基于LCD12864显示器的数字示波器设计

来自：中国计量测控网

本文针对LCD12864 特性，完成了数字示波器显示必须的绘图驱动程序设计，这个教程定位给初学者使用，立足从简单到复杂一步一步介绍设计过程，甚至是调试的过程，还包括一些经验总结，特别是提供了完整的keil 工程附件。希望读者立足示波器项目，学到更多软硬件设计经验技巧。

　　一、简易数字示波器原理

　　数字示波器基本原理可以简单理解为：数据采集+ 图形显示，该过程循环进行，如图1 所示。

　　

图1 简易数字示波器流程图

　　LCD 图形显示需要根据LCD 特性设计，不同LCD驱动程序不同，本篇将结合不带字库的LCD12864 设计显示程序。

　　二、图形液晶LCD12864绘图驱动设计基础

　　关于LCD 的硬件接口电路，在其他教程中有详细介绍，涉及单片机总线知识和CPLD 内部电路，需要认真学习，这里借助现成的驱动函数，重点讲解LCD绘图程序设计。

　　LCD12864 的电路接口在头文件中定义：

　　#define LCD_LCW XBYTE[0xf4ea]

　　// 左屏命令写入

　　#define LCD_LDW XBYTE[0xf5ea]

　　// 左屏数据写入

　　#define LCD_LCR XBYTE[0xf6ea]

　　// 左屏命令读出

　　#define LCD_LDR XBYTE[0xf7ea]

　　// 左屏数据读出

　　#define LCD_RCW XBYTE[0xf8ea]

　　// 右屏命令写入

　　#define LCD_RDW XBYTE[0xf9ea]

　　// 右屏数据写入

　　#define LCD_RCR XBYTE[0xfaea]

　　// 右屏命令读出

　　#define LCD_RDR XBYTE[0xfbea]

　　// 右屏数据读出

　　后面所有对LCD 的编程操作都是基于以上接口定义进行的各种读写操作。

　　首先来看LCD12864 的点阵结构图，如图2 所示。

　　

图2 LCD点阵分布结构图

　　此LCD 屏由水平128 列，垂直64 行组成。水平128 列分左右各64 列两个半屏构成。垂直64 行又分8 页，每页8 行(1 列8 点刚好1 字节)。程序每次对LCD 的绘图操作就是以最小单位1 字节进行操作的。

　　理解这点至关重要。也就是每次只能针对8 点进行操作，而不是1 点进行操作。左右屏由单独地址线控制(前面的接口定义就是分左右屏定义的)。实际打点只需往指定“位置”写入数据，“1”亮，“0”暗。

　　LCD 驱动忙检测函数void loop_lcd12864_is_busy(unsigned char right)。

　　void loop_lcd12864_is_busy(unsigned char right)

　　{

　　unsigned char tmp,counter=0;

　　do {

　　if(right) tmp = LCD_RCR;

　　else tmp = LCD_LCR;

　　if(counter++>50) break; // 超时跳出

　　}

　　while ((tmp|0x7f)==0xff); //bit7 为1 则表示LCD 内部执行命令，处于“忙”状态

　　}

　　对LCD 进行读写操作时，需要进行“忙”检测，LCD 内部也是由控制器来完成一系列刷屏操作的，执行各种操作都是需要一定的时间，也就是说不是任何时候外部控制器都可以对LCD 发操作指令的，只有LCD为空闲状态时才可以操作，忙检测就是循环读取LCD状态标志位，判断是否空闲，关于命令的细节请参考数据手册。

　　命令写入函数void lcd_cmd_wr(unsigned char cmd,right)。

　　void lcd_cmd_wr(unsigned char cmd, right)

　　{

　　loop_lcd12864_is_busy(right); // 忙检测

　　if(right) LCD_RCW = cmd; // 右屏命令写入

　　else LCD_LCW = cmd; // 左屏命令写入

　　}

　　数据写入函数void lcd_dat_wr(unsigned char data,right)。

　　void lcd_dat_wr(unsigned char data,right)

　　{

　　loop_lcd12864_is_busy(right);

　　if(right) LCD_RDW = data;

　　else LCD_LDW = data;

　　}

　　lcd_cmd_wr() 和lcd_dat_wr() 两个函数分别是给LCD 写命令和写数据函数，通过写命令函数设定地址。每个函数都分左右屏，“right”参数选择，“0”选左屏，“非0”选右屏。

　　读数据函数unsigned char lcd_dat_rd(unsigned char right)。

　　unsigned char lcd_dat_rd(unsigned char right)

　　{

　　loop_LCD12864_is_busy(right);

　　if(right) return(LCD_RDR);

　　else retuen(LCD_LDR);

　　}

　　该函数可以读出LCD 当前显示的数据，首次操作需要读2次才有效。

　　LCD 清屏函数void lcd12864_clr(void)。

　　void lcd12864_clr(void)

　　{

　　unsigned char i,j;

　　for(i=0;i<8;i++) { // 从0 到7 共8 页

　　lcd_cmd_wr(ORGX,0); // 分页设定左屏0 点地址

　　lcd_cmd_wr(ORGY+i,0);

　　lcd_cmd_wr(ORGX,1); // 分页设定右屏0 点地址

　　lcd_cmd_wr(ORGY+i,1);

　　for(j=0;j<64;j++) {

　　lcd_data_wr(0,0);

　　lcd_data_wr(0,1);

　　}

　　}

　　}

　　该函数对LCD 所有点阵写0，完成一次清屏操作。这里的ORGY，PRGX 是设定光标的命令，光标指向(0,0)字节，是一个固定值。实际在执行数据写入的时，x 坐标范围从0 到63，在连续写入过程中能够实现自动加1，y 轴页地址范围从0 到7，需要逐页设定。

　　LCD 初始化函数void lcd12864_init(void)。

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