PIC16F877單片機的圖形液顯示模塊接口技術(shù)
關(guān)鍵詞：PIC16F877 LCD 接口
引言
由于液晶顯示器（LCD）具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄等其他顯示器無法比擬的優(yōu)點，它廣泛用于各種智能型儀器和低功耗電子產(chǎn)品中。點陣式（或圖形式）LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)屏幕上下左右滾動、動畫、閃爍、文本特征顯示等功能，用途十分廣泛。本文在簡介液晶顯示器MG-12232的驅(qū)動器SED1520F0A的結(jié)構(gòu)、功能的基礎(chǔ)上，介紹了PIC16F877單片機的LCD硬件接口電路和軟件編程特點。
一、PIC16F877與MG-12232的硬件接口電路
1.SED1520F0A的接口信號
SED1520F0A屬行列驅(qū)動及控制合一的小規(guī)模液晶顯示驅(qū)動芯片，電路簡單，經(jīng)濟實用，內(nèi)含振蕩器，只須外接振蕩電阻即可工作。模塊工作的穩(wěn)定性好。SED1520F0A與微處理器的接口信號如下。
DB0～DB7：數(shù)據(jù)總線。
A0：數(shù)據(jù)/指令選擇信號。A0=1表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是數(shù)據(jù)；A0=0，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀出的狀態(tài)。
RES：接口時序類型選擇。RES=1為M6800時序，其操作信號是E和R/W；RES=0為Intel8080時序，操作信號是RD和WR。
RD（E）：在Intel 8080時序時為讀，低電平有效；在M6800時序時為使能信號，是個正脈沖，在下降沿處為寫操作，在高電平時為讀操作。
WR（R/W）：在Intel 8080時序時為寫，低電平有效；在M6800時序時為讀、寫選擇信號，R/W=1為讀，R/W=0為寫。
SED1520F0A與兩種總線的接口信號和時序的詳細資料見液晶顯示模塊使用手冊。
2.MG-12232模塊的引腳說明
MG-12232模塊共有18個引腳，各引腳定義如表1所列。
表1 MG-12232模塊的引腳定義
| 序 號 | 符 號 | 狀 態(tài) | 功 能 說 明 |
| 1 | Vcc | - | 邏輯電源正 |
| 2 | GND | - | 邏輯電源地 |
| 3 | V0 | - | 液晶顯示驅(qū)動電源 |
| 4 | RES | - | 接口時序類型選擇 |
| 5 | E2 | 輸入 | 主工作方式IC使能信號 |
| 6 | E2 | 輸入 | 從工作方式IC使能信號 |
| 7 | R/W | 輸入 | 讀/寫選擇信號 |
| 8 | A0 | 輸入 | 寄存器選擇信號 |
| 9～16 | DB0～DB7 | 三態(tài) | 數(shù)據(jù)總線（低位） |
| 17 | SLA | - | |
| 18 | SLK | - | 背光燈負電源 |
3.PIC16F877與MG-12232模塊的接口電路
現(xiàn)以功能強、價格低的PIC16F877為例說明PIC與MG-12232模塊的硬件接口電路。其接口控制時序采用M6800操作時序，這樣SED1520F0A引出的控制信號R/W，A0，E1和E2由PIC16F877的I/O端口portb的4個腳控制。接口電路如圖1所示。圖中利用可調(diào)電阻R3實現(xiàn)液晶的背光亮度調(diào)節(jié)，直接用電阻R2驅(qū)動液晶的背光燈。由于PIC16F877的位操作指令豐富，所以用軟件不難模擬出M6800操作時序。
二、接口軟件編程
1.SED1520F0A指令集
SED1520F0A液晶顯示驅(qū)動器有13條指令。表2所列的以與M6800系列MPU接口為例（RES=1）而總結(jié)出的指令。
表2 SED1520F0A指令集
| 指 令 名 稱 | 控 制 信 號 | 控 制 代 碼 | ||||||||
| R/W | A0 | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | |
| 顯示開/關(guān)指令 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | I/O |
| 顯示起始行設(shè)置 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 顯示起行（0～31） | ||||
| 設(shè)置頁地址 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 頁地址（0～3） | |
| 設(shè)置列地址 | 0 | 0 |
0 |
列地址（0～79） | ||||||
| 讀狀態(tài)指令 | 1 | 0 | BUSY | ADC | OFF/ON | RESET | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 寫數(shù)據(jù) | 0 | 1 | 顯示的數(shù)據(jù) | |||||||
| 讀數(shù)據(jù) | 1 | 1 | 顯示的數(shù)據(jù) | |||||||
| ADC選擇指令 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0/1 |
| 靜態(tài)驅(qū)動開/關(guān) | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0/1 |
| 占空比選擇 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0/1 |
| 改寫開始指令 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 改寫結(jié)束指令 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 復位 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
2.MG-12232模塊的編程
下面是以圖1的接口電路為例編寫的只含E1主方式的程序（表1中E1=1，E2=0）。E2從方式（表1中E1=0，E2=1）的程序類推。
在系統(tǒng)程序的初始化部分應(yīng)該對程序中用到的寄存器和臨時變量作說明，如：
lcdfial equ 0x20 ;存放標志位
sbdata equ lcdflag+1 ;存放顯示數(shù)據(jù)
clmadd equ sbdata+1 ;存放列地址
pageadd equ clmadd+1 ;存放頁地址
pagenum equ pageadd+1 ;存放總頁數(shù)
clmsum equ pagenum+1 ;存放總列數(shù)
intscode equ clmsum+1 ;存放指令代碼
讀液晶顯示器狀態(tài)子程序
Ste bsf STATUS,RP0;選中存儲區(qū)1
movlw 0xff
movwf TRISD ;設(shè)置D口為輸入
bcf STATUS,RP0;選中存儲區(qū)0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
Tae movf PORTD,0 ;將狀態(tài)字讀入W中
movwf lcdfiag ;將W中的狀態(tài)字存入lcdfiag中
btfsc lcdflag,7 ;判斷D7位是否為0
goto Tae ；D7=1，為忙狀態(tài)
return
對液晶顯示器發(fā)指令子程序（指令保存在W寄存器中）
Cwe
Movwf intscode ;指令暫存intscode
Bcf PORTB,1 ;R/W=0
Bcf PORTB,0 ;A0=0
movf intscode,0
movwf PORTD
bcf PORTB,4 ;E1=0寫入指令
return
對液晶顯示器寫數(shù)據(jù)子程序（數(shù)據(jù)保存在W寄存器中）
Dwe
Movwf sbdata ；數(shù)據(jù)暫存sbdata
Movf clmadd,0
Call Cwe ；設(shè)置列地址
Call Ste
Bsf STATUS,RP0
clrf TRISD ;設(shè)置D口為輸出方式
bcf STATUS,RP0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bcf PORTB,1 ;R/W=0
bsf PORTB,0 ;A0=1
movf sbdata,0
movwf PORTD
bcf PORTB,4 ;E1=0,寫入數(shù)據(jù)
call Ste
inct clmadd,1 ；列地址加1
return
液晶顯示器開顯示、關(guān)顯示和清屏子程序
Disp ;開E1顯示
movlw 0xal ；將控制命令放在W中
call Cwe
bsf PORTB,4 ;E1=1
call Ste ;判是否忙
bsf STATUS,RP0
clrf TRISD ;設(shè)置D口輸出方式
bcf STATUS,RP0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
bsf STATUS,RP0
movlw 0xff
movwf TRISD ;設(shè)置D口輸入方式
bcf STATUS,RP0
movf PORTD,0
movwf lcdflag ;讀入狀態(tài)并查詢
btfsc lcdflag,5 ;是否確定打開
goto Disp
return
Disoff ；關(guān)E1顯示
movlw 0xae ；控制命令入在W中
call Cwe
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
bsf STATUS,RP0
movlw 0xff
movwf TRISD
bcf STATUS,RP0
movf PORTD,0
movwf lcdfiag ;讀入狀態(tài)并查詢
btfss lcdfiag,5 ;判是否關(guān)閉
gogo Disoff
return
Cler ；清屏
movlw 0xb8 ;設(shè)置頁地址代碼
movwf pageadd
movlw 0x04
movwf pagenum ;設(shè)置總頁數(shù)
clr1 movf pageadd,0
call Cwe
movlw 0x50 ;設(shè)置總列數(shù)
movwf clmsum ;80或60列
movlw 0x00
movwf clmadd ;設(shè)置起始列
clr2 movlw 0x00
call Dwe ；寫入00H
clar decfsz clmsum,1 ；本頁未清完
goto pageadd,1 ;頁號增1
decfsz pagenum,1 ;4頁未清完
goto clr1 ；返回繼續(xù)
return
有了以上的通用子程序，就可以構(gòu)造出各種顯示程序，如字符、漢字、曲線等。當然，在這些程序執(zhí)行前必須對液晶進行初始化。初始化的順序為：關(guān)顯示→正常顯示驅(qū)動設(shè)置→占空比設(shè)置→復位→ADC選擇→清屏→開顯示。程序如下：
初始化子程序
Lcdinit
call Disoff ；關(guān)顯示
movlw 0xa4 ;靜態(tài)顯示驅(qū)動
call Cwe
movlw 0xe2 ；復位
call Cwe
movlw 0xa0 ;ADC選擇正常輸出
call Cwe
movlw 0x9 ;占空比為1/32
call Cwe
call Cler ；清零
call Disp ;開顯示
return
對于字符、漢字和曲線顯示的原理是類似的。它們都是以字節(jié)為單位進行顯示。關(guān)鍵在于形成字模庫時必須保證每個上字節(jié)數(shù)據(jù)的最高位是與每一列最下面一個點相對應(yīng)，最低位與每一列最上面點相對應(yīng)。當然，這可以用專門的軟件來生成相應(yīng)的代碼，然后再將這些代碼逐字節(jié)地寫到相應(yīng)的頁和列。
結(jié)束語
PIC單片機與液晶模塊的接口只在硬件上滿足液晶模塊的接口要求，軟件上能夠模擬出要求的時序，并且初始化正確后，就可以隨心所欲地顯示信息了。
以上接口電路和程序在PIC試驗板上調(diào)試通過，可作為其他單片機與LCD接口的參考。
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