
1B 38m n  光标颜色
1B 41color x1 y1 x2 y2  画实心矩形
1B 42color  用指定的颜色清屏
1B 43color  设置前景颜色
1B 44  光标下移1行
1B 45 b0 b1 b2,…，bn  绘制曲线
1B 46 color x1 y1 x2 y2  画线
1B 47x y  光标移到（x y）位置
1B 48x y  光标定位到指定像素
1B 4C  光标左移一字符位
1B 4Dn  设置放大倍数
1B 50n  调用预置的第n页图像
1B 52n  光标右移n字符位
1B 53n  延时
1B 55  光标上移一行
1B 56n md  将预置画面写入用户Flash
1B 57n  光标显示控制
1B 58n  选择覆盖或重叠方式显示
1B 59 color x y R  画圆
1B 5A color x1 y1 x2 y2  画空心矩形

② 放大显示时，横向放大的占横向两倍位置，纵向放大的占纵向两行位置。

③ YD-613在图形操作命令中，X方向坐标值为320，用十六进制数表示时，必须占用2字节。因此凡命令中涉及到图形坐标的地方，X方向和Y方向均以2字节表示。低位字节在前，高位字节在后。

4.2 常用命令说明

　　为便于YD-613彩色液晶显示器在嵌入式系统中的应用，下面对嵌八式系统中常用的命令说明如下。

　　（1） 调用预置画面命令参数n为调用用户预置的第（n+1）页面，n的取值范围为（0，254。YD-613液晶显示器规定，对于用户ROM，每80H个单元为1页，每幅画面可能有1个或多个页面。图4YD-613 与单片机的串行接口电路

　　（2） 置汉字显示方式YD-613彩色液晶显示器的汉字库字模均按照国标码的顺序排列。汉字内码为两个字节编码，利用字节的位置"1"作标志，而西文的内部码为七位编码。

　　（3） 置西文字符方式YD-613液晶字库的字模仅收录了ASCII码的前128个字符。置成西文字符方式后，在未改变成汉字显示方式前，所有与命令无关的字节，都将作为西文字符显示。

　　（4） 重叠或覆盖显示方式显示汉字和字符时采用重叠或覆盖。n=1:表示重叠显示，此种状态下，汉字、西文字符的显示速度比较快。n=0：表示覆盖显示，即在显示汉字或字符之前，先用背景颜色清除一下该部位。此种状态下的显示速度慢，适用于在画面的固定位置上显示动态信息。

　　（5） 画线命令参数color：颜色代码。（x1 y1）：所画线段的起点坐标。（x2 y2）：所画线段的终点坐标，使用指定的颜色画线。如果x1=x2，则所画线段为垂线；如果y1=y2，则所画线段为水平线段；如果x1=x2，y1=y2，则所画线段为一点；如果x1≠x2,y1≠y2，则所画线段为一斜线。

　　（6） 绘制曲线以b0,b1,b2，……，bm为一组方向数据绘制曲线。Bn为结束符，bn大于等于80H则画线结束。
YD-613在嵌入式系统中的应用

5、 接口设计

　　YD-613应用于嵌入式系统时，既可使用并行方式，也可使用串行方式与系统接口。下面以MCS-51系列单片机为例，分别叙述各种接口方式。

　　① 并行接口方式1。当用户系统为总线扩展方式时，YD-613使用并行方式与系统接口较方便。即将YD-613的DATA0～DATA7与单片机的数据总线相连，BUSY接P1.0，STB接P1.1即可。

　　② 并行接口方式2。当用户系统为非总线扩展应用，而又有较多闲置的I/O口时，也可采用并行接口方式。如可将DATA0～P1.7相连，BUSY接P3.2，STB接P3.3

　　③ 串行接口方式1。当用户系统I/O口线资源较为紧张时，可使用单片 机的UART串口并转换为RS-232电平后与YD-613接口。由于YD-613只接收显示数据，数据传送为单工，故此时仅使用单片机串行数据发送端TXD即可；同时，还应点用单片机的一根口线，用于检查YD-613的接收缓冲区满信号。

　　④ 串行接口方式2。当用户系统的UART串口已被占用时，可利用单片机一根未用的口线模拟生成一个通信协议为（4800.n.8.1）的软串口。并转换为RS-232电平后与YD-613接口。下面以串行接口方式1（即使用单片机的UART标准串口）为例，给出YD-613与单片机接口电路，如图4所示。图4中，AT89C52的TXD端经MAX232转换为RS-232电平后，与YD-613的RXD端相连。YD-613的缓冲区满，指示信号DTR经MAX232转换为RS-232电平后与AT89C52的P3.0端相连。5.2 显示程序这里以串行接口方式1为例，给出与力电路配套的显示程序。显示屏显示内容为红色汉字"液晶"，绿色亮字显示汉字"显示器"及英文字符"1A2B"。液晶屏显示的字符如图5所示。

　　⑤ 51汇编程序样例

;Language 51ASM Author:UREIKA
;主频：11.059MHZ
;SMOD=0 ；BAUD=9600； P1.2接DTR
 ORG 0000H
 SJMP MAIN ；程序从30H开始
 ORG 0030H
MAIN:
 MOV SP,#4FH ；设置栈指针
 MOV PCON,#00H ；设置SMOD=0
 MOV TMOD,#21H ；自动装入时间常数的8位定时器
 MOV SCON,#01010000B ;8bit UART ；8bit UART
MOV TH1,#0FDH ；设置波特率为9600
MOV TL1,#0FDH
 MOV TCON,#40H ；记数启动
 clr TI ；清发送中断标志
 clr RI ；清接收中断标志
 MOV P1,#0FFH
;WAIT LCD WORKING 
 LCALL DELAY ；延时
 LCALL DELAY
 LCALL DELAY
 LCALL DELAY
 LCALL DELAY
AGAIN: NOP
 MOV A,#1BH
 ACALL SEND 
 MOV A,#42H
 ACALL SEND
 MOV A,#00H ；发送清黑屏指令1B 42 00
 ACALL SEND
 MOV A,#1BH
 ACALL SEND 
 MOV A,#42H
 ACALL SEND
 MOV A,#01H ；发送清兰屏指令1B 42 00
 ACALL SEND
 AJMP AGAIN ；循环
 SJMP $
SEND: CALL DELY ；发送子程序
 JNB P1.2,SEND1 ;test DTR ；测试DTR信号
 SJMP SEND ；为高等待
SEND1: MOV SBUF,A ；为低将数据放入移位寄存器
 JNB TI,$ ；发送标志为0等待
 CLR TI ；清发送标志
SEND3: RET
DELY: MOV R1,#30H ；延时子程序
DELY1: DJNZ R1,DELY1
 RET 
DELAY: MOV R1,#0FFH
DELAY1: MOV R2,#0FFH
DELAY2: DJNZ R2,DELAY2
 DJNZ R1,DELAY1
 RET
 END ；结束
51汇编程序样例（并口）
;SETBEQU P32 ;选通信号
;BUSYEQU P3.3 ;忙信号
ORG 0000H
LJMP MAIN ;程序从100H开始
ORG 100H
MAIN:
MOV A,#00H ;P1口设为输出
MOV P1,A
CLR P3.2 ;P3.2设为输出
NOP ;空操作
Nop
Nop
SETB P3.3 ;P3.3设为输入
LOOP:MOV R2,#09H ;设置表格
MOVDPT R,#COMMTAB
LOOP1:CLR A ;发送表格
MOVC A,@A+DPTR
LCALL SEND
DJNZ R2,LOOP1
LCALL DELAYL
SIMP LOOP
SEND: ;发送子程序
NOP
SEND1:JB P3.3SEND ;检测忙信号，忙信号等待
MOV P1,A ;不忙，将数据放到P1口
CLR P3.2 ;选通信号发出
NOP
NOP
NOP
NOP
SETB P3.2
LCALL DELAY ;延时
RET

DELAY;MOV R3,#0FFH
DELAY;NOP
NOP
NOP
NOP
DJNZ R3,DELAYA
RET

END ;结束

结语

　　YD-613彩色液晶智能显示器可为嵌入式系统提供一个友好的彩色人机界面；同时，由于其内部具有显示管理MCU，大大降低了嵌式系统使用彩色液晶显示器的门坎，使用普通单片机即可实现彩色液晶屏的管理工作，从而可使嵌入式系统具有一个靓丽的外观。目前受价格的制约，该产品仅应用于彩色无纸记录仪、GPS、智能仪器等高端电子产品中。相信随着科技的进步与时代的发展，彩色液晶显示器会得到越来越广泛的应用。