1、第25章 LCD液晶显示模块前面介绍的LED数码管只可以显示数字和某些字符，限制了其应用范围。在很多场合中需要显示多行字符、汉字或者图形，液晶显示器便应运而生。液晶显示器（LCD）是一种功耗很低的显示器，其以优越的性能，越来越受到各方面的重视。液晶显示的应用领域越来越多，在电子表、计算器、数码相机、计算机的显示器和液晶电视上都可以看到它的身影。液晶显示模块是一种集成度比较高的显示组件，其英文名称为“LCD Module”，可以简称为LCM。液晶显示模块将液晶显示器件、控制器、PCB电路板、背光源和外部连接端口等组装在一起，可以方便地用于需要液晶显示的场合。在现代的电子设计中，液晶显示模块的应用
2、也越来越多。1第1页，共21页。25.1 LCD液晶显示概述 LCD液晶显示是依靠液晶显示器来进行数据或者图形显示的。LCD液晶显示弥补了LED显示效果不够美观、不能显示图形和汉字等缺点，因此液晶显示技术得到了越来越广泛的应用。下面介绍液晶显示方面的应用技术。2第2页，共21页。25.1.1 液晶的来源液晶，顾名思义，就是固液态之间的一种中间类状态。一般情况下，最常见的物质有三种形态：固态、液态和气态。液晶是另外一种特殊的物质形态，由澳大利亚植物学者莱尼茨尔（Reinitzer）在1888年发现。此后，经过广泛的研究，液晶于二十世纪五十年代开始大规模使用。液晶的成分是一种有机化合物，在一定的温
3、度范围内，它既具有液体的流动性、粘度、形变等性质，又具有晶体的热（热效应）、光（光学各向异性）、电（电光效应）、磁（磁光效应）等物理性质。光线穿透液晶的路径由其分子排列所决定。人们通过研究发现，给液晶充电会改变它的分子排列，进而造成光线的扭曲或折射。液晶显示便是根据此原理来制成的。3第3页，共21页。25.1.2 LCD液晶显示器结构及原理 LCD液晶显示器本身不发光，其通过调节光的亮度来达到显示效果，这是一种被动显示器。LCD主要利用液晶的扭曲-向列效应制成，这是一种电场效应。这里首先介绍LCD液晶显示器的结构和原理，以及它的技术和工艺特点。这样才能在选购时有的放矢，更加科学合理地使用和维护
4、。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。LCD大致有如下两个结构和功能上的特点。4第4页，共21页。25.1.3 液晶显示模块的种类 液晶显示模块是以LCD液晶屏为核心，配合一定的控制电路，以达到方便使用显示组件的目的。根据LCD液晶屏可显示内容的不同，液晶显示模块可以分为如下3种：1数显液晶模块 2点阵字符液晶模块 3点阵图形液晶模块5第5页，共21页。25.1.4 液晶显示模块的优点液晶显示最主要的优势是可以显示多行的汉字以及图形。除了这一点外，使用液晶显示模块作为显示设备还具有其他很多优势，主要表现在如下几个方面：体积小、重量轻。液晶显示模块
5、通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器件要轻得多。功率消耗小。液晶显示模块的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动芯片上。因而，对于相同的显示面积，液晶显示模块的耗电量比其他显示器件要小得多。显示质量高。由于液晶显示模块每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，不像有些显示设备需要不断刷新亮点。因此，液晶显示模块话质高而不会闪烁，把眼睛疲劳降到了最低。无电磁辐射。液晶显示模块的先天特点决定了其没有电磁辐射，这个优点使得液晶电视和计算机的显示器都得到广泛推广。简单方便的数字式接口。液晶显示模块都是数字式的，和单片机的接口十分简单，操纵也十分方
6、便。应用范围广。液晶显示模块特别是点阵图形液晶模块，可以显示数字、字符、汉字和图形等，可适用于各种场合。6第6页，共21页。25.2 液晶显示模块控制接口 液晶显示模块（LCM）一般都内置LCD驱动器，其采用控制指令集来进行显示控制。这类LCM和单片机的接口比较简单，控制比较容易，因此得到了广泛的应用。一般来说，掌握一种液晶显示模块，便可以熟悉采用同类型驱动器的其他液晶显示模块的使用。这里重点介绍点阵图形液晶模块的使用，其可以显示数字、字符、汉字和图形等，功能比较全面。7第7页，共21页。25.2.1 LCD控制驱动器ST7920概述LCD控制驱动器主要用于控制液晶的显示，市场上常见的有ST7
7、920、KS0066U、HD44780等。这里介绍广泛使用的ST7920液晶控制驱动器。ST7920是台湾矽创电子公司生产的中文图形控制芯片，它是一种功能极强的液晶控制模块，主要包括如下几方面的功能：芯片内置1286412汉字图形点阵的液晶显示控制模块，用于显示汉字及图形。芯片内置8192个中文汉字（1616点阵）。128个字符的ASCII字符库（816点阵）。64256点阵显示RAM（GDRAM）。芯片内部设计有2MB的中文字型CGROM和64256点阵的GDRAM绘图区域，便于简单、有效地显示汉字和图形。芯片提供有4组可编程控制的1616点阵造字空间。ST7920由32个普通驱动器（com
8、mon）及个段驱动器segment组成。芯片提供了4位并行、位并行、线串行以及线串行等多种接口方式，可以适应多种微处理器和单片机接口的需要。8第8页，共21页。25.2.2 ST7920功能说明ST7920包含有两个型号，ST7920-BIG5内建BIG-5码繁体中文字型库，ST7920-GB内建GB简体中文字型库。这里以内建简体中文字型库的ST7920-GB为例，介绍其功能以及如何实现显示字符、汉字和图形等操作。1基本操作功能2忙标志（BF）3地址计数器（AC）4中文字型ROM（CGROM）及半宽字型ROM（HCGROM）5自定义字型RAM（CGRAM）6图标RAM（IRAM）7显示数据RA
9、M（DDRAM）8绘图显示RAM（GDRAM）9LCD驱动电路10游标/闪烁控制电路9第9页，共21页。25.2.3 ST7920基本指令集ST7920提供了11条基本指令，当RE=0时为基本指令集模式，分别介绍如下。1清除显示指令2地址复位指令3进入设定点指令4显示状态开关指令5游标或显示移位控制指令6功能设定指令7设定CGRAM地址指令8设定DDRAM地址指令9读取忙标志（BF）和地址指令10写数据到RAM指令11读取RAM的值指令10第10页，共21页。25.2.4 ST7920扩充指令集 ST7920扩充指令集提供了更高级的液晶显示控制。当RE=1时，为扩充指令集模式，ST7920提供
10、了7种扩充指令，分别介绍如下所述。1待命模式指令 2卷动地址或RAM地址选择指令 3反白选择指令 4睡眠模式指令 5扩充功能设定指令 6设定IRAM地址或卷动地址指令 7设定绘图RAM地址指令11第11页，共21页。25.2.5 ST7920的操作方式 液晶控制驱动器ST7920提供了并行和串行两类指令操作方式。其中，并行操作方式又可以分为8位并行操作方式和4位并行操作方式两种。下面分别进行介绍。1并行操作方式 2串行操作方式12第12页，共21页。25.2.6 图形点阵式液晶显示模块 市场上，图形点阵式液晶显示模块有很多种。这里采用的液晶显示模块为北京宁和电子有限公司生产的NH12864M型
11、LCM，如图所示。13第13页，共21页。25.2.7 图形点阵式液晶读写子函数前面介绍了图形点阵式液晶控制器的指令集、操作方式以及典型的液晶显示模块的引脚接口。这里按照8位并行接口操作方式来给出图形点阵式液晶显示模块的操作子函数，以方便读者调用。这里假定E为液晶显示模块的读写使能信号，R_W为液晶显示模块的读写选择信号，RS为液晶显示模块的数据/指令信号，D_I为液晶显示模块的数据指令选择信号。P1端口作为数据指令输入端口。这些符号分别对应液晶显示模块的控制引脚，其将在下面的子函数中使用。1写指令子函数2写数据子函数3初始化子函数4基本指令集清屏子函数5写汉字子函数6扩充指令集画图子函数7扩
12、充指令集清屏子函数14第14页，共21页。25.3 汉字及图形显示实例 液晶显示模块在现代的电子设计中的应用越来越广泛，特别是图形点阵式液晶显示模块，其不仅可以显示数字和字符，也可以用来显示中文和图形。这里采用NH12864M来介绍，如何使用液晶显示模块LCM来显示汉字、图形以及在任意位置显示图形。程序中使用了前面介绍的图形点阵式液晶读写子函数。15第15页，共21页。25.3.1 电路设计这里采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器，同样也可以采用其他兼容的51系列单片机，例如AT89S51、8051、AT89C51等。整个电路的电路图，如图所示。16第16页，共21页。25.3.
13、2 建立项目 这里采用Keil C51语言编写程序。具体操作步骤如下：17第17页，共21页。25.3.3 汉字显示实例 这里首先介绍如何使用液晶显示模块来显示多行汉字以及字符。主程序的流程图，如图所示。18第18页，共21页。25.3.4 图形显示实例 这里首先介绍如何使用液晶显示模块来显示图形。主程序的流程图，如图所示。19第19页，共21页。25.3.5 任意位置图形显示实例 这里首先介绍如何使用液晶显示模块来在液晶屏的指定位置显示图形。主程序的流程图，如图所示。使用液晶在任意指定位置显示图形的程序代码示例如下：20第20页，共21页。25.4 小结 本章详细介绍了液晶和液晶显示模块的结构及原理，并对常用的LCD驱动控制器的指令和功能进行了介绍，其中给出了用于图形点阵式液晶读写的详细子函数。最后利用一款采用这个驱动器的液晶显示模块，来介绍如何控制其显示汉字和图形等。近年来，液晶显示模块应用越来越广泛。熟练掌握本章内容对以后的设计很有帮助。21第21页，共21页。
