PIC16F877单片机的液晶显示模块接口技术

由于液晶显示器（LCD）具有功耗低、体积小、质量轻、超薄等其他显示器无法比拟的优点，它广泛用于各种智能型仪器和低功耗电子产品中。点阵式（或图形式） LCD不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能，用途十分广泛。本文在简介液晶显示器MG-12232的驱动器SED1520F0A的结构、功能的基础上，介绍了PIC16F877单片机的LCD硬件接口电路和软件编程特点。  

一、PIC16F877与MG-12232的硬件接口电路

1.SED1520F0A的接口信号

SED1520F0A属行列驱动及控制合一的小规模液晶显示驱动芯片，电路简单，经济实用，内含振荡器，只须外接振荡电阻即可工作。模块工作的稳定性好。SED1520F0A与微处理器的接口信号如下。

DB0～DB7：数据总线。
A0：数据/指令选择信号。A0=1表示出现在数据总线上的是数据；A0=0，表示出现在数据总线上的是指令或读出的状态。
RES：接口时序类型选择。RES=1为M6800时序，其操作信号是E和R/W；RES=0为Intel8080时序，操作信号是RD和WR。
RD（E）：在Intel 8080时序时为读，低电平有效；在M6800时序时为使能信号，是个正脉冲，在下降沿处为写操作，在高电平时为读操作。
WR（R/W）：在Intel 8080时序时为写，低电平有效；在M6800时序时为读、写选择信号，R/W=1为读，R/W=0为写。
SED1520F0A与两种总线的接口信号和时序的详细资料见液晶显示模块使用手册。  

2.MG-12232模块的引脚说明

MG-12232模块共有18个引脚，各引脚定义如表1所列。  

表1 MG-12232模块的引脚定义  

序 号	符 号	状 态	功 能 说 明
1	Vcc	-	逻辑电源正
2	GND	-	逻辑电源地
3	V0	-	液晶显示驱动电源
4	RES	-	接口时序类型选择
5	E2	输入	主工作方式IC使能信号
6	E2	输入	从工作方式IC使能信号
7	R/W	输入	读/写选择信号
8	A0	输入	寄存器选择信号
9～16	DB0～DB7	三态	数据总线（低位）
17	SLA	-
18	SLK	-	背光灯负电源

  
3.PIC16F877与MG-12232模块的接口电路

现以功能强、价格低的PIC16F877为例说明PIC与MG-12232模块的硬件接口电路。其接口控制时序采用M6800操作时序，这样 SED1520F0A引出的控制信号R/W，A0，E1和E2由PIC16F877的I/O端口portb的4个脚控制。接口电路如图1所示。图中利用可调电阻R3实现液晶的背光亮度调节，直接用电阻R2驱动液晶的背光灯。由于PIC16F877的位操作指令丰富，所以用软件不难模拟出M6800操作时序。  


  
二、接口软件编程
  
1.SED1520F0A指令集
  
SED1520F0A液晶显示驱动器有13条指令。表2所列的以与M6800系列MPU接口为例（RES=1）而总结出的指令。  

表2 SED1520F0A指令集  

指 令 名 称	控 制 信 号	控 制 代 码
R/W	A0	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
显示开/关指令	0	0	1	0	1	0	1	1	1	I/O
显示起始行设置	0	0	1	1	0	显示起行（0～31）
设置页地址	0	0	1	0	1	1	1	0	页地址（0～3）
设置列地址	0	0	0	列地址（0～79）
读状态指令	1	0	BUSY	ADC	OFF/ON	RESET	0	0	0	0
写数据	0	1	显示的数据
读数据	1	1	显示的数据
ADC选择指令	0	0	1	0	1	0	0	0	0	0/1
静态驱动开/关	0	0	1	0	1	0	0	1	0	0/1
占空比选择	0	0	1	0	1	0	1	0	0	0/1
改写开始指令	0	0	1	1	1	0	0	0	0	0
改写结束指令	0	0	1	1	1	0	1	1	1	0
复位	0	0	1	1	1	0	0	0	1	0

  
2.MG-12232模块的编程

下面是以图1的接口电路为例编写的只含E1主方式的程序（表1中E1=1，E2=0）。E2从方式（表1中E1=0，E2=1）的程序类推。

在系统程序的初始化部分应该对程序中用到的寄存器和临时变量作说明，如：

lcdfial equ 0x20 ;存放标志位
sbdata equ lcdflag+1 ;存放显示数据
clmadd equ sbdata+1 ;存放列地址
pageadd equ clmadd+1 ;存放页地址
pagenum equ pageadd+1 ;存放总页数
clmsum equ pagenum+1 ;存放总列数
intscode equ clmsum+1 ;存放指令代码

读液晶显示器状态子程序
Ste bsf STATUS,RP0;选中存储区1
movlw 0xff
movwf TRISD ;设置D口为输入
bcf STATUS,RP0;选中存储区0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
Tae movf PORTD,0 ;将状态字读入W中
movwf lcdfiag ;将W中的状态字存入lcdfiag中
btfsc lcdflag,7 ;判断D7位是否为0
goto Tae ；D7=1，为忙状态
return

对液晶显示器发指令子程序（指令保存在W寄存器中）
Cwe
Movwf intscode ;指令暂存intscode
Bcf PORTB,1 ;R/W=0
Bcf PORTB,0 ;A0=0
movf intscode,0
movwf PORTD
bcf PORTB,4 ;E1=0写入指令
return

对液晶显示器写数据子程序（数据保存在W寄存器中）
Dwe
Movwf sbdata ；数据暂存sbdata
Movf clmadd,0
Call Cwe ；设置列地址
Call Ste
Bsf STATUS,RP0
clrf TRISD ;设置D口为输出方式
bcf STATUS,RP0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bcf PORTB,1 ;R/W=0
bsf PORTB,0 ;A0=1
movf sbdata,0
movwf PORTD
bcf PORTB,4 ;E1=0,写入数据
call Ste
inct clmadd,1 ；列地址加1
return

液晶显示器开显示、关显示和清屏子程序
Disp ;开E1显示
movlw 0xal ；将控制命令放在W中
call Cwe
bsf PORTB,4 ;E1=1
call Ste ;判是否忙
bsf STATUS,RP0
clrf TRISD ;设置D口输出方式
bcf STATUS,RP0
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
bsf STATUS,RP0
movlw 0xff
movwf TRISD ;设置D口输入方式
bcf STATUS,RP0
movf PORTD,0
movwf lcdflag ;读入状态并查询
btfsc lcdflag,5 ;是否确定打开
goto Disp
return
Disoff ；关E1显示
movlw 0xae ；控制命令入在W中
call Cwe
bsf PORTB,4 ;E1=1
bsf PORTB,1 ;R/W=1
bcf PORTB,0 ;A0=0
bsf STATUS,RP0
movlw 0xff
movwf TRISD
bcf STATUS,RP0
movf PORTD,0
movwf lcdfiag ;读入状态并查询
btfss lcdfiag,5 ;判是否关闭
gogo Disoff
return
Cler ；清屏
movlw 0xb8 ;设置页地址代码
movwf pageadd
movlw 0x04
movwf pagenum ;设置总页数
clr1 movf pageadd,0
call Cwe
movlw 0x50 ;设置总列数
movwf clmsum ;80或60列
movlw 0x00
movwf clmadd ;设置起始列
clr2 movlw 0x00
call Dwe ；写入00H
clar decfsz clmsum,1 ；本页未清完
goto pageadd,1 ;页号增1
decfsz pagenum,1 ;4页未清完
goto clr1 ；返回继续
return

有了以上的通用子程序，就可以构造出各种显示程序，如字符、汉字、曲线等。当然，在这些程序执行前必须对液晶进行初始化。初始化的顺序为：关显示→正常显示驱动设置→占空比设置→复位→ADC选择→清屏→开显示。程序如下：
初始化子程序
Lcdinit
call Disoff ；关显示
movlw 0xa4 ;静态显示驱动
call Cwe
movlw 0xe2 ；复位
call Cwe
movlw 0xa0 ;ADC选择正常输出
call Cwe
movlw 0x9 ;占空比为1/32
call Cwe
call Cler ；清零
call Disp ;开显示
return

对于字符、汉字和曲线显示的原理是类似的。它们都是以字节为单位进行显示。关键在于形成字模库时必须保证每个上字节数据的最高位是与每一列最下面一个点相对应，最低位与每一列最上面点相对应。当然，这可以用专门的软件来生成相应的代码，然后再将这些代码逐字节地写到相应的页和列。