跟我学51单片机（八）——图型带字库液晶128×64

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                    　　上期我向大家介绍了字符型液晶1602的基本功能，并用51单片机的驱动显示，你可以用它表达你的幸运日期或者你喜欢的数字。虽然说1602液晶使用方便，但如果你想用它表达更多的语言，就难以满足要求了，因此，我向大家介绍一款128×64的带字库液晶。
　　一、原理简介
　　我手里的这款128×64液晶内部是以ST7920芯片作为控制器，是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16×16点汉字，和128个16×8点ASCII字符集。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。因此利用该液晶模块可以灵活的构成全中文人机交互图形界面，也可完成图形显示。低电压低功耗也是其一显着特点。其外观图如图1（a）所示，其管脚排布如图1（b）所示。



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　　值得说明一点的是，只要是控制器为ST7920芯片（或者类似芯片型号）的带字库的128×64液晶，不论其背光的颜色（普遍可见的有黄绿色、蓝色和白色），甚至管脚分布稍有差异，其特性与控制方法基本都是一样。128×64液晶的管脚各功能如表1所示。



　　其中并行模式下，管脚RS为高电平时， DB7"DB0为显示数据；RS为低电平时，表示DB7"DB0为显示指令。
　　R/W管脚为高电平且E为高电平时，数据被读到DB7"DB0，R/W管脚为低电平且E管脚从高电平跳到低电平时，DB7"DB0的数据被写到IR或DR，如表2、表3所示。






　　值得注意的是，当128×64液晶工作在2线或3线串行接口方式时，所需要的控制管脚发生改变，如表1中所示，第4管脚成为串行的片选信号，第5管脚成为串行的数据口，而第6管脚成为串行的同步时钟，所以表2、3不适合串行工作下的管脚状态。本文中对串行控制128×64液晶不做过多介绍，感兴趣的读者可以在本刊网站（www.ele169.com）下载串行控制程序。
　　12864液晶模块的控制芯片有两套控制命令，分为基本指令和扩充指令。这里介绍几个12864液晶编程时经常用到的几个指令（见表4）。




            
                   
　　二、电路详解
　　如图2所示，128×64液晶的控制管脚都接到了单片机管脚上，前文提到，在功能设置指令中可以将液晶设为并行的8位、4位数据接口，图中采用的是8位的数据接口，当然也可以当四位数据接口或者串行接口来用。另液晶电源正端接5V，负端接地，背光正端由5V经过一个二极管降压后接入，负端接地。此外，液晶的偏压管脚（VO）接到一个电位器的中间抽头，电位器的两端分别接5V和地，这样就可通过调节电位器来实现对128×64液晶对比度的调节。经实验测试，笔者手里的128×64液晶的偏压管脚的电压调节到3.6"3.7V时对比度效果最好。读者可以自己实践测试。



图2 128×64液晶与单片机的连接图
　　三、程序设计
　　在程序设计之前，我们先了解下128×64液晶内部控制器ST7920的读写时序，其读写时序如图3、4所示。



图3 ST7920的数据写入时序（8位数据线模式）



图4 ST7920的数据读取时序（8位数据线模式）
　　对照时序图和表2、表3，我们可以很容易的写出驱动128×64液晶的各个子函数，如下所示：
　　/*读忙函数：检测液晶是否能够接收数据或命令，可用
　　一段延时替代*/
　　void check_busy（void）
　　{
　　BF = HIGH;
　　//将读忙管脚设为输入
　　RS = LOW;
　　//读忙时，RS电平应为低
　　RW = HIGH;
　　//读忙时，RS电平应为高
　　E = HIGH;
　　//E置高，配合数据读取
　　while（BF==1）；
　　//死循环，如果忙，则一直等待
　　E = LOW; //E置低
　　}
　　/*写指令函数：向寄存器写入控制字
　　参数：cmd － 要写入的控制字*/
　　void LCD_en_command（uchar cmd）
　　{
　　check_busy（）；
　　//先检测液晶是否能够接收指令
　　RS= LOW;
　　//写指令时，RS电平应为低
　　RW=LOW;
　　//写指令时，RS电平应为低
　　LCDIO= cmd;
　　//将要写入的指令输出到对应的端口
　　E=HIGH;
　　//E置高
　　E=LOW;
　　//E置低，下降沿写入数据
　　}
　　/*写数据函数：向寄存器写入数据
　　参数：dat － 要写入的数据*/
　　void LCD_en_dat（uchar dat）
　　{
　　check_busy（）；
　　//先检测液晶是否能够接收数据
　　RS=HIGH;
　　//写数据时，RS电平应为高
　　RW=LOW;
　　//写数据时，RW电平应为低
　　LCDIO=dat;
　　//将要写入的数据输出到对应的端口
　　E=HIGH;
　　//E置高
　　E=LOW;
　　//E置低，下降沿写入数据
　　}

            
                   
　　要使128×64液晶能正常工作和操作方便，除了写数据和命令函数外，还需要进行初始化等操作，先将本讲中所用到的操作128×64液晶的主要函数设计如下。
　　液晶初始化函数：初始化液晶，设置液晶的工作方式等。
　　void LCD_init（void）
　　{
　　RST=0;
　　//RST管脚置低，复位液晶
　　LCD_delay（）；
　　//延时一段时间，以完全复位
　　RST=1;
　　//RST管脚置高，复位完成
　　PSB=1;
　　//PSB管脚置高，并行工作模式
　　LCD_en_command（0x30）；
　　//设置8位并数据格式
　　LCD_en_command（0x0c）；
　　//开显示器
　　LCD_en_command（0x80）；
　　//显示起始地址
　　CLEARSCREEN（）；
　　//对液晶进行清屏
　　}
　　/*设置显示地址函数：
　　参数：x取值范围：0～7；y取值范围：1～4 */
　　void LCD_set_xy（ uchar x, uchar y ）
　　{
　　switch（y） //判断是哪一行显示
　　{
　　case 1CD_en_command（0x80 + x）；break;
　　//如果是第一行，地址加0x80
　　case 2CD_en_command（0x90 + x）；break;
　　//如果是第二行，地址加0x90
　　case 3CD_en_command（0x88 + x）；break;
　　//如果是第三行，地址加0x88
　　case 4CD_en_command（0x98 + x）；break;
　　//如果是第四行，地址加0x98
　　default:break; //否则退出
　　}
　　}
　　/*写字符串函数：向液晶写入字符串
　　参数：x－列坐标，y－行坐标，*s－将要显示的字符串数
　　据*/
　　void LCD_write_string（uchar x, uchar y, uchar *s）
　　{
　　LCD_set_xy（ x, y ）；
　　//先设置要显示的地址
　　while （*s） //如果当前字符没有结束
　　{
　　LCD_en_dat（*s）； //显示当前字符
　　s ++; //指向下一个字符
　　}
　　}
　　四、调试要点与实验现象
　　接好硬件（特别是连接好128×64液晶），通过冷启动方式将程序所生成的。hex文件下载到单片机运行后，复位单片机，然后就可在学习板上看到12864液晶上显示的“128×64液晶测试”等字符。
　　调试128×64液晶时应注意的是，对于液晶的读忙函数如果用一段延时代替的话，一定要足够长，不同128×64液晶的所需要的时间可能稍许不同，这也是导致液晶无显示，出乱码等的常见原因。此外，与前讲介绍的1602液晶相似，对于128×64液晶上的V0管脚，作为液晶显示器对比度调整端，其接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，因此可通过一个电位器实现对其的电压调整，前文提到，将其调节到3.6"3.7V 时对比度效果最好。
　　五、总结
　　本讲简要介绍了带字库128×64液晶的工作原理并给出了驱动实例，在液晶的操作时序一定要严格，需参考其数据手册或规格书。
　　对于128×64液晶，如果在实际应用中仅使用并口或串口通信模式，可将PSB（第15脚）接固定电平，并口时接高电平；串口时接低电平，从而节省控制管脚。
　　128×64液晶的内部接有上电复位电路，因此可以将RESET（第17脚）悬空或者接到电源正上，以节省控制管脚。
　　128×64液晶内部带有丰富的DDRAM（文本显示RAM）和GDRAM（绘图RAM），本文只是对其驱动方法经行了介绍，但具体如何实现等需要读者自己实践。
　　液晶的显示对后续程序的辅助作业很大，可以用它来显示一些调试信息或者测量数据等非常方便，下讲就将结合液晶显示来实现一个单片机的简易频率计，敬请期待。