SPCE061A與液晶模塊HS12864-1的接口及其編程

摘要：介紹了液晶顯示模塊HS12864-1的結(jié)構(gòu)和功能特點，設(shè)計了其與凌陽SPCE061A單片機的接口電路以及字符顯示控制程序，實現(xiàn)了所需字符的顯示功能。
 

1 　引言
    在以單片機為核心的嵌入式測控系統(tǒng)中，單片機與顯示器件的接口是一個必不可少的環(huán)節(jié)，具體工作包括選擇顯示的器件類型，接口采用串行或并行方式以及顯示驅(qū)動的確定等問題。典型的顯示器件是LED數(shù)碼管，其亮度高，適應(yīng)于大多數(shù)應(yīng)用場合。缺點是接口電路復(fù)雜，功耗高。液晶顯示器件是利用液晶的電光效應(yīng)制作的，具有功耗低、接口控制方便等優(yōu)點[1]，而且模塊的接口信號和操作指令具有廣泛的兼容性，并能直接與單片機接口，它還具有專用指令，可方便地實現(xiàn)各種不同的操作，同樣的顯示面積LCD其功耗比LED顯示器小幾百倍，所以它特別適宜與COMS電路直接相配，液晶顯示器件已成為當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)(信息產(chǎn)業(yè)中最重要的信息處理手段之一，在各類測量及控制儀表中被廣泛的應(yīng)用。
    液晶顯示器件可分為波段式、字符式和點陣式。其中，點陣式液晶顯示器件不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實現(xiàn)分區(qū)開窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等動態(tài)顯示功能，當(dāng)在點陣式LCD上顯示漢字時，應(yīng)先取得漢字的點陣構(gòu)成數(shù)據(jù)，然后將其寫入點陣式LCD的顯示存儲器中進行顯示。本文介紹基于凌陽SPCE061A單片機的液晶顯示控制設(shè)計。

2 HS12864-1液晶模塊的工作原理

    HS12864-1是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128×64全點陣液晶顯示器組成?？蓪崿F(xiàn)圖形顯示，也可以顯示8×4個(16×16點陣)漢字。HS12864-1液晶內(nèi)置HD61102圖形液晶顯示模塊，驅(qū)動和控制系統(tǒng)是由1片HD61102 作為64 路行驅(qū)動器，同時HD61102配備了一套顯示存儲器的管理電路和與MCU接口電路，可以直接與MCU的總線連接[5]。HS12864-1的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1  HS12864-1的結(jié)構(gòu)

    HS12864-1具有簡單而功能較強的指令集，可實現(xiàn)字符移動、閃爍等顯示功能，共有7 條指令，單片機只需通過D/I、R/W、DB0~DB7送入數(shù)據(jù)或指令便可顯示其指定內(nèi)容或顯示方式。表1為HS12864-1的指令一覽表。

表1  HS12864-1指令表

3  HS12864-1與SPCE061A單片機的硬件接口設(shè)計

    SPCE061A 是繼SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的16位u nsp微處理器芯片，比MCS-51 8位機的MCU集成度更高，使用更加靈活方便，縮短了開發(fā)周期和成本。
    采用RISC 的SPCE061A 比8位的MCS 51系列執(zhí)行效率高，速度更快，較寬的工作電壓，低功耗抗干擾的設(shè)計，使061A在電池供電的應(yīng)用領(lǐng)域更具特色，其內(nèi)置2K字SRAM和32K FLASH，32位通用可編程輸入/輸出端口，具有WatchDog等功能，在儀器儀表、工業(yè)控制和通訊產(chǎn)品等方面應(yīng)用日益廣泛。
    在程序設(shè)計方面μ'nSP?單片機的匯編指令針對C語言進行了優(yōu)化，所以其匯編的指令格式很多地方直接類似于C語言。另外其開發(fā)仿真環(huán)境IDE也直接提供了C語言的開發(fā)環(huán)境，C函數(shù)和匯編函數(shù)可以方便地進行相互調(diào)用[2，3]。HS12864-1與SPCE061A單片機的硬件接口電路見圖2。

    圖2中采用并行通信方式，單片機的IOA0-IOA7口與液晶模塊的DB0-DB7口相連作為數(shù)據(jù)輸入輸出用；即IOB0- IOB 4口與液晶模組的CS1、CS2、D/I、R/W、E相連作為單片機對液晶的控制口。

4 顯示程序設(shè)計

   在液晶上顯示整屏字符或圖像有兩種方法:一種是將所要顯示的字模數(shù)據(jù)一次性發(fā)送到顯示數(shù)據(jù)ＲＡＭ中；另外一種是在屏幕上指定位置進行單獨顯示[4]。兩種方法都要在控制器空閑的條件下進行操作,在操作之前都要先讀取忙標(biāo)志,判斷控制器是否處于忙狀態(tài),在一般情況下,可以用延時等待的方法代替。
本系統(tǒng)程序主要包括主程序和幾個子程序塊： LCD初始化, 液晶顯示屏選擇，LCD顯示，還有若干個控制子程序。主程序分別調(diào)用這些子程序?qū)崿F(xiàn)對液晶顯示器操作控制。程序流程圖見圖3。

圖3  程序流程圖

    凌陽單片機的編程語言常用的有二種：匯編語言和C語言。匯編語言的機器代碼生成效率很高但可讀性不強，而C語言在大多數(shù)情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過匯編語言，而且C語言還可以嵌入?yún)R編來解決高時效性的代碼編寫問題。對于開發(fā)周期來說，用C語言的開發(fā)周期通常要小于匯編語言很多。綜合以上C語言的優(yōu)點，在設(shè)計時選擇了C語言。
這里給出右半屏送命令/數(shù)據(jù)程序，說明SPCE061A單片機程序設(shè)計中對IOA /IOB口的設(shè)置。凌陽單片機控制液晶顯示部分程序如下：

    本系統(tǒng)調(diào)試采用的是凌陽61板（即SPCE061A EMU BOARD）和u'nSP IDE 集成開發(fā)環(huán)境。硬件調(diào)試較為簡單，只需調(diào)節(jié)好液晶的對比度和背光亮度即可；在軟件方面，使用凌陽u'nSP IDE 軟件來編譯調(diào)試液晶程序。
    在調(diào)試中字模數(shù)據(jù)來自字模生成軟件Zimo3，其生成的字模數(shù)據(jù)在本程序中不能直接使用，運行結(jié)果會出現(xiàn)字體的上下部分顛倒，需要將其順序反轉(zhuǎn)。
調(diào)試效果達到了程序設(shè)計的要求。