1、单片机与液晶显示器（单片机与液晶显示器（LCD）的接口）的接口LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器，被动式显示器件：被动式显示器件：本身并不发光本身并不发光，LCD显示器里面另有光显示器里面另有光源，在控制信号的作用下源，在控制信号的作用下,可以让光源发出的光通过或不通过可以让光源发出的光通过或不通过。液晶显示器具有省电、抗干扰能力强省电、抗干扰能力强等优点，广泛应用在智能仪器仪表和单片机测控系统中。12LCD的基本结构及显示原理液晶是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形。利用液晶经过处理后能改
2、变光线通过方向的特性，从而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。3扭曲向列型液晶显示器扭曲向列型液晶显示器（TWISTED NEMATIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY）4扭曲向列型液晶显示器扭曲向列型液晶显示器（TWISTED NEMATIC LIQUID CRYSTAL DISPLAY）5LCD显示器的分类显示器的分类按排列形状可分为:字段型、点阵字符型字段型、点阵字符型和点阵图形型点阵图形型。（1）字段型）字段型。以长条状组成字符显示。主要用于数字显示，也可用于显示西文字母或某些字符，已广泛用于电子表、计算器、数字仪表中。（2）点阵字符型）点阵字符型。专门用于显示字母、数字、
3、符号等。它由若干若干5 7或或5 10的点阵的点阵组成，每一点阵显示一字符。广泛应用在各类单片机应用系统中。（3）点阵图形型。）点阵图形型。它是在平板上排列多行或多列，形成矩阵式的晶格点晶格点，点的大小可根据显示的清晰度来设计。广泛应用于图形显示，如用于笔记本电脑、彩色电视笔记本电脑、彩色电视和游戏机游戏机等。6点阵字符型液晶显示模块介绍点阵字符型液晶显示模块介绍单片机应用中，常用常用点阵字符型点阵字符型LCD显示器显示器。要有相应的LCD控制器、驱动器来对LCD显示器进行扫描、驱动，还要RAM和ROM来存储单片机写入的命令和显示字符的点阵。由于LCD的面板较为脆弱，制造商已将已将LCD控制器
4、、驱动控制器、驱动器、器、RAM、ROM和和LCD显示器用显示器用PCB连接到一起，称为液晶显连接到一起，称为液晶显示模块示模块（LCd Module，LCM）。单片机控制单片机控制LCM时，只要向向LCM送入相应的送入相应的命令命令和和数据数据就可显示需要的内容。下面介绍常见的点阵型液晶显示模块：1602字符型字符型LCM（两行，每行16个字符）。71基本结构与特性基本结构与特性（1）液晶显示板）液晶显示板在液晶显示板上排列着若干5 7或或5 10点阵点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行等，根据需要，选择购买。（2）模块电路框图）模块电路框
5、图图图10-20所示为字符型LCD模块的电路框图电路框图，它由日立公司生产的控制器控制器HD44780、驱动器驱动器HD44100及几个电阻和电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的扩展显示字符位用的（例如，16字符字符 1行行模块就可不用HD44100，16字符字符 2行行模块就要用一片HD44100）。8图图10-20 字符型LCD模块的电路框图9（3）1602字符型字符型LCM的特性的特性 内部具有字符发生器字符发生器ROM（CGROM）,即即字符库字符库。可显示192个57点阵字符，见图图10-21。由该字符库可看出LCM显示的数字和字母部分的代码值，恰好与ASCII码表中的数字和
6、字母相同。所以在显示数字和字母时，只需向LCM送入对应的ASCII码码即可。模块内有64字节字节的自定义字符的自定义字符RAM(CGRAM),用户可自行定义8个57点阵字符。模块内有80字节字节的数据显示存储器（的数据显示存储器（DDRAM）。）。1011图图10-21 ROM字符库的内容字符库的内容2.LCM的引脚的引脚16个引脚，也有少数的LCM为14个引脚，其中包括8条数据线、3条控制线和3条电源线，见表表10-15。通过单片机写入模块的命令和数据，就可对显示方式和显示内容做出选择。123命令格式及功能说明命令格式及功能说明（1）内部寄存器）内部寄存器控制器HD44780内有多个寄存器多
7、个寄存器，寄存器的选择如表表10-16所示。RS位位和和R/脚脚上的电平上的电平决定对寄存器的选择和读/写，而DB7DB0决定命令功能。13WWW（2）命令功能说明）命令功能说明下面介绍可写入命令寄存器的11个个命令。清屏清屏。格式如下：功能：功能：清除屏幕显示，并给地址计数器AC置“0”。返回返回。格式如下：功能：功能：置DDRAM（显示数据RAM）及显示RAM的地址为“0”，显示返回到原始位置。14WW 输入方式设置输入方式设置。格式如下：功能：功能：设置光标的移动方向，并指定整体显示是否移动。其中：I/D=1，为增量方式；I/D=0，为减量方式；如S=1，表示移位；如S=0，表示不移位。
8、显示开关控制。显示开关控制。格式如下：15WW功能：功能：D位位（DB2）控制整体显示的开与关整体显示的开与关，D=1，开显示；D=0，则关显示。C位位（DB1）控制光标的开与关光标的开与关，C=1，光标开；C=0，则光标关。B位位（DB0）控制光标处字符闪烁光标处字符闪烁，B=1，字符闪烁；B=0，字符不闪烁。光标移位。光标移位。格式如下：功能：功能：移动光标或整体显示，DDRAM中内容不变。其中：16WS/C=1时，显示移位；S/C=0时，光标移位。R/L=1时，向右移位，R/L=0时，向左移位。功能设置功能设置。命令格式如下：功能：功能：DL位位设置接口数据位数，DL=1为8位数据接口；
9、DL=0为4位数据接口。N 位位设置显示行数，N=0单行显示；N=1双行显示。F位位设置字型大小，F=1为510点阵，F=0为57点阵。17W CGRAM（自定义字符（自定义字符RAM）地址设置）地址设置。格式如下功能：功能：设置CGRAM的地址，地址范围为063。DDRAM（数据显示存储器）地址设置（数据显示存储器）地址设置。格式如下：功能功能：设置DDRAM的地址，地址范围为0127。读忙标志读忙标志BF及地址计数器。及地址计数器。格式如下：18WW功能：功能：BF位为忙标志。BF=1，表示忙，此时LCM不能接收命令和数据；BF=0，表示LCM不忙，可接收命令和数据。AC位为地址计数器的值
10、，范围为0127。向向CGRAM/DDRAM写数据写数据。格式如下：功能：功能：将数据写入CGRAM或DDRAM中，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。19WW 从从CGRAM/DDRAM中读数据中读数据。格式如下：功能：功能：从CGRAM或DDRAM中读出数据，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。（3）有关说明）有关说明 显示位与DDRAM地址的对应关系，如表表10-17所示。20W 标准字符库标准字符库。图图10-21所示为字符库的内容、字符码和字型的对应关系。字符码字符码（DDRAM DATA）、CGRAM地址与自定义点阵数据（CGRAM数据）之间的关系，如表表1
11、0-18所示。2110.4.3 AT89S51单片机与单片机与LCD的接口及软件编程的接口及软件编程1AT89S51单片机与单片机与LCD模块的接口模块的接口AT89S51单片机与LCD模块的接口如图图10-22所示。图图10-22 AT89S51单片机与单片机与LCD模块的接口电路模块的接口电路222软件编程软件编程（1）初始化）初始化先对LCD模块进行初始化，否则模块无法正常显示。两种初始化方法。模块内部的复位电路进行的初始化模块内部的复位电路进行的初始化LCM有内部复位电路，能进行上电复位。复位期间BF=1，在电源电压VDD达4.5V以后，此状态可维持10ms。复位时执行下列命令复位时执
12、行下列命令:2324n清除显示清除显示n功能设置功能设置，DL=1为8位数据长度接口；N=0单行显示；F=0为5 7点阵字符。n开/关设置，D=0关显示；C=0关光标；B=0关闪烁功能。n进入方式设置，I/D=1地址采用递增方式；S=0关显示移位功能。软件初始化软件初始化流程如图图10-23所示。图图10-23 软件初始化流程25（2）显示程序编写）显示程序编写【例例10-1】编写程序在LCD第一行显示“CS&S”，第二行显示“92”。程序如下：START：MOVDPTR，#8000H；命令口地址送DPTRMOVA，#01H；清屏并置AC为0MOVX DPTR，A；输出命令ACALL F_BU
13、SY；等待直至LCM不忙MOVA，#38H；功能设置，8位接口，;2行显示，57点阵MOVX DPTR，AACALL F_BUSY26MOVA，#0EH；开显示及光标，不闪烁MOVX DPTR，AACALL F_BUSYMOVA，#06H；内容显示，AC为增量MOVX DPTR，AACALL F_BUSYMOVDPTR，#0C000H；数据口地址送DPTRMOVA，#43H；C的ASCII码为43HMOVX DPTR，A；第一行第一位显示CACALL F_BUSY27MOVA，#53H；S的ASCII码为53HMOVX DPTR，A；显示CSACALL F_BUSYMOVA，#26H；&的AS
14、CII码为26HMOVX DPTR，A；显示CS&ACALL F_BUSYMOVA，#53HMOVX DPTR，A；显示CS&SACALL F_BUSYMOVDPTR，#8000H；指向命令口28MOVA，#0C0H；置DDRAM地址为40HMOVX DPTR，A；第二行首显示光标ACALL F_BUSYMOVDPTR，#C000H；指向数据口MOVA，#39H；9的ASCII码为39HMOVX DPTR，A；显示9ACALL F_BUSYMOVA，#32H；2的ASCII码为32HMOVX DPTR，A；显示92LCD是慢速显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认执行每条指令之前一定要确认
15、LCM的的忙标志忙标志为为0，即非忙状态，否则该命令将失效。29判定判定“忙忙”标志标志的子程序F_BUSY如下：F_BUSY：PUSHPH；保护现场PUSHDPLPUSHPSWPUSHAccLOOP：MOVDPTR，#8000HMOVX A，DPTRJBAcc.7，LOOP；忙，继续等待POPAcc；不忙，恢复现场返回POPPSWPOPDPLPOPDPHRET3010.5 AT89S51单片机与微型打印机单片机与微型打印机TP P-40A/16A的的 接口接口微型打印机的内部有一单片机内部有一单片机，固化固化有控打程序控打程序。打印机通电后打印机通电后，由打印机内部的单片机执行固化的控打程序
16、，就可以接收和分析主控单片机送来的数据和命令，然后通过控制电路，实现对打印头机械动作的控制，进行打印。此外，微型打印机还能接受人工干预，完成自检、停机和走纸等操作。常用的微型打印机常用的微型打印机有TP P-40A/16A、GP16以及XLF嵌入仪器面板上的汉字微型打印机。下面介绍AT89S51单片机与常见的TPP-40A/16A微型打印机的接口设计。311TP P-40A/16A微型打印机简介微型打印机简介单片机控制的微型智能打印机。TPP-40A与TPP-16A的接口信号与时序完全相同，硬件电路及插脚完全兼容，只是某些命令代码不同。TPP-40A每行打印40个字符个字符，TPP-16A则每
17、行打印则每行打印16个字符个字符。（1）TP P-40A/16A主要技术性能、接口要求及时序主要技术性能、接口要求及时序 单片机控制，2KB控打程序及标准的Centronics打印机并行接口。可打印全部标准的打印全部标准的ASCII代码代码字符字符，以及128个个非标非标 3233准字符和图符准字符和图符。有16个个代码字符（代码字符（6 7点阵）点阵）可由用户通过由用户通过程序自行定义程序自行定义，并可通过命令用此16个代码字符去替换任去替换任何驻留代码字型何驻留代码字型，以便用于多种文字的打印。可打印出8240点阵的图样（汉字或图案点阵）。代码字符和点阵图样可在一行中混合打印。字符、图符和
18、点阵图可以在宽和高的方向放大宽和高的方向放大 2、3、4倍倍。每行字符的点行数（包括字符的行间距）可用命令更换，即字符行间距空点行可在0256间任选。带有水平和垂直制表命令，便于打印表格。（2）Centronics接口信号接口信号国际流行Centronics打印机并行接口打印机并行接口，与单片机间通过一条20芯扁平电缆及接插件相连。打印机有一个20线扁平插座，信号引脚排列如图图10-24所示。各引脚功能：DB0DB7：数据线，由单片机发送给打印机。（STROBE）：数据选通信号。在该信号上升沿时，数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。34STB35 图图10-24 TP P-40A/16
19、A引脚排列（从打印机背视）引脚排列（从打印机背视）BUSY：打印机“忙”状态信号。信号有效（高电平）时，打印机正忙于处理数据。此时，单片机不得使 信号有效，向打印机送入新的数据。：应答信号，低电平有效。表明打印机已取走数据线上表明打印机已取走数据线上的数据的数据。：“出错”信号。当送入打印机的命令格式出错时，打印机立即打印一行提示出错的信息。在打印出错信息之前，该信号线出现一个负脉冲，脉冲宽度为30s。36ACKERRSTB37图图10-25 TP P-40A/16A接口信号时序接口信号时序（3）接口信号时序）接口信号时序时序如图图10-25。选通信号 宽度需大于0.5s。应答信号 可与 信号
20、作为一对应答联络信号一对应答联络信号，也可与BUSY为一对应答联络信号为一对应答联络信号。2字符代码及打印命令字符代码及打印命令写入的全部代码共256个个，其中00H无效无效。代码01H0FH为打印命令；代码10H1FH为用户自定义代码；代码20H7FH为标准ASCII代码；TPP-40A/16A可打印的非非ASCII代码代码如如图图10-26，代码80HFFH为非ASCII代码，包括少量汉字、希腊字母、块图图符和一些特殊字符。38STBSTBACK39图图10-26 TP P-40A/16A可打印的非可打印的非ASCII代码代码（1）字符代码）字符代码全部字符代码为10HFFH，回车换行代码
21、0DH为字符串的结束符。当输入代码满40/16个时，打印机自动回车。举例如下。打印打印“$2356.73”单片机输出的代码串输出的代码串为24H，32H，33H，35H，36H，2EH，37H，33H，0DH。打印打印“23.7cm3”单片机输出的代码串输出的代码串为32H，33H，2EH，37H，63H，6DH，9DH，0DH。4041（2）打印命令）打印命令由一个命令字和若干参数字节组成，表表10-18所示为TPP-40A/16A命令代码及功能命令代码及功能。有关打印命令的更详细说明，参见技术说明书。3TP P-40A/16A与与AT89S51单片机接口设计单片机接口设计直接与AT89S5
22、1相接。TPP-40A/16A没有读、写信号，只有握手线 、BUSY（或 ），接口电路如图图10-27所所示示。42ACKSTB图10-27 TPP-40A/16A与AT89S51单片机数据总线的接口单片机用一条地址线（图图10-27中使用P2.7，即A15）来控制写选通信号 和读取BUSY状态。图图10-28为通过扩展的82C55连接的打印机接口电路连接的打印机接口电路。采用查询法，即通过读与82C55的PC0脚的相连的BUSY状态，来判断送给打印机的一个字节的数据是否处理完毕。也可用中断法（BUSY直接与单片机的 脚相连）43STBINT044图图10-28 TP P-40A/16A与与A
23、T89S51单片机扩展的单片机扩展的I/O连接连接【例例10-2】把单片机内部内部RAM的的3FH4FH单元中的单元中的ASCII码数据码数据送打印机打印机。82C55的端口端口A与端口端口C的上半部的上半部设置为方式方式0输出输出，端口端口C的下半部为方式下半部为方式0输入输入。打印程序PRINT如下：PRINT：MOVR0，#7FH ；控制端口地址R0 MOVA，#81H ；82C55控制字A MOVX R0，A ；控制字控制口 MOVR1，#3FH ；数据区首地址R1 MOVR2，#0FH ；R2为打印数据个数的计数器45LOOP：MOVA，R1 ；打印数据单元中内容A INCR1 ；指
24、向下一个数据单元 MOVR0，#7CH ；82C55的端口A地址R0 MOVX R0，A ；打印数据送82C55并锁存 MOVR0，#7FH ；82C55的控制口地址R0 MOVA，#0EH ；PC7的复位控制字A MOVX R0，A ；PC7=0 MOVA，#0FH ；PC7的置位控制字A MOVX R0，A ；PC7由0变146LOOP1：MOVR0，#7EH ；端口C地址R0 MOVX A，R0 ；读入端口C的值 ANLA，#01H ；屏蔽掉端口C的高7位，只留PC0位 JNZLOOP1；查BUSY状态，为1，未处理；完，跳LOOP1 DJNZ R2，LOOP；打印数据个数R2非零，未完
25、；，跳LOOPEND4710.6 AT89S51单片机与单片机与BCD码拨盘的接口设计码拨盘的接口设计在某些单片机系统中，有时需输入一些控制参数需输入一些控制参数，这些参数一经设定将维持不变。使用数字输入拨盘数字输入拨盘简单、直观，方便可靠。1BCD码拨盘简介码拨盘简介使用最方便的拨盘是十进制输入、十进制输入、BCD码输出的码输出的BCD码拨码拨盘盘。图图10-29为4片BCD码拨盘拼接的4位十进制输入位十进制输入拨盘组。每片拨盘具有09十个位置十个位置，每个位置都有相应的数字显示。因此，每片拨盘可代表一位十进制数每片拨盘可代表一位十进制数。需要几位十进制数即可选择几片BCD码拨盘拼接拼接。4
26、849图图10-29 4位位BCD码拨盘组码拨盘组BCD码拨盘后面有码拨盘后面有5个接点个接点，如图图10-29所示所示，其中A为输入控制端，另外4条是BCD码输出端码输出端8、4、2、1。拨盘拨到不同位置不同位置时，输入控制端A分别与分别与4条条BCD码输码输出端中的某条或某几条接通出端中的某条或某几条接通，其接通的BCD码输出端状态正好与拨盘指示的十进制数一致。表表10-19所示为BCD码拨盘的输入码拨盘的输入/输出状态表输出状态表。50512单片单片BCD码拨盘与单片机的接口码拨盘与单片机的接口单片BCD码拨盘可以与任何一个4位的I/O口或扩展的I/O口相连，以输入BCD码。图图10-3
27、0所示为AT89S51单片机通过P1.0P1.3与单片BCD码拨盘相连的接口电路。图图10-3010-30 单片单片BCD码拨盘与码拨盘与AT89S51单片机的接口单片机的接口52 A接接+5V，当拨盘拨至拨盘拨至某个输入的十进制数时，相应的8、4、2、1有效端输出高电平有效端输出高电平（如拨至“6”时，4、2端为有效端），无效端为低电平。输出正逻辑BCD码（原码）。如控制控制端端A接地接地，则8、4、2、1输出端通过电阻上拉至高电平时，输出负逻辑负逻辑BCD码（反码）。软件编程，只需读入P1.0P1.3端口的状态，例如：MOVP1，#0FFH；设置；设置P1端口为输入端口为输入MOVA，P1；读入；读入P1.0P1.7的状态的状态ANLA，0FH；屏蔽；屏蔽P1.4P1.7MOV40H，A；将；将BCD码拨盘的值存入内部码拨盘的值存入内部RAM的的40H单元单元53
