內(nèi)含標(biāo)準(zhǔn)字庫的中文液晶模塊OCMJ5X10
關(guān)鍵詞：圖形液晶模塊 中文字庫 單片機(jī)
引 言
1 概 述
由于圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊具有顯示信息豐富（可顯示漢字、字符、曲線、圖形）、功耗低、體積小、質(zhì)量輕、壽命長、不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)，因而是單片機(jī)系統(tǒng)中理想的顯示器件。近年來被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)控制的智能儀器儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域、通信器材和家用電器中。目前，國內(nèi)在單片機(jī)系統(tǒng)中用于中文顯示時(shí)，使用的液晶顯示模塊主要存在以下幾方面的不足。
?、?占用ROM空間大。以圖形方式顯示漢字，每個(gè)漢字將占用32字節(jié)的ROM空間，因此限制了顯示漢字字符的數(shù)量。此點(diǎn)對(duì)內(nèi)部Flash閃存數(shù)量較小的單片機(jī)，影響尤為嚴(yán)重。
② 與單片機(jī)的硬件接口電路復(fù)雜。該類型模塊除使用8根數(shù)據(jù)線外，尚需使用片選、寄存器選擇、讀/寫選擇、使能控制等控制線，使得對(duì)單片機(jī)的硬件資源占用較為嚴(yán)重。
?、?接口時(shí)序復(fù)雜，軟件編程繁復(fù)。
上述的幾點(diǎn)內(nèi)容限制了液晶顯示技術(shù)在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
這里介紹的OCMJ5X10是160×80點(diǎn)陣的中文圖文液晶圖形顯示器模塊。該模塊的內(nèi)部由于含有國標(biāo)一級(jí)簡體字庫，使得漢字的顯示異常方便；同時(shí)，該模塊與單片機(jī)的硬件接口除數(shù)據(jù)總線外，僅使用了REQ/BUSY兩根握手信號(hào)線，簡化了與單片機(jī)的硬件接口電路設(shè)計(jì)。上述特點(diǎn)對(duì)軟件、硬件資源均十分緊張的單片機(jī)系統(tǒng)來說是十分重要的。
圖1 OCMJ5X10寫漢字時(shí)序圖
2 主要特點(diǎn)及引腳定義
以下是OCMJ5X10中文液晶顯示模塊的主要特性。
① OCMJ5X10中文液晶顯示器模塊內(nèi)含 GB 2312 16×16點(diǎn)陣國標(biāo)一級(jí)簡體漢字和 ASCII 8×8（半高）及8×16（全高）點(diǎn)陣英文字庫。用戶輸入?yún)^(qū)位碼或 ASCII 碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。
② OCMJ5X10中文液晶顯示模塊也可用作一般的點(diǎn)陣圖形顯示器，提供位點(diǎn)陣和字節(jié)點(diǎn)陣兩種圖形顯示功能。用戶可在指定的屏幕位置上以點(diǎn)為單位或以字節(jié)為單位進(jìn)行圖形顯示。完全兼容一般的圖形點(diǎn)陣模塊。
③ OCMJ5X10中文液晶顯示模塊可以實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII 碼、點(diǎn)陣圖形和變化曲線的同屏顯示，并可通過字節(jié)點(diǎn)陣圖形方式造字。
④ OCMJ5X10中文液晶顯示模塊具有上/下/左/右移動(dòng)當(dāng)前顯示屏幕及清除屏幕的命令，一改傳統(tǒng)的使用大量的設(shè)置命令進(jìn)行初始化的方法。OCMJ5X10 中文模塊所有的設(shè)置初始化工作都是在上電時(shí)自動(dòng)完成的，實(shí)現(xiàn)了“即插即用”；同時(shí)，保留了一條專用的復(fù)位線供用戶選擇使用，可對(duì)工作中的模塊進(jìn)行軟件或硬件強(qiáng)制復(fù)位。規(guī)劃整齊的10個(gè)用戶接口命令代碼，非常容易記憶。標(biāo)準(zhǔn)用戶硬件接口采用REQ/BUSY 握手協(xié)議，簡單可靠。
⑤ OCMJ5X10中文液晶顯示模塊使用+5V單電源，同時(shí)由模塊內(nèi)部提供顯示驅(qū)動(dòng)負(fù)電壓，簡化了系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)。該模塊還具有LED背光源。
OCMJ5X10中文圖文液晶顯示器的引腳說明如表1所列。
表1 OCMJ5X10引腳說明
| 引 腳 | 名 稱 | 方 向 |
說 明 |
| 1 | VLED- | I | 背光源負(fù)極（LED-OV） |
| 2 | VLED+ | I | 背光源正極（LED+5V） |
| 3 | VSS | I | 地 |
| 4 | VDD | I | （+5V） |
| 5～12 | DB0～DB7 | I | 數(shù)據(jù)0～7 |
| 13 | BUSY | O | =1，已收到數(shù)據(jù)并正在處理中； =0，模塊空閑，可接收數(shù)據(jù) |
| 14 | REQ | I | 請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效 |
| 15 | RES | I | 復(fù)位信號(hào)，低電平有效 |
| 16 | NC | ||
| 17 | RT1 | LCD灰度調(diào)整，外接電阻端 | |
| 18 | RT2 | LCD灰度調(diào)整，外接電阻端 |
3 硬件接口協(xié)議及接口時(shí)序
OCMJ5X10模塊與CPU的接口除了使用DB0~DB7口8根數(shù)據(jù)線外，僅使用了REQ和BUSY兩根控制線，構(gòu)成請(qǐng)求/應(yīng)答（REQ/BUSY）握手方式，省略了傳統(tǒng)模塊接口方式的片選、讀寫控制、指令/數(shù)據(jù)選擇、使能控制等控制線，從而使硬件接口及軟件時(shí)序變得非常簡單。在硬件資源十分緊張的應(yīng)用系統(tǒng)中，也可采用REQ單線延時(shí)控制方式，從而把硬件資源占用降至最低。接口協(xié)議如下：當(dāng)BUSY線為高電平時(shí)（BUSY =1），表示模塊忙于內(nèi)部處理，不能接收用戶命令；而BUSY為低電平時(shí)（BUSY =0），表示模塊空閑，等待接收用戶命令。CPU可在BUSY為低后的任意時(shí)刻開始發(fā)送命令。首先，把用戶命令的當(dāng)前字節(jié)放到數(shù)據(jù)線上，接著發(fā)送高電平REQ 信號(hào)，通知模塊，請(qǐng)求處理當(dāng)前數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)。模塊在收到外部的REQ高電平信號(hào)后，立即讀取數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)，同時(shí)將應(yīng)答線BUSY變?yōu)楦唠娖?，表明模塊已收到數(shù)據(jù)并正在忙于對(duì)此數(shù)據(jù)的內(nèi)部處理。此時(shí)，用戶對(duì)模塊的寫操作已經(jīng)完成，可以撤消數(shù)據(jù)線上的信號(hào)并可做模塊顯示以外的其它工作，也可不斷地查詢BUSY是否為低。如果BUSY =0，說明模塊對(duì)用戶的寫操作已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以再送下一個(gè)數(shù)據(jù)。如向模塊發(fā)出一個(gè)完整的顯示漢字的命令，包括顯示坐標(biāo)及漢字代碼在內(nèi)共需5個(gè)字節(jié)，模塊在接收到最后一個(gè)字節(jié)后，才開始執(zhí)行整個(gè)命令的內(nèi)部操作；因此，最后一個(gè)字節(jié)的應(yīng)答B(yǎng)USY 高電平（BUSY =1）持續(xù)時(shí)間較長。這里以寫入漢字命令的時(shí)序?yàn)槔?，給出 圖1所示的OCMJ5X10時(shí)序圖，對(duì)應(yīng)的具體時(shí)間參數(shù)說明如表2所列。
表2 OCMJ5X10模塊時(shí)間參數(shù)
| 編 號(hào) | 參數(shù)名稱 | 最小值 | 最大值 |
說 明 |
| 1 | tr/μs | 0.4 | - | 數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)間 |
| 2 | tb/μs | 2 | 20 | 最大模塊響應(yīng)時(shí)間 |
| 3 | trt/μs | 11 | - | 最小REQ保持時(shí)間 |
| 4 | ts1/μs | 20 | 45 | 最大數(shù)據(jù)接收時(shí)間 |
| 5 | ts2/ms | - | 30 | 最大命令指令處理時(shí)間 |
4 用戶命令
OCMJ5X10模塊共有3類10條命令，每條命令分為操作碼和操作數(shù)兩部分，操作數(shù)為十六進(jìn)制數(shù)。下面介紹該模塊的用戶命令。
(1)顯示國標(biāo)漢字
命令格式 F0 XX YY QQ WW
XX：以漢字為單位的屏幕行坐標(biāo)值。
YY：以漢字為單位的屏幕列坐標(biāo)值。
QQ WW：坐標(biāo)位置上要顯示的GB 2312漢字區(qū)位碼。
OCMJ5X10模塊由于內(nèi)部含有中文字庫，因此中文字符的顯示非常簡單，只需給出該漢字的區(qū)位碼即可顯示該字。區(qū)位碼表可參見GB2312字符集。
(2)顯示8×8 ASCII字符
命令格式 F1 XX YY AS
該命令為4字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為0.8ms，ts2= 0.8ms）。
XX：以ASCII碼為單位的屏幕行坐標(biāo)值。
YY：以ASCII碼為單位的屏幕列坐標(biāo)值。
AS：坐標(biāo)位置上要顯示的ASCII 字符碼。
(3)顯示8×16 ASCII字符
命令格式 F9 XX YY AS
操作數(shù)意義同上。
(4)顯示位點(diǎn)陣
命令格式 F2 XX YY
該命令為3字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為0.1ms，ts2= 0.1ms）。
(5)顯示字節(jié)點(diǎn)陣
命令格式 F3 XX YY BT
該命令為4字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為0.1ms，ts2= 0.1ms）。
(6)清 屏
命令格式 F4
該命令為單字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為11ms，ts2=11ms），其功能為將屏幕清空。
(7)上 移
命令格式 F5
該命令為單字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為25ms，ts2=25ms），其功能為將屏幕向上移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)陣行。
(8)下 移
命令格式 F6
該命令為單字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為30ms，ts2=30ms），其功能為將屏幕向下移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)陣行。
(9)左 移
命令格式 F7
該命令為單字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為12ms，ts2=12ms），其功能為將屏幕向左移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)陣行。
(10)右 移
命令格式 F8
該命令為單字節(jié)命令（最長執(zhí)行時(shí)間為12ms，ts2=12ms），其功能為將屏幕向右移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)陣行。
圖2 OCMJ5X10液晶顯示模塊與AT89C52單片機(jī)的接口電路
5 具體應(yīng)用
由于OCMJ5X10內(nèi)部具有中文字庫，且使用了簡單的兩線握手協(xié)議，因而將其應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中，可簡化顯示電路的硬件接口設(shè)計(jì)及軟件編程。雖然模塊與單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸采用并行模式，占用單片機(jī)系統(tǒng)的硬件資源相對(duì)較多，但是相應(yīng)顯示軟件的編制卻要比采用串行接口模式的中文字庫液晶模塊相對(duì)簡單。尤其是圖形顯示界面設(shè)計(jì)，利用OCMJ5X10提供的顯示字節(jié)點(diǎn)陣命令（線繪圖），可方便、快捷地繪制出顯示圖形。此點(diǎn)在繪圖速度、ROM空間占用等方面優(yōu)于串行接口模式的液晶模塊。下面給出OCMJ5X10在嵌入式系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，包括硬件接口電路及軟件編程。
5.1 硬件接口電路
這里以AT89C52單片機(jī)為例，給出OCMJ5X10液晶顯示模塊與單片機(jī)的接口電路。單片機(jī)與模塊采用間接控制方式和REQ/BUSY握手方式。AT89C52的P1.0~P1.7口與模塊的DB0~DB7數(shù)據(jù)線相連，P3.4與模塊BUSY線相連，P3.5與模塊REQ線相連；晶振為12MHz，模塊采用上電自動(dòng)復(fù)位。AT89C52與OCMJ5X10的接口電路如圖2所示。
5.2 顯示軟件
下面給出與上述硬件電路配套的顯示子程序。其包括初始化、顯示漢字、顯示8×16點(diǎn)陣ASCII字符、點(diǎn)繪圖及線繪圖子程序?？筛鶕?jù)顯示需要在主程序的相應(yīng)位置調(diào)用，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。OCMJ5X10內(nèi)部含有GB 2312一級(jí)字庫，可滿足絕大部分應(yīng)用系統(tǒng)漢字顯示的需要。對(duì)于一級(jí)國標(biāo)字庫內(nèi)所沒有的漢字或需要顯示復(fù)雜圖形時(shí)，可通過調(diào)用繪點(diǎn)及繪線子程序來實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜漢字或圖形的顯示。
；位定義
BUSY BIT P3.4
REQ BIT P3.5
；數(shù)據(jù)定義
X DATA 30H ；屏幕行坐標(biāo)緩沖區(qū)
Y DATA 31H ；屏幕列坐標(biāo)緩沖區(qū)
DATAH DATA 32H ；顯示值高位
DATAL DATA 33H ；顯示值低位
；初始化子程序
INT： MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧
CLR REQ ；請(qǐng)求線清0
SETB BUSY ；將P3.4設(shè)為輸入口
RET
；寫模塊子程序
SUB1: JB BUSY ,SUB1 ；確信模塊空閑
MOV P1 , A ；向總線送數(shù)椐
NOP ；等待數(shù)據(jù)總線穩(wěn)定
SETB REQ ；向模塊發(fā)請(qǐng)求命令
WAIT: JNB BUSY,WAIT ；等待模塊響應(yīng)
CLR REQ ；清REQ
RET ；返回
；寫漢字程序
HZ： MOV A , #0F0H ；寫顯示漢字命令
ACALL SUB1
MOV A , X
ACALL SUB1 ；寫屏幕行坐標(biāo)值
MOV A , Y
ACALL SUB1 ；寫屏幕列坐標(biāo)值
MOV A , DATAH
ACALL SUB1 ；寫區(qū)位碼高位
MOV A , DATAL
ACALL SUB1 ；寫區(qū)位碼低位
RET
；寫8×16 ASCII碼程序
ASC2：MOV A , #0F9H ；寫顯示8×16 ASCII
ACALL SUB1 ；字符命令
MOV A , X
ACALL SUB1 ；寫屏幕行坐標(biāo)值
MOV A , Y
ACALL SUB1 ；寫屏幕列坐標(biāo)值
MOV A , DATAL
ACALL SUB1 ；寫字符ASCII碼
RET
；點(diǎn)繪圖子程序
HD： MOV A , #0F2H；寫顯示位點(diǎn)陣命令
ACALL SUB1
MOV A , X ；寫點(diǎn)屏幕行坐標(biāo)值
ACALL SUB1
MOV A , Y ；寫點(diǎn)屏幕列坐標(biāo)值
ACALL SUB1
RET
；線繪圖子程序
HX： MOV A , #0F3H；寫顯示位點(diǎn)陣命令
ACALL SUB1
MOV A , X ；寫點(diǎn)屏幕行坐標(biāo)值
ACALL SUB1
MOV A , Y ；寫點(diǎn)屏幕列坐標(biāo)值
ACALL SUB1
MOV A , DATAL
RET
；清屏程序
CLR： MOV A , #0F4H ；寫清屏命令
ACALL SUB1
RET
結(jié) 語
利用OCMJ5X10中文圖文液晶模塊相對(duì)簡單的硬件接口及簡單的用戶命令，可為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)出顯示信息量大且顯示信息豐富的全中文人機(jī)界面，避免了傳統(tǒng)液晶模塊中文圖形顯示界面復(fù)雜的硬件接口設(shè)計(jì)及軟件編程。該模塊為嵌入式系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)提供了一種較好的解決方案。
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