基于HD61202U圖形液晶顯示模塊接口電路及編程

摘要：從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)介紹了內(nèi)置HD61202圖形液晶顯示模塊的結(jié)構(gòu)特性，液晶顯示模塊的硬件接口電路及編程要點(diǎn)，并對(duì)其正常工作的條件、控制指令系統(tǒng)及編程思路進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：圖形液晶顯示模塊；HD61202控制器；接口電路；間接控制

0. 引言

    信息的獲取主要通過(guò)顯示和人機(jī)交互界面，隨著電子技術(shù)和電子產(chǎn)品集成化的迅速發(fā)展，液晶顯示模塊在智能儀器儀表中實(shí)現(xiàn)了圖形和文本的混合顯示，實(shí)現(xiàn)了屏幕菜單人機(jī)對(duì)話操作，因而圖形液晶顯示模塊以其體積小、功耗低、開(kāi)發(fā)周期短、安全可靠、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用^[1]。

    本文以內(nèi)置兩片或三片HD61202圖形液晶顯示控制器及HD61203驅(qū)動(dòng)器組成的MGLS-12864、MGLS-19264的點(diǎn)陣式圖形液晶顯示模塊為例，介紹液晶顯示模塊與單片機(jī)的硬件電路接口設(shè)計(jì)、編程思路與要點(diǎn)，以及圖形液晶顯示模塊在實(shí)際應(yīng)用中的程序流程。

1. 內(nèi)置HD61202U顯示模塊的特性

    HD61202是一種帶有列驅(qū)動(dòng)輸出的液晶顯示控制器，它可以直接與8位微處理器相連，與行驅(qū)動(dòng)器HD61203配合使用，組成液晶驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)液晶屏進(jìn)行行、列驅(qū)動(dòng)。本文以MGLS-12864為例介紹HD61202液晶顯示器控制電路及編程。

    HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)：

1)        內(nèi)藏64×64=4096位顯示RAM ，RAM中每位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)LCD 屏上一個(gè)點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)；

2)        HD61202 及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器是列驅(qū)動(dòng)器具有64路列驅(qū)動(dòng)輸出；

3)        HD61202 及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器讀寫操作時(shí)序與68系列微處理器相符，因此它可直接與68 系列微處理器接口相聯(lián)；

4)        HD61202 及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器的占空比為1/32-1/64。

表1 內(nèi)置兩片HD61202液晶顯示模塊引腳功能表^[2]

2. 硬件接口電路

    內(nèi)置HD61202液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的連接方式通常有兩種：直接訪問(wèn)方式和間接控制方式。直接訪問(wèn)方式是計(jì)算機(jī)以訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的方式操作液晶控制模塊工作，以單片機(jī)為例，P0、P2口與液晶顯示模塊相連；而間接控制方式則是計(jì)算機(jī)通過(guò)自身的或系統(tǒng)的并行接口與液晶控制模塊相連，我們接觸到的間接控制一般是單片機(jī)P1、P3口與液晶顯示模塊相連而成的。

    在實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)的 P0口 和P2口常被用作擴(kuò)展總線，P3口又常用作它的第二功能，因此我們可以采用Z80-PIO或8255等并行芯片及74LS373鎖存器進(jìn)行擴(kuò)展，與液晶顯示模塊相連^[1]。本設(shè)計(jì)采取Z80-PIO作并行擴(kuò)展口來(lái)控制內(nèi)置HD61202液晶顯示模塊MGLS-12864。 PA口與MGLS-12864的八個(gè)數(shù)據(jù)總線相連，MGLS-12864的控制端通過(guò)PB口進(jìn)行控制。Z80-PIO與MGLS-12864接口電路如圖1。

圖1  MGLS-12864與Z80-PIO接口電路圖

3. 軟件編程

3.1  HD61202指令系統(tǒng)和時(shí)序信號(hào)波形

    MGLS-12864的控制器HD61202有一系列操作指令，通過(guò)指令可以實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏的控制。設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)HD61202的指令系統(tǒng)及與微處理器的時(shí)序信號(hào)波形圖等進(jìn)行編程。HD61202指令系統(tǒng)見(jiàn)表1。液晶顯示模塊的控制端置、復(fù)位與讀寫信號(hào)的控制關(guān)系見(jiàn)圖2。

表2  HD61202指令表^[3]

a)         顯示開(kāi)關(guān)設(shè)置：D=1時(shí)LCD 顯示RAM 中的內(nèi)容，D=0 時(shí)關(guān)閉顯示；

b)        顯示起始行設(shè)置：L0~L5在0~ 3FH (0~ 63行)范圍內(nèi)取值；

c)        頁(yè)面地址設(shè)置：P0~P2：設(shè)置頁(yè)號(hào)(0~ 7)，顯示RAM 共64行分8 頁(yè)，每頁(yè)8 行；

d)        列地址設(shè)置：C0~C5：設(shè)置顯示列地址0~ 3FH (0~ 63行)；

e)         控制器狀態(tài)：BUSY =1-內(nèi)部在工作，BUSY =0-正常狀態(tài)；ON/OFF= 1-顯示關(guān)閉，ON/OFF =0-顯示打開(kāi)；REST =1-復(fù)位狀態(tài)，REST =0-正常狀態(tài)。在BUSY 和REST 狀態(tài)時(shí)，除讀狀態(tài)指令外，其它指令均不對(duì)HD61202 及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生作用。在對(duì)HD61202 及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器操作之前要查詢BUSY 狀態(tài)，以確定是否可以對(duì)HD61202及其兼容控制驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行操作。

f)         讀、寫數(shù)據(jù)指令每執(zhí)行完一次讀、寫操作，列地址就自動(dòng)加一。必須注意的是，進(jìn)行讀操作之前，必須有一次空讀操作，緊接著再讀才會(huì)讀出所要讀的單元中的數(shù)據(jù)。

圖 2   HD61202信號(hào)時(shí)序圖

3.2 程序流程圖

    實(shí)際的液晶顯示編程的過(guò)程一般是：首先編制出狀態(tài)查詢、寫指令、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)等子程序，然后編制出清屏、畫點(diǎn)等基本子程序，最后才在此基礎(chǔ)上編寫顯示字符、數(shù)字、漢字及復(fù)雜的圖形等。本文給出內(nèi)置HD61202液晶顯示模塊的寫指令、寫數(shù)據(jù)的流程圖^[4]。

3. 總結(jié)

    本文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用Z80-PIO并行芯片及74LS373鎖存器進(jìn)行端口擴(kuò)展，把Z80-PIO作為并行擴(kuò)展口來(lái)控制內(nèi)置HD61202液晶顯示模塊MGLS-12864。在對(duì)電路的硬件、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)后，經(jīng)過(guò)精心的調(diào)試，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，并能正確地顯示圖文，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話。同樣，此電路設(shè)計(jì)思路也可以應(yīng)用到其它顯示模塊的接口設(shè)計(jì)中。隨著現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表的智能化程度和可操作性要求越來(lái)越高，良好的人機(jī)界面越來(lái)越受到設(shè)計(jì)者的重視。本文介紹的液晶顯示模塊的功能、顯示方法及編程的技巧在測(cè)控領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

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