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LCM12832串／并行图形点阵液晶显示模块及其应用
引言
液晶显示模块(LCD Module ，简称LCM)是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件 ，由于其具有显示内容丰富、体积小、重量轻、寿命长 、使用方便、安全省电、无辐射等优点 ，因此广泛应用于移动通讯、仪器仪表、电子设备、家用电器等各个领域。文中介绍了一种具有串／并多种接口方式，且内部含有GB2312一级、二级简体中文字库的图形点阵液晶模块LCMl2832ZK，该模块是由北京青云创新科技发展有限公司推出的 。
1 性能特点
LCMl2832ZK是具有串／并行接口 、内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块，其内置的控制／驱动器采用台湾矽创电子公司生产的ST7920[2]．因而具有较强的控制显示功能 。LCMl2832ZK的液晶显不屏为12832点阵 ，可显示2行，每行8个汉字。该模块具有2MB的中文字型ROM(CGROM) ，共提供8192个1616点阵中文字型；同时 ，为了便于英文和其它常用字符的显示 ，具有16KB半宽字型ROM(HCGROM)，提供128个168点阵的字母符号字型；另外，绘图显示画面还提供一个64256点阵的绘图区域(GDRAM)及240点的ICONRAM ，可以和文字画面混合显示．且内含CGRAM可提供4组软件可编程的1616点阵造字功能 。
LCMl2832ZK模块采用LED背光 ，工作电压／电流分别为3V／1.2mA或5V／2mA，具有2.7～5.5V的宽工作电压范围，还具有睡眠、正常及低功耗工作模式，可满足系统各种工作电压及便携式仪器低功耗的要求 。为了适应多种微处理器和单片机接口的需要，模块提供了4位／8位并行 、2线／3线串行多种接口方式。另外，模块还提供了画面清除、光标显示／隐藏、显示打开／关闭、显示字符闪烁、光标移位、显示移位、反白显示 、睡眠模式等操作指令。该模块可实现汉字 、ASCII码、点阵图形的同屏显示，广泛用于各种仪器仪表、家用电器及通信产品中。
2 模块引脚定义和用户命令
为了更好地阐述L,CMl2832ZK的接口方式及控制方法，先介绍该模块的引脚定义及用户命令。
2.1模块引脚定义
LCMl2832ZK模块的引脚定义如表1所列。
表1 LCM12832ZK的引脚定义
| 引脚 | 名称 | 方向 | 说 明 |
| 1 | V0 | - | LCD亮度调整，外接电阻端 |
| 2 | VR | - | LCD亮度调整 ，外接电阻端 |
| 3 | GND | - | 地 |
| 4 | VCC | - | 3V/5V |
| 5 | NC | - | 未用 |
| 6 | RS（CS） | I | 选择寄存器（并行）；0 ：指令寄存器；1：数据寄存器片选（串行）；0 ：禁止；1：允许 |
| 7 | RW（SID） | I | 读写控制器（并行）0：写入；1 ：读输入串行数据（串行） |
| 8 | E（SCLK） | I | 读写数据起始脚（并行） ；输入串行脉冲（串行） |
| 9～16 | D0-D7 | I/O | 数据线0-7 |
| 17 | PSB | I/O | 控制界面；0 ：串行；1 ：并行8/4位 |
| 18 | RST | I/O | 复位信号，低有效 |
| 19 | LK | I | 背光源负极 |
| 20 | LA | I | 背光源正极 |
2.2用户命令说明
LCMl2832ZK的指令集包括基本指令集(RE=0)和扩充指令集(RE=1)两大类，用户可以通过这些命令使模块执行相应的显示或控制功能 。下面简要介绍部分常用的操作命令 ：
(1)设定DDRAM(I)isplay Data RAM)地址：
设定DDRAM地址到地址计数器(AC)。第一行
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 1 | AC6 | AC5 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| AC4 | AC3 | AC2 | ACl | AC0 |
AC范围为：80H～8’7H ；第二行AC范围为90H。9’7H。
(2)设定CGRAM((]haracter Generator RAM)地址 ：
设定CGRAM地址到地址计数器(AC)。
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | AC5 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| AC4 | AC3 | AC2 | ACl | AC0 |
(3)进入点设定(Enter Mode Set)
在数据的读取与写入时，指定光标的移动方向
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| 0 | 0 | 1 | I/D | S |
及显示的位移 。
I/D：位地上计数器递增递减选择。
当I/D=1，光标右移，DDRAM的位地址计数器+1；
当I/D=0 ，光标左移 ，DDRAM的位地址计数器-1；
S ：显示画面整体位移
| S | I/D | DESCRIPTION |
| H | H | 画面整体左移 |
| H | L | 画面整体右移 |
(4)显示状态开/关
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| 0 | 1 | D | C | B |
控制整体显示 、光标、显示 、光标位置反白的ON／0FF。
D=1 ，整体显示ON；D ：0，整体显示OFF
C=1 ，光标显示ON；C=0 ，光标显示OFF
B=1，光标位置显示反白0N ；B=0 ，光标位置显示反白OFF
(5)清除显示
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
将DDRAM添满“20H”(space code)，并设定DDRAM的地址计数器(AC)到“00H”。
(6)功能设定
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| DL | X | RE | X | X |
DL=l，为8_bit MPU控制界面；DL=O ，为4一BITMPU控制界面；
RE=1，为扩充指令集 ；R：E=0，为基本指令集 。
(7)光标或显示移位控制
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| 1 | S/C | R/L | X | X |
设定光标的移动与显示的移位控制，该指令并不改变：DDRAM的内容。
| S/C | R/L | Description | AC Value |
| L | L | 光标向左移动 | AC=AC-1 |
| L | H | 光标向右移动 | AC=AC+1 |
| H | L | 显示向左移动，且光标跟着移动 | AC=AC |
| H | H | 显示向右移动，且光标跟着移动 | AC=AC |
(8)读取忙碌标志(BF)和位址计数器
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 0 | 1 | BF | AC6 | AC5 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| AC4 | AC3 | AC2 | AC1 | AC0 |
读取忙碌标志(BF)可以确认内部动作是否完成，同时可以读出位址计数器(AC)的值 。
(9)写入资料到RAM
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 1 | 0 | D7 | D6 | D5 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
写入资料到内部RAM ，写入后会使AC改变。
(10)读取RAM的值
| RS | RW | DB7 | DB6 | DB5 |
| 1 | 1 | D7 | D6 | D5 |
| DB4 | DB3 | DB2 | DBl | DB0 |
| D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
从内部RAM：读取数据 ，读取后会使．AC改变 。
3 接口方式与时序
LCMl2832ZK具有串／并行多种接口方式 ，易与各种型号单片机 、微处理器连接。
3.1并行接口数据传输
当L,CMl2832ZK的PSB脚接高电平时(或模块背面S／P的短路电阻在“P”侧) ，模块将进入并行传输模式。在并行传输模式下 ，可由指令位(DL FLAG)来选择8位或4位接口方式，主控制系统将配合“RS” 、“Rw” 、“E”、D0~D7来完成指令／数据的传送。
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组：较高4位(D7～D4)的数据会被放在第一组的D7~D4部分，而较低4位(D3 。DO)的数据则会被放在第二组的D7～D4部分 ，在4位传输模式中，D3～。DO界面未使用 。
3.2串行接口数据传输
当PSB脚接低电平时(或模块背面S／P的短路电阻在“S”侧)，模块将进入串行接口模式。在串行模式下将使用2条线作串行数据的传输，主控系统将配合传输同步时钟线(SCLK)和接收串行数据线(SID)来完成串行传输的动作 。
当片选CS为高电位时，同步时钟线(SCLK)输入的讯号才会被接收 ，否则数据传输将被终止 ，并且将待传输的串行数据计数重设为第一位。LCM12832ZK还允许同时接人多个液晶显示模块以完成多路信息显示功能。此时 ，要利用片选端CS构成3线串行接口方式 。通常情况下，当系统仅使用一个液晶显示模块时，模块片选脚CS可固定接高电平 。LCMl2832ZK模块的串行工作时序如图l所示。
从图1可知，单片机与液晶模块之间传送1字节的数据共需24个时钟脉冲。首先传输起始位元组，即模块在起始位元组需先接收到5个连续的“1”(同步位元字串) ，此时传输计数将被重置并且串行传输将被同步．紧接着的2个位元字串分别指定数据传输方向(读或写)位元“RW”以及数据寄存器或指令寄存器选择位元“RW” ，最后的第8位固定为“0”。在接收到同步位元及“RW”和“RW”起始位元组后 ，每一个八位元指令将被分为2个位元组接收，其中较高4位(D7一D4)的指令会被放在第1个位元组的高4位 ，而较低4位(D3～D0)的指令则会被放在第2个位元组的高4位．至于相关其他4位则都为0，如此完成一个字节指令或数据的传送 。
4 字符显示及模块使用说明
4.1字符显示
LCMl2832ZK按照每个中文字符16×16点阵将显示屏分为2行8列．共16个区，每个区可显示1个中文字符或2个16×8点阵全高ASCII码字符 。LCMl2832ZK内部提供1282字节的字符显示RAM缓冲区(DDRAM) 。字符显示是通过将字符显示编码写入该字符显示RAM实现的。根据写入内容的不同，可分别在液晶屏上显示CGROM(中文字库) 、HCGROM(ASCII码字库)及CGRAM(自定义字型)的内容 。三种不同字符／字型的编码选择范围为 ：0000～0006H显示自定义字型．02H～7FH显示半宽ASCII码字符．A1AOH―F7FFH显示8192种GB2312中文字库字型。
4.2模块使用说明
使用LCMl2832ZK显示模块时，应注意以下几点 。
①引脚RST和PSB可悬空，不接时，为并行接口方式 ：引脚VR和 V0之间必须接可变电阻(2.2kΩ～10kΩ)，该可变电阻一端接VR ，调整端接V0 ，另一端悬空。
②模块在接收指令前 ，单片机必须先确认模块内部处于非忙状态 ，即读取BF标志时BF为“0”，方可接受新的指令。如果在送出一个指令前不检查BF标志，则在前一个指令和该指令中间必须延迟一段较长的时间，即等待前一个指令确定执行完成 。
③RE为基本指令集与扩充指令集的选择控制位。当变更RE后，以后的指令集将维持在最后的状态，除非再次变更RE位 ，否则使用相同指令集时，无需每次均重设RE位。
④串行传输时，如果有多个数据或指令要传送，必须要等到一个指令完成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 。
⑤若要在某一个位置显示中文字符，应先设定显示字符的位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码 。
图2
5 LCMl2832ZK应用实例
将引脚PSB接地，片选CS固定接高电平。使用LCMl2832ZK的2线串行接口方式可大大简化液晶显示模块与单片机之间的接口设计。同时 ，也使液晶显示模块显示汉字变得极为容易 ，从而改变过去单片机系统人机界面不够友好的弊端。AT89C52单片机与LCMl2832ZK模块的2线串行接口电路如图2所示，下面给出相应的软件程序代码。
； ；口线定义
：：CS一一一一将CS接固定高电平
SID EQU P1.0
SCLK EQU P1.1
：液晶模块初始化子程序
_INIT_LCM：
；；延时>40ms
MOV R7,#00110000B ；使用8位控制界面
LCALL_WRITE_COMMAND
v；；延时>100μs
MOV R7,#00110000B ；使用基本指令集
LCALL-WRIrI’E-COMMAND
；；延时>37μs
MOV R7，#00001 100B ；整体显示ON
LCALL _WRITE-COMMAND
；；延时>100μs
MOV R7 ，#00000001B ；清屏
LCALL -WRITE-COMMAND
；；延时>10ms
MOV R7．加00001 10B ：进入点设定
LCALL．WRITE COMMAND
RET
；；字符显示子程序
MOV R7，#80H ：设定DDRAM位址
MOV DPTR．#STRINGl
LCALL―PUT_STRING ；在第一行显示字符串1
MOV R7。#90H ：设定DDRAM位址
MOV DPTR．}}STRING2
LCALL_PUT_STRING ；在第二行显示字符串2
_PUT_STRING ：MOV A，R7
ORL A，#80H
MOV R7，A
LCALL_WRITE_COMMAND
DISP_STR_LOOP：MOV A，加
MOVC A．@A+DPTR
CJNE A，#o，CONT_STR_DISP
RET
CONT STR DISP：MOV R7，A
LCALL_WRITE_DATA
INC DPTR
SJMP DISP_STR_LOOP
STRINGl：D B ’海军航空
工程学院’，0； ；汉字代码
STRING2：DB’中文图形
液晶显示’．0
；；串行字节数据发送子程序
_WRITE_DATA ：MOV A，
R7
：：发送起始位元组”
11111010″
；；发送第1个位元组的高4
位即串行指令的高4位
D7~D4
CLR SCLK
MOV C，ACC，7
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK，
MOV C ，ACC，6
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK
MOV C，ACC，5
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK
MOV C ，ACC，4
MOV SID ，C
SETB SCLK
；；发送第1个位元组的低4位”0 0 0 0”
；；发送第2个位元组的高4位即串行指令的低4位
D3~D0
CLR SCLK
MOV C ，ACC，3
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK
MOV C，ACC，2
MOV SID，C
SETB SCLK
CLR SCLK
MOV C，ACC，1
MOV SID，C
SETB SCLK
CIJR SCLK
MOV C，ACC，O
MOV SID，C
SETB SCLK
；；发送第2个位元组的低4位“0 0 0 0”
；；当有连续多个指令被执行时，指令执行时间必须被考虑
RET
6 结束语
分析了LCM12832ZK的性能特点 、操作指令 、接口方式以及使用注意事项等 ，并以AT89C52单片机及2线串行接口方式为例，给出了相应的硬件电路及软件程序。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的液晶显示模块相比 ，不论是硬件电路结构的设计还是软件程序的编制都要简洁得多，并且价格也略低于相同点阵的其它同类模块。因此 ，该模块将会在众多领域得到更广泛的应用。