项目 10、单片机 LCD液晶显示器实验

LCD 特点1

LCD 原理2

LCD 分类3

各种图形的显示原理4

教学目标：

Liquid Crystal Display 的简称。

LCD 液晶显示器

一、 LCD 特点：

体积小、重量轻

厚度薄

功耗低

显示质量高

数字式接口

二、 LCD 工作原理：

1 、两片平行的玻璃当中放置液态的晶体；

2 、中间有许多垂直和水平的细小电线；

3 、透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。

三、 LCD 分类：

1、显示方式：

段 式

字 符 式

点 阵 式

1 、段式的应用：

也用来在便携式应用的场合来代替数码管

计算器、电子表、数字万用表等

显示类型与数码管类似，靠 7 个字段拼凑数字显示

一般只能显示 0~9 ， A~F16 种字符。

驱动简单，耗电量小

在仅需要显示数字的场合应用较多

实例：

2 、字符式和点阵式：

2、字符型 Lcd固定每行显示多少个字符，每个字符显示的位置固定。

1、点阵型 Lcd就是整个 Lcd由若干个点构成，如 240128就是 240*128个点，可以显示图形和汉字、字母、符号等，要显示的内容大小可以自己定义

字符和点阵的区别：

1、段式一般没有专门的控制器，显示的东西都是相对固定的，一般把显示的内容直接开模做。有专门的多段码液晶驱动控制芯片。

3 、段式、字符和点阵区别：

2 、字符型、图形式的液晶则有控制器（要翻译 MCU 送来的控制命令）。 不同的控制器指令不一样。而具体的液晶结构，也需要不同的控制器。主要是点阵结构、扫描模式。

三、 LCD 分类：

黑白显示

彩色显示

多灰度2、色彩

三、 LCD 分类：

静态驱动

主动矩阵驱动

3、驱动方式： 单纯矩阵驱动

三、 LCD 分类：

带背光

不带背光

4、采光：

四、图形的显示原理：

1 个字节

16 字节 *8 位 / 字节 =128 个位

64 行

64*16 字节 =1024 个显示单元

四、图形的显示原理：

64*16 字节 =1024 个显示单元

在存储区有 1024 字节一一对应

64*128 点阵 =8192 个点

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

15

16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

存储地址编码

000H

001H

002H

00FH

显示单元

四、图形的显示原理：

(1024)10=(400)16

000H~~~~3FFH

例：当（ 000H)=FFH 时，（ 015H)=FFH—— 001 002 003 004 005 006 007 008 009 00A 00B 00C 00

D00E 00F

010 011 012 013 014 —— 016 017 01F

02F

03F

屏幕的对应位置显示一条短亮线，长度为 8 个点

四、图形的显示原理：

线段：

2 、字符：

四、图形的显示原理：

8列

6 行

8列

8 行

1 2 3 4 5

1234567

0 1 1 1 0

1 0 0 0 1

1 0 0 0 1

1 0 0 0 1

1 1 1 1 1

1 0 0 0 1

1 0 0 0 1

字 模

2 、字符：

输入法

国标码

机内码

音码形码音形义区位码

汉字编码：

汉字编码：

1980年，为了使每一个汉字有一个全国统一的代码，我国颁布了第一个汉字编码 的国家标准： GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集》

将其中的汉字和其他符号按照一定的规则排列成为一个大的表格，在这个个表格中，第一（横）行称为一个“区”，每一（竖）列称为一个“位”，整个表格共有 94 区，每区有 94 位，并将“区”和“位”用十进制数字进行编号：即区号为 01-94 ，位号为 01-94 。

1 94

94 94

94列（位）

94 行（区）

汉字编码：

汉字编码：

第 01-09 区：分别存放了 682

个

标点符号运算符号制表符号数字序号英文字母俄文字母日文假名希腊字母汉语拼音字母汉语注音字母等

第 10-15 区 有待扩展的空白区第 16-55 区： （最常用的汉字）

按照汉语拼音的顺序依次存放了 3755 个一级汉字

第 56-87 区： （次常用的汉字）

按照部首顺序依次存放了 3008 个二级汉字

第 88 区以后 有待扩展的空白区

汉字编码：

汉字编码：

保： 区位码：1703D

区位码：1103H

国标码：3123H

+2020H

而西文字符“ 1”和“ #”的 ASCII也为 31H 和 23H

0 0 1 1 0 0 0 131H

0 0 1 0 0 0 1 123H

0 0 1 1 0 0 0 131H

1 0 1 1 0 0 0 1B1H

机内码：B1A3H

+8080H国标码：3123H

汉字编码：

机内码：B1A3H

+A0A0H区位码：1103H

国标码：3123H

+2020H区位码：1103H

机内码：B1A3H

+8080H

汉字编码：

2 、汉字机内码一个汉字占两个字节

汉字编码：

1 、汉字机内码的每个字节都大于 128（ FFH) ，这就解决了与西文字符的 ASCII码冲突的问题

LCD 显示汉字

0x40,0x40,0x20,0x20,0x27,0xFE,0x84,0x04,0x40,0x38,0x01,0xC0,0x11,0x00,0x11,0xFC,

0x21,0x10,0x21,0x10,0xC7,0xFE,0x40,0x00,0x40,0x10,0x41,0x08,0x42,0x04,0x4C,0x04,

LCD 显示汉字

64*128 点阵 =8192 个点

LCD 显示汉字

64*128 点阵 =8192 个点 /16*16 点阵 =32

16 个字符 *2 行 =32

本讲的主要内容：

1 、 教学目标

2 、 LCD 功能引脚介绍

3 、 LCD 指令介绍

4 、举例 -显示字符、汉字

5 、完成上节课的任务案例

教学目标：

1 、制作一个用 LCD 显示字符的单片机系统

2 、制作一个用 LCD 显示汉字的单片机系统

3 、掌握单片机的 LCD 显示接口电路工作原理及其应用

4 、初步掌握单片机应用系统分析和软硬件设计的基本方法，建立单片机系统设计的基本概念

一、 1602 字符型简介：

16*1 ：

20*2 ：

16*2 ：

40*2 ：

1 、 1602 字符型技术参数：

显示容量： 16*2个字符

芯片工作电压： 4.5~~~5.5V

工作电流： 2.0mA(5.0V)

模块最佳工作电压： 5.0V

字符尺寸： 2.95*4.35mm

指令： 11种

3 、指令说明：

3 、指令说明：

① 清屏指令：使 DDRAM 的内容全部被清除，屏幕光标回原位，地址计数器 AC=0 。 运行时间 (250KHz) ： 1.64ms 。② 归位指令：使光标和光标所在位的字符回原点 (屏幕的左上角 ) 。但 DDRAM单元内容不变。地址计数器 AC=0 。运行时间 (250KHz) ： 1.64ms 。

3 、指令说明：

③ 输入方式设置。 该指令设置光标、画面的移动方式。 I/D=l ：数据读写操作后， AC 自动增 1 ； I/D=0 ：数据读写操作后， AC 自动减 l ； S=1 ：当数据写入 DDRAM ，显示将全部左移 (I/D=1)或全部右移 (I/D=0) ，此时光标看上去未动，仅仅是显示内容移动，但从 DDRAM 中读取数据时，显示不移动； S＝ 0 ：显示不移动，光标左移 (I/D=1)或右移 (I/D=0) 。

3 、指令说明：

④ 显示开关控制。 该指令设置显示、光标及闪烁开、关。 D ：显示控制， D=1 ，开显示 (Display ON) ， D=0 ，关显示 (Display OFF) ； C ：光标控制， C=1 ，开光标显示， C=0 ，关光标显示； B：闪烁控制， B=1 ，光标所指的字符同光标一起以 0.4s交变闪烁， B=0 ，不闪烁。运行时间 (250KHz) ： 40µs 。

3 、指令说明：

3 、指令说明：

⑤ 光标或画面移位。 该指令使光标或画面在没有对 DDRAM进行读写操作时被左移或右移，不影响 DD RAM 。 S/C=0 、 R/L＝ 1 ，光标左移一个字符位， AC 自动减 1 ； S/C=0 、 R/L=1 ，光标右移一个字符位， AC 自动加 1 ； S/C=1 、 R/L=0 ，光标和画面一起左移一个字符位； S/C=I、 R/L＝ 1 ，光标和画面一起右移一个字符位。运行时间 (250KHz) ：40µs 。

⑥ 功能设置。 该指令为工作方式设置命令 ( 初始化命令 ) 。对 HD44780初始化时，需要设置数据接口位数 DL(4 位或 8 位 ) 、显示行数 N、点阵模式 F(5×7或 5×10) 。 DL ：设置数据接口位数， DL=1 ， 8 位数据总线 DB7～ DB0 ； DL=0 ， 4 位数据总线 DB7～ DB4 ，而 DB3～ DB0 不用，在此方式下数据操作需两次完成； N：设置显示行数， N=1 ， 2 行显示； N=0 ， 1 行显示。 F ：设置点阵模式， F=0 ， 5×7 点阵， F=1 ， 5×10点阵。 运行时间 (250KHz) ： 40µs 。

3 、指令说明：

3 、指令说明：

⑦ CGRAM 地址设置。 该指令设置 CGRAM 地址指针。 A5～ A0=00 0000～ 11 1111 。地址码 A5~A0被送入 AC 中，在此后，就可以将用户自定义的显示字符数据写入 CGRAM或从 CGRAM 中读出。 运行时间 (250KHz) ： 40µs 。

3 、指令说明：

⑧ DDRAM 地址设置。 该指令设置 DDRAM 地址指针。若是一行显示，地址码 A6～ A0＝ 00～ 4FH 有效；若是二行显示，首行址码 A6～ A0＝ 00～ 27H 有效，次行址码 A6～ A0＝ 40～ 67H 有效。在此后，就可以将显示字符码写入 DDRAM或从DDRAM 中读出。运行时间 (250KHz) ： 40µs 。

⑨读忙标志BF 和 AC值，该指令读取BF及 AC 。 BF为内部操作忙标志， BF=1 ，忙， BF=0 ，不忙。 AC6～ AC0为地址计数器 AC 的值。当 BF=0 时，送到 DB6～ DB0 的数据 (AC6～ AC0) 有效。⑩ 写数据到 DDRAM或 CGRAM ，该指令根据最近设置的地址性质，将数据写入 DDRAM或CGRAM 中。实际上，数据被直接写入 DR，再由内部操作写入地址指针所指的 DDRAM或CGRAM 。运行时间 (250KHz) ： 4µs 。

3 、指令说明：

11读 DDRAM或 CGRAM 数据，该指令根据最近设置的地址性质，从 DDRAM或 CGRAM读数据到总线 DB7～ DB0上。运行时间 (250KHz) ： 40µs 。

3 、指令说明：

读操作时序：

写操作时序：

设计实例－－－例 1：

在 LCD1602 字符型液晶第一行显示网站名：www.binhai.com；在第二行显示联系电话：

0532—82228222 。

例 1－硬件原理图：

例 1－程序流程图：

开始

LCD初始化

延时

设第 1 行显示位置

显示第 1 行内容

设第 2 行显示位置

显示第 2 行内容

结束

二、 1602 点阵型简介：

128*64 ：

122*32 ：

240*320 ：

1 、 12864 点阵型技术参数：

显示容量： 128*64

芯片工作电压：

VDD为 +5V

模块内自带 -10V负压，用于 LCD的驱动电压

占空比： 1/64

指令： 7种

设计实例－－－例 2：

显示几行汉字，如图所示：

例 2－硬件原理图：

例 2－程序流程图：

开始

LCD初始化

延时

开左半屏

显示左半屏内容

开右半屏

显示右半屏内容

作业：

一、完成以上两个案例：

要求：1 、软件仿真， 显示内容不能和源文件相同，显示位置也不得和案例相同。2 、硬件仿真

拓展：

1 、以上两个案例只能在程序中更改显示内容，如何通过键盘控制？2 、能否实现由计算机输入文字更改显示？

考核项目 考核内容 技术要求 评分标准

得分

备注

总体设计①任务分析②方案设计③软件和硬件功能划分

①任务明确（ 5分）；②方案设计合理、有新意（ 10分）；③软件和硬件功能划分合理（ 5分）；

20分

硬件设计①片内器件分配；②电路原理图设计；③电路板制作；

①片内器件分配正确、合理（ 5分）；②电路原理图设计正确（ 10分）；③电路板制作：布线正确、整齐、合理（ 5分）；

20分

软件设计①算法和数据结构设计；②流程图设计；③编程；

①算法和数据结构设计正确、合理（ 5分）；②流程图设计正确、简明；（ 5分）；③编程正确、有新意（ 10分）；

20分

系统仿真与调试

①调试顺序；②错误排除；③调试结果；

①调试顺序正确（ 5分）；②能熟练排除错误（ 10分）；③调试后运行正确（ 5分）；

20分

实训报告

①书写；②内容；③图形绘制；④结果分析

①书写规范整齐（ 5分）；②内容翔实具体（ 5分）；③图形绘制正确、完整、全面（ 5分）；④能正确分析实验结构（ 5分）；

20分

合计 100分