单片机与液晶显示器的接口及应用

　　摘　要：在介绍图形点阵式液晶显示模块ＧＴＧ２４０１２８的结构和功能的基础上，讨论了其与ＡＴ８９Ｃ５５单片机的硬件接口电路和接口软件编程方法，并给出了写指令、写数据、初始化和汉字显示等通用程序。

　　引言

　　液晶显示器（ＬＣＤ）具有工作电压低、微功耗、显示信息量大和接口方便等优点，现在已被广泛应用于计算机和数字式仪表等领域，成为测量结果显示和人机对话的重要工具。液晶显示器按其功能可分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果，其应用越来越广泛。本文在介绍以Ｔ６９６３Ｃ为控制器的ＧＴＧ２４０１２８液晶显示模块的结构和功能的基础上，讨论了其与ＡＴ８９Ｃ５５单片机的硬件接口电路及接口软件编程方法。

　　ＧＴＧ２４０１２８液晶显示模块

　　１　模块特点

　　ＧＴＧ２４０１２８图形点阵式液晶显示器的点阵的大小为２４０×１２８，带背光功能。内置１片Ｔ６９６３Ｃ液晶显示控制器和５片ＫＳ００８６驱动器。该液晶显示模块具有如下特点。

　　●　８位并行总线接口，能直接与８０系列的微处理器相连；

　　●　可以显示数字、字母、汉字和图形等；

　　●　具有１２８种５×８点阵的ＡＳＣＩ字符字模库ＣＧＲＯＭ；

　　●　具有６４ｋｂ的显示存储器（可被划分为文本显示区、图形显示区、文本属性区和自定义字符库区），并允许ＭＣＵ随时访问；

　　●　可用图形方式、文本方式以及图形和文本合成方式显示。

　　２　模块接口引脚功能

　　ＧＴＧ２４０１２８液晶显示模块与微处理器的接口共有２１个引脚，各引脚功能如表１所示。

　　３　模块指令集简介

　　ＧＴＧ２４０１２８液晶显示模块使用了硬件初始化设置，使得其指令功能集中于显示功能的设置上，从而加强了显示能力。该模块的指令可带一个或两个参数，也可不带参数。若指令中含有参数，则参数必须在指令之前输入。在每次数据或指令的写入操作和数据的读取操作之前都要进行状态字检测，只有在不“忙”的状态下，ＭＣＵ对模块的操作才有效。其状态位由低位到高位的含义如表２所示。

　　在ＭＣＵ写指令或读／写数据时，Ｓ０和Ｓ１要同时有效；当ＭＣＵ使用自动读／写功能时，Ｓ２和Ｓ３将取代Ｓ０和Ｓ１作为忙标志位，此时ＭＣＵ就要判别它是否有效；Ｓ６是考察Ｔ６９６３Ｃ屏读或屏拷贝指令执行情况的标志位；Ｓ５和Ｓ７表示模块内部的运行状态，一般不用。

　　与ＡＴ８９Ｃ５５的接口电路

　　ＧＴＧ２４０１２８与ＡＴ８９Ｃ５５的接口有直接访问和间接访问两种方式。直接访问方式就是把显示器模块作为存储器或Ｉ／Ｏ设备直接挂在单片机总线上；间接访问方式就是把显示器模块与单片机的某个Ｉ／Ｏ接口连接，单片机通过对该Ｉ／Ｏ口的操作间接实现对模块的控制。本文采用直接访问方式，硬件连接电路如图１所示。

　　液晶显示器模块的数据线接在ＡＴ８９Ｃ５５的数据总线上，片选信号由地址线Ａ７和Ａ０提供，寄存器选择信号由地址线Ａ７和Ａ１提供（指令通道地址为０ｘｆ１，数据通道地址为０ｘｆ３），读和写操作由ＡＴ８９Ｃ５５的读写操作信号控制；模块Ｖｏ端所接的电位器用来调节液晶显示器的对比度。

　　软件设计

　　软件采用Ｋｅｉｌ　Ｃ５１语言开发，主要包括三个部分：部分是写指令和写数据等面向液晶显示模块硬件的驱动程序；第二部分包括液晶显示模块初始化和清屏等通用子程序；第三部分是汉字、字符和图形的显示程序。

　　１　写指令、写数据子程序

　　这部分是液晶显示模块的驱动程序，所有对液晶显示模块的操作都是通过调用这部分程序实现的。液晶显示模块的指令通道地址为０ｘｆ１，数据通道的地址为０ｘｆ３，具体驱动程序如下。

　　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＬＣＤ＿Ｃｍｄ　０ｘｆ１　／／模块指令通道地址

　　＃ｄｅｆｉｎｅ　ＬＣＤ＿Ｄａｔａ　０ｘｆ３　／／模块数据通道地址

　　／／写指令子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｃｍｄ）

　　｛

　　ｗｈｉｌｅ　（（ＰＢＹＴＥ［ＬＣＤ＿Ｃｍｄ］＆３）！＝３）；

　　ＰＢＹＴＥ［ＬＣＤ＿Ｃｍｄ］＝ｃｍｄ；

　　｝

　　／／写数据子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｄａｔ）

　　｛

　　ｗｈｉｌｅ　（（ＰＢＹＴＥ［ＬＣＤ＿Ｃｍｄ］＆３）！＝３）；

　　ＰＢＹＴＥ［ＬＣＤ＿Ｄａｔａ］＝ｄａｔ；

　　｝

　　２　初始化子程序

　　这部分程序是液晶显示模块进行显示之前的必要工作，包括设置文本页首地址、图形页首地址、文本页地址、图形页地址、初始化和清屏等子程序。本文中把液晶显示模块的显示存储器分为１６个文本页和６个图形页。文本页的起止地址为０ｘ００００～０ｘ１ｆｆｆ；图形页的起止地址为０ｘ２０００～０ｘ７ｆｆｆ。

　　／／设定文本页首地址子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｔｅｘｔ＿Ｈｏｍｅ＿Ａｄｄｒｅｓｓ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｔｐａｇｅ）

　　｛

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｔｐａｇｅ＊０ｘ０２）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ４０）；　｝

　　／／设定图形页首地址子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｇｒａｐｈ＿Ｈｏｍｅ＿Ａｄｄｒｅｓｓ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｇｐａｇｅ）

　　｛

　　ｇｐａｇｅ＋＝　２；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｇｐａｇｅ＊０ｘ１０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ４２）；　｝

　　／／设定文本页地址子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｔｅｘｔ＿Ａｄｄｒｅｓｓ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｘ，　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｙ）

　　｛

　　ｅｘｔｅｒｎ　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｔｅｘｔｐａｇｅ；

　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ｘｙ；

　　ｘｙ＝ｙ＊３２＋ｘ＋ｔｅｘｔｐａｇｅ＊０ｘ０２００；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｘｙ＆０ｘｆｆ）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｘｙ／２５６）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ２４）；

　　｝

　　／／设定图形页地址子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｇｒａｐｈ＿Ａｄｄｒｅｓｓ（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｘ，

　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｙ）

　　｛

　　ｅｘｔｅｒｎ　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｇｒａｐｈｐａｇｅ；　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ｘｙ；

　　ｇｒａｐｈｐａｇｅ＋＝２；

　　ｘｙ＝ｙ＊３２＋ｘ＋ｇｒａｐｈｐａｇｅ＊０ｘ１０００；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｘｙ＆０ｘｆｆ）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（ｘｙ／２５６）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ２４）；

　　｝

　　／／初始化子程序

　　ｖｏｉｄ　Ｉｎｉｔ＿ＬＣＤ（ｖｏｉｄ）

　　｛

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ９０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ２０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ００）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ４１）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ２０）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ００）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ４３）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ８９）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘａ１）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ０Ｆ）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｄａｔａ（０ｘ００）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ２２）；

　　Ｗｒｉｔｅ＿ＬＣＤ＿Ｃｍｄ（０ｘ９ｃ）；

　　｝

　　３　汉字、字符和图形的显示程序

　　通过调用前面编写的驱动、初始化和清屏程序就可以方便的实现汉字、字符和图形的显示。本文以汉字显示为例介绍显示程序的编制。汉字既可以以文本方式显示也可以以图形方式显示。以文本方式显示时，每次开机都要先把汉字字模写进液晶显示模块的ＣＧＲＡＭ，浪费了时间，而且由于ＣＧＲＡＭ的容量只有２ｋｂ，显示的汉字有限，所以一般用图形方式显示汉字。以图形方式显示时先把汉字字模写在Ｆｌａｓｈ存储器中，显示时再从Ｆｌａｓｈ存储器中取出来，这样不用每次开机时都写汉字字模，节约时间，而且显示的汉字数量多。下面给出以图形方式显示汉字的通用子程序。汉字字模存储在Ｆｌａｓｈ存储器中。

　　ｖｏｉｄ　ｐｕｔ＿ｈａｎｚｉ　（ｃｈａｒ　ｃ）

　　｛

　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｋｋ＝ｃ；

　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ｏｒｄｅｒ；

　　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ　ａａａ；

　　ｓｔａｔｉｃ　ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝０ｘ００；

　　ｉｆ（ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝＝０）　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝ｃ；

　　ｅｌｓｅ

　　｛

　　ｏｒｄｅｒ＝（（ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｉｎｔ）

　　（ｐｒｅｖｉｏｕｓ－０ｘａ１）＊９４＋ｋｋ－０ｘａ１）；

　　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝ｏｒｄｅｒ％８；

　　ａａａ＝３２＊ｐｒｅｖｉｏｕｓ；

　　ｏｒｄｅｒ＝ｏｒｄｅｒ／８；

　　ＳＣＯＮ＝０；

　　ＳＢＵＦ＝ｃｏｎｃｏｄｅ［０ｘ５２］；

　　ｋｋ＝ｏｒｄｅｒ／１２８；

　　ｗｈｉｌｅ（！ＴＩ）；

　　ＳＣＯＮ＝０；

　　ＳＢＵＦ＝ｃｏｎｃｏｄｅ［ｋｋ］；　ｋｋ＝ｏｒｄｅｒ％１２８；

　　ｋｋ＜＜＝１；

　　ｗｈｉｌｅ（！ＴＩ）；

　　ＳＣＯＮ＝０；

　　ＳＢＵＦ＝ｃｏｎｃｏｄｅ［ｋｋ］；　ｋｋ＝ａａａ％２５６；

　　ｗｈｉｌｅ（！ＴＩ）；

　　ＳＣＯＮ＝０；

　　ＳＢＵＦ＝ｃｏｎｃｏｄｅ［ｋｋ］；　ｆｏｒ（ｋｋ＝０；ｋｋ＜４；ｋｋ＋＋）

　　｛

　　ｗｈｉｌｅ（！ＴＩ）；

　　ＳＣＯＮ＝０；

　　ＳＢＵＦ＝ｃｏｎｃｏｄｅ［０ｘｆｆ］；　｝

　　ｗｈｉｌｅ（！ＴＩ）；

　　ＳＣＯＮ＝０ｘ１０；

　　ｆｏｒ　（ｋｋ＝０；ｋｋ＜１６；ｋｋ＋＋）

　　｛

　　Ｇｒａｐｈ＿Ａｄｄｒｅｓｓ（ｘ，ｙ＊８＋ｋｋ）；

　　ｗｈｉｌｅ（！ＲＩ）；

　　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝ＳＢＵＦ；

　　ＳＣＯＮ＝０ｘ１０；

　　ｗｒｉｔｅ＿ｌｃｄ（ｃｏｎｃｏｄｅ［ｐｒｅｖｉｏｕｓ］）；

　　ｃｔｒｌ（０ｘｃ０）；

　　ｗｈｉｌｅ（！ＲＩ）；

　　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝ＳＢＵＦ；

　　ＳＣＯＮ＝０ｘ１０；

　　ｗｒｉｔｅ＿ｌｃｄ（ｃｏｎｃｏｄｅ［ｐｒｅｖｉｏｕｓ］）；

　　ｃｔｒｌ（０ｘｃ０）；

　　｝

　　ｐｒｅｖｉｏｕｓ＝０ｘ００；

　　｝

　　｝

　　结束语

　　随着现代测控技术的发展，良好的人机界面也越来越受到设计者的重视。本文介绍的液晶显示模块已成功应用在便携式轨头断面激光检测仪中，由于其具有与ＭＣＵ接口方便、显示功能强和编程简单等优点，具有广泛的应用价值。