基于51单片机的汉字LCD智能显示模块设计

在电子产品设计中，人机交互显示界面是必不可少的工作，目前一般使用的液晶显示器均为七段笔划式，只能显示数字和少量字符，功能往往受到局限，对于较复杂的字符或图形则无能为力。而LCD智能型显示模块则是一种低功耗、低损耗、低价值的显示器件，它不但可以显示各式各样的字符、汉字和图形，同时具有可编程能力，且与单片机接口方便，基于以上优点，LCD智能显示模块获得了广泛的应用。

系统组成

本系统主要由三部分组成，分别为单片机，LCD模块和FLASH字库，图1所示是该系统的硬件原理框图，由于显示所需要占用的资源过多（本设计采用的是16×16点阵，每个汉字存储需要32个字节），而单片机内部RAM资源及其有限，所以系统设计时有必要扩展—FLASH存储器，I2C接口主要负责通讯，该接口具有通讯速度较快，器件之间电气部分设计较好等特点，可以使接口部分达到设计标准。

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汉字的显示原理

汉字一般是以点阵式存储的，如16×16，24×24点阵，汉字的字模其实是汉字字形的图形化，所谓16点阵字模，就是把汉字写在一个16×16的网格内，汉字的笔划通过某网格时该网格就对应1，否则该网络对应0，这样，每一网络均对应1或0，把对应1的网格连起来看，就是这个汉字，汉字就是这样通过字节表示其点阵存储在字符字库中的，为了方便查找所需汉字的点阵，每个汉字都与一个双字节的内码一一对应，通过汉字的内码可以计算出它的点阵起始字节。现以16点阵为例来进行说明，首先，可由内码计算出他在汉字库中的区位码，其计算公式为：

BQ=Bn1-160

Bw=Bn2-160

式中，BQ表示区码，Bw为表示位码，而Bn1和Bn2则分别表示内码的第一字节和内码的第二字节。

当这些区位码被计算出来之后，就可以用区位码得到它在汉字库中字模第一个字节的位置，即：

（BQ×94+Bw）×32

这样，接下来就可以向连续读出由32个字节组成的该字的点阵数据。

主要器件介绍

◇ 显示模块LM12864

LM12864是内置了HD61202U控制器的128×64点阵式液晶显示器，LM12864的显示区域被分为左右两个区，均为64×64大小，左右区的选择由CSA和CSB的组合来决定，当CSA、CSB的组合为01时，选择左区，当二者的组合为10时，选择右区，二者组合为00或11时均无效，LM12864内置的HD61202U为一可编程器件，通过对HD61202U控制器的编程可以实现液晶显示器的各种功能，所有显示功能均可由指令控制实现，本系统共有7条指令。

◇ FLASH存储器

串行Flash存储器以其体积小、密度高、功耗低、操作易而备受青睐，本文简单介绍了MEGAWIN公司生产的Flash存储器MM36SB020E，MM36SB020E为2M×8BIT串行FLASH，大小为256KBYTE，接线方式可采用2线和3线制，器件的忙判断可以由内部的状态寄存器来判断，也可以通过外部引脚BUSY来判断，可以说，该FLASH不仅操作十分简单，并且可以适用于多个设计方案。

通常可以把汉字库放在FLASH里，典型的汉字库可选用UCDOS下的字库，（如16点阵字库HZK16），但需要256KB空间，读取也很不方便，鉴于实际应用中需要的汉字非常少，因此可以自己制作小的汉字库，在这个小字库里只包含系统需要的汉字， 需要显示某个汉字时，先算出它的区位码，再求出点阵起始位置，接着从FLASH中顺序调出该字的点阵数据并存在缓冲区里，最后依次送往LCD显示，以描出该字。

软件设计

◇ 字库制作和维护软件设计

汉字库可存储在2线串行存储器MM36SB020E中，该存储器分为2048页，每页为128字节的存储单元，且带有128个字节的缓冲区，它有严格的时序和规定的命令格式，操作时可以通过其特有缓冲区（128字节）对其内部进行读或写，器件的智能显示接口模块通过I2C通讯接口从外部获取汉字点阵库的源数据，并根据汉字的区位码确定其点阵信息在汉字库中的存放位置，接着把存储器的点阵信息整页读出到缓冲区进行修改，最后再写入存储器，操作结束时，应清除新指令标志以免重复响应，字库制作与维护的流程如图2所示。

◇ 显示软件设计

LM12864中的显示区共有64行，分为8页，每页8行，这样就必须向两页中的对应列送数据，实际上，在写每个汉字时，一般先取字模的上16个字节并将其写在一页中，再将字模的下16个字节写在下一页中即可。共显示流程如图3所示。

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结束语

本文所介绍的这种LCD智能显示模块不但能够显示数据，也能够显示中文文字和图形，其显示效果远远超过数码管；随着其价格的不断下降，该模块无疑将被越来越多的智能系统所采用。