第11章单片机与液晶显示器的接口电路
第11章单片机与液晶显示器的接口电路
4. 功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极 和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
11.1.1 液晶显示简介 1. 液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其
显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图 形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接 驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用 在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多 领域。
AT89C51
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15
指令7：字符发生器RAM地址设置。 指令8：DDRAM地址设置。 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平 表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平 表示不忙。
指令10：写数据。 指令11：读数据。
4. 与HD44780相兼容的芯片时序表如下所表11-3示。 表11-3 LCD1602基本操作时序表
写指令 unsigned char ReadDataLCD(void);//读数据 unsigned char ReadStatusLCD(void);//读状态 void LCDInit(void);//LCD初始化
单片机与LCD液晶显示屏的接口技术
单片机与LCD液晶显示屏的接口技术LCD液晶显示屏是现代电子产品中常见的显示设备之一，它广泛应用于手机、电视、电子手表、智能家居等各种场景。
而单片机则是一种功能强大的集成电路，可以控制和管理各种外部设备。
在很多电子产品中，单片机与LCD液晶显示屏的接口技术起着至关重要的作用。
本文将介绍单片机与LCD液晶显示屏的接口技术原理和实现方法。
1. LCD液晶显示屏的工作原理LCD液晶显示屏采用液晶分子的光学特性来显示图像。
它由液晶面板、驱动电路和背光等组成。
液晶面板通过液晶分子的电场控制来改变光的透过度，从而实现对图像的显示。
驱动电路负责控制液晶分子的电场，使其定向排列以显示所需图像。
背光则提供光源，确保图像在背面光的照射下能够清晰可见。
2. 单片机与LCD液晶显示屏的接口类型通常情况下，使用较小的单片机时，可以采用并行接口的方式与LCD液晶显示屏进行连接。
而当液晶屏规模较大时，例如在电视等大尺寸设备中，采用串行接口更为常见。
2.1 并行接口并行接口是指将单片机的数据引脚与LCD液晶显示屏的数据引脚一一对应连接的方式。
通过这种方式，单片机可以通过并行传输大量数据来驱动LCD液晶显示屏。
通常的并行接口有8位并行和16位并行两种。
2.2 串行接口串行接口是指使用少量的引脚通过串行传输方式来控制和驱动LCD液晶显示屏。
串行接口可以有效减少引脚的使用数量，降低设备的成本和复杂度。
同时，通过串行接口传输数据的速度可以更快，图像显示更加流畅。
3. 单片机与LCD液晶显示屏的数据传输无论是使用并行接口还是串口接口，都需要单片机与LCD液晶显示屏之间进行数据的传输。
在数据传输中，液晶显示屏通常需要通过命令与数据两种不同方式来接收数据。
3.1 命令传输通过发送命令，单片机可以控制LCD液晶显示屏进行各种操作，例如清屏、光标的移动、设置光标位置等。
在数据传输时，单片机将命令数据通过接口发送给液晶显示屏的控制引脚，从而实现对液晶显示屏的控制。
单片机和图形液晶显示器接口应用探讨
单片机和图形液晶显示器接口应用探讨摘要：液晶显示是当前应用最广泛的人机交互接口，它具有体积小、功耗低内部储存丰富等诸多优点，而使用单片机控制的液晶显示器更融合了单片机体积小、可靠性高、可重复编程的优点。
在当下的应用中，使用单片机控制的液晶显示器被广泛地应用在军事、工业和生活消费等多个方面，探讨该技术更加广泛的应用在整个社会发展生产中具有广泛的应用前景。
关键词：单片机；液晶显示器；接口开发一、单片机和图形液晶显示器接口的应用方向探讨单片机和图形液晶显示器接口技术最早出现在上世纪70年代，整个技术的发展历史较为悠久，在整个发展历程中，随着单片机和图形液晶显示器接口技术的升级，其应用方向不断向高端化，科技化的方向靠拢。
在第一发展阶段，主要是该技术出现的头五年，此时该技术主要被应用在家电和计算机上，在高级玩具上也有较广泛的应用，此时的单片机为四位单片机，在应用上还存在很大的局限性。
第二阶段的单片机主要是中低档的八位机，此时在应用上开始向控制核心和智能仪器仪表方向发展，这段时间的探索为单片机的发展很好地奠定了方向。
在第三阶段，出现了高级8位机，这时最具有代表性的为MCS-51系列的单片机，它串行I/O接口和多个16位定时器的设计，可实现多级终端控制，此时单片机开始向智能化终端方向开始转型。
在第四阶段，就是1983年之后到现阶段的16位单片机，这其中最具代表性的为MCS-96系列，此时该单片机不仅在数据转化效率上大大提升，在成本上控制上也迅速下降，此时，单片机被更广地应用到电机核心控制和现代网络通信中，并且应用结果显示，单片机能很好地胜任其工作。
如今随着时代的快速发展，通过显示器进行直观的视觉信息传播成为了信息建设的主要方向，由此提出了将单片机和图形液晶显示器进行融合发展建设的思路，在单片机发展较为成熟的前提下，液晶显示器的技术也走向了成熟的阶段，尤其是在个人PC的应用上，液晶显示器几乎全面取代了传统的CRT显示器成为了PC的标准配置，除了能耗低、重量轻、寿命长、成本低和环保无辐射的优点外，液晶显示器的接口控制的便利性大大推动了其和单片机接口的融合，这使得单片机加液晶显示器的组合模式得到了迅速的推广使用。
单片机与LCD显示屏接口技术原理及应用实践
单片机与LCD显示屏接口技术原理及应用实践概述单片机与LCD显示屏的接口技术是现代电子设备中广泛应用的一项重要技术。
它使得单片机能够与液晶显示屏进行通信，实现信息的输入与输出。
本文将介绍单片机与LCD显示屏接口的原理、常用接口类型以及在实际应用中的应用实践。
一、单片机与LCD显示屏接口原理单片机与LCD显示屏之间通过接口进行数据的传输和控制命令的发送。
接口主要包括数据总线、控制线以及时钟信号。
数据总线用于传输图像数据和字符数据，控制线用于发送控制命令，时钟信号用于同步数据传输。
1.1 数据总线数据总线是单片机与LCD显示屏之间进行数据传输的通道。
位数不同的单片机使用的数据总线宽度也不同，例如8位单片机使用8位数据总线，16位单片机使用16位数据总线。
数据总线的宽度决定了单次传输的数据量，进而影响了图像显示的分辨率和刷新速度。
1.2 控制线控制线用于发送控制命令，例如清屏命令、光标移动命令等。
控制线的数量取决于显示屏的功能需求，常见的控制线包括使能线（EN）、读写线（R/W）、数据/命令选择线（RS）等。
1.3 时钟信号时钟信号用于同步单片机与LCD显示屏之间的数据传输。
单片机通过时钟信号来控制数据的发送和接收时间。
时钟信号的频率决定了数据传输的速度，而数据传输的速度则影响了图像显示的刷新率。
二、常用单片机与LCD显示屏接口类型常见的单片机与LCD显示屏接口类型包括并行接口和串行接口。
2.1 并行接口并行接口是指单片机与LCD显示屏之间通过多根线同时传输数据和控制命令。
并行接口的优点是传输速度快，数据传输稳定可靠，适用于要求高刷新率和高分辨率的应用场景。
然而，并行接口需要占用较多的IO口，使得接口的布线复杂。
2.2 串行接口串行接口是指单片机与LCD显示屏之间通过一根线逐位传输数据和控制命令。
串行接口的优点是占用IO口较少，布线简单，适用于资源有限的应用场景。
然而，串行接口传输速度较慢，对刷新率和分辨率要求较低。
单片机与液晶显示器(LCD)的接口LCD(LiquidCrystal
25
（2）显示程序编写
【例10-1】
START： MOV MOV
编写程序在LCD第一行显示“CS&S”，
DPTR，#8000H A，#01H ；命令口地址送DPTR ；清屏并置AC为0 ；输出命令 ；等待直至LCM不忙 ；功能设置，8位接口， ; 2行显示， 5×7点阵
第二行显示“92”。程序如下：
单片机与液晶显示器（LCD）的接口
LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示器， 被动式显示器件：本身并不发光， LCD显示器里面另有 光源，在控制信号的作用下,可以让光源发出的光通过或 不通过。 液晶显示器具有省电、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。
⑤ 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0～256间任选。
33
⑥ 带有水平和垂直制表命令，便于打印表格。
（2）Centronics接口信号 国际流行Centronics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10-24所示。 各引脚功能：
有效，向打印机送入新的数据。
信号
ACK：应答信号，低电平有效。表明打印机已取走数据线
15
W
功能：
D位（DB2）控制整体显示的开与关，D=1，开显示；D=0， 则关显示。 C位（DB1）控制光标的开与关，C=1，光标开；C=0，则光 标关。 B位（DB0）控制光标处字符闪烁，B=1，字符闪烁；B=0， 字符不闪烁。 ⑤ 光标移位。格式如下：
功能：移动光标或整体显示，DDRAM中内容不变。其中：
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LCD控制器、驱动
单片机与LCD显示屏接口技术讲解
单片机与LCD显示屏接口技术讲解LCD显示屏是一种广泛应用于电子设备中的输出显示设备。
而在许多电子设备中，单片机通常作为控制核心，负责控制各种外部设备的工作。
因此，了解单片机与LCD显示屏的接口技术是非常重要的。
LCD显示屏的工作原理首先，我们先来了解LCD显示屏的工作原理。
LCD是液晶显示（Liquid Crystal Display）的缩写，它是一种基于液晶分子光学性质的显示技术。
它通过对液晶分子进行电场控制，使得液晶分子在不同电场的作用下改变排列方式，从而改变光的透过性，实现不同的颜色和亮度。
单片机与LCD的接口方式单片机与LCD显示屏之间的通信和控制通常通过并行方式实现。
在并行接口中，数据和控制信号同时通过多根导线传输，这种方式具有传输速度快、稳定性好的特点。
一般来说，单片机与LCD显示屏的接口需要使用以下几个引脚：1. 数据总线（Data Bus）：用于传输数据的引脚，通常由8或16根引脚组成，其中每一根引脚都对应一个数据位。
在写入数据时，单片机通过数据总线将数据发送给LCD显示屏，而在读取数据时，数据则是通过数据总线从LCD读取。
2. 控制引脚（Control Pins）：控制引脚用于发送控制信号，通常包括以下几个引脚：- 使能引脚（Enable Pin）：用于启用或禁用LCD显示屏。
当使能引脚为高电平时，LCD显示屏开始工作，否则处于休眠状态。
- 数据/命令引脚（RS Pin）：通过高电平或低电平切换，选择发送的是数据还是指令。
- 读/写引脚（R/W Pin）：选择数据的读写操作。
当R/W引脚为低电平时，进行写操作；当R/W引脚为高电平时，进行读操作。
- 时钟引脚（Clock Pin）：用于同步数据传输的引脚，通过控制时钟信号来使得数据传输按照指定的速率进行。
3. 电源引脚（Power Pins）：提供电源供给的引脚，通常包括VCC引脚（正电源引脚）和GND引脚（地引脚）。
编程实现LCD显示在单片机与LCD接口中，我们需要编写相应的程序来实现数据的读写和控制操作。
单片机控制液晶屏接口电路的设计与实现
２ 单 片机 与 ＨＤ４ ７ ０的接 ｔ工 作 原 理 ４ ８ ： ／
采 用单 片机 ＡＴ８ Ｓ １２］ ＨＤ４ ７ ０进 行控 制． ９５［ 对 ４８ 接
一
个 为指 令 寄存 器 Ｉ 用 于存储 指 令代 码 ． Ｒ； 指令 寄 存 器 只 能 被单 片机 写 入 而 不 能被 读 出 ；另 一 个是 数 据 寄
存 器 ＤＲ， 于暂 存单 片 机送 入 显示 缓 冲 区 ＤＤ 用 ＲＡＭ 的数 据或 者字 符 发 生器 Ｃ ＡＭ 的数据 ． ＧＲ ＨＤ４ ７ ０内 ４８ 部寄存 器 都通 过 ＩＯ 缓 冲器 与单 片机 的 数 据 总线 连 接 ，／ 缓 冲器 除 了具 有 一 般 Ｉｏ 接 口的缓 冲功 能 外 ， ／ ＩＯ ／
１ 液 晶显 示控 制及 驱 动器 ＨＤ４ ７ ０ ４ ８
ＨＤ４ ７ ０１不 仅 可 以 作 为 控 制 器 ， 且 还 具 有 驱 动 ４ ６点 阵 液 晶 像 素 的 能 力 ， 显 示 缓 冲 区 ４８ ［ 而 Ｏｘ １ 其 ＤＤ ＡＭ 及用 户 自定 义的 字符 发生 器 Ｃ ＡＭ 全 部 内藏 在 芯 片 ， 有 两个 寄存 器 直 接 与 Ｉ ｏ缓 冲器 连 接 ： Ｒ ＧＲ 另 ／
路 ． 程 序 用 Ｃ语 言 编 程 ． 终 实现 了 液 晶 屏 界 面 的 中英 文 及 点 阵 画 面 的静 态 和 动 态 显 示 ． 源 最
关 键 词 ：ＨＤ４ ７０ Ｔ８ Ｓ １ 液 晶显 示 屏 ； 片机 ；电路 ４ ８ ；Ａ ９ ５ ； 单
单片机与LCD显示屏的驱动原理及接口设计
单片机与LCD显示屏的驱动原理及接口设计LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示屏是一种常见的显示设备，它通过液晶分子的电场控制实现图像的显示。
单片机作为一种微型计算机，具有运算能力和输入输出接口，能够控制和驱动各种外部设备，包括LCD显示屏。
本文将介绍单片机与LCD显示屏的驱动原理以及接口设计。
一、驱动原理1.1 LCD液晶显示原理LCD液晶显示原理是基于液晶分子光学特性的一个原理。
液晶分子在无电场作用下，分子排列有序，光线经过液晶分子会受到旋转和调整，从而产生不同的偏振方向和相移，导致光线透射情况的变化。
当有电场作用于液晶分子时，分子排列发生改变，从而改变了光线的透射情况，进而实现图像的显示。
1.2 驱动方式常见的LCD驱动方式有并行驱动和串行驱动两种。
并行驱动方式是将LCD驱动器的数据线与单片机相连接，通过同时发送多位数据来驱动LCD显示。
具体的驱动方式有8080并行接口、6800并行接口等。
串行驱动方式是将LCD驱动器的数据线与单片机的串行通信链路相连，通过逐位或逐字节串行传输数据来驱动LCD显示。
常用的串行驱动方式有I2C接口和SPI接口等。
1.3 LCD控制器为了简化单片机与LCD显示屏的连接和驱动，常使用LCD控制器。
LCD控制器是一种特殊的芯片，能够直接与单片机通信，并通过内部逻辑电路将数据转换为LCD所需的信号。
常见的LCD控制器有HD44780、SSD1306等。
二、接口设计2.1 并行接口设计并行接口是将LCD的数据线与单片机的数据线相连接，通过同时发送多位数据来驱动LCD显示。
一般包括数据线、读使能信号（RD）、写使能信号（WR）、使能信号（EN）和控制线（RS、R/W）等。
其中，数据线用于传输图像数据和命令数据，一般为8位数据线。
RD信号用于将LCD指令端或数据端的数据读出；WR信号用于将单片机所发出的数据写入到LCD模块中；EN信号用于控制LCD模块的操作；RS线用于指示数据传输的类型，一般为低电平表示指令，高电平表示数据；R/W线用于指示单片机与LCD模块之间的读写操作。
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11.1 液晶显示器LCD1602 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示
模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用 表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主 要是数字、专用符号和图形。在单片机的人机交流界面中， 一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶 显示器。发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简 单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介 绍字符型液晶显示器的应用。
11.1.2 字符型液晶LCD1602简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、
符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2 行等的模块。下面以XX电子有限公司的1602字符型液晶 显示器为例，介绍其用法。一般1602字符型液晶显示器 实物如下图11-1所示。
图11-1 LCD1602字符型液晶显示器实物图
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时， 液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。
3. LCD1602的指令说明及时序 LCD1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令， 如表11-2所示。
LCD1602里面是有CGARM和CGROM的。 LCD1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都 是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低 电平）。 指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。 指令2：光标复位，光标返回到地址00H。 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电 平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右 移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高 电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与 关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标 是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字， 低电平时移动光标。 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为8位总线，低电平 时为4位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显 示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10 的点阵字符。
3. 液晶显示器各种图形的显示原理 1) 线段的显示 点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显 示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即 每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个 显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内 容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮 暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当 （000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长 度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示 一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H， （002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成 的虚线。这就是LCD显示的基本原理。 2) 字符的显示 用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或 8×8点阵组成，既要找到和
4. 功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极 和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
11.1.1 液晶显示简介 1. 液晶显示原理 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其
显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图 形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接 驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用 在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多 领域。
在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几 个优点：
1. 显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种 色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器 （CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器 画质高且不会闪烁。 2. 数字式接口
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达 到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要 轻得多。
显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还 要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1” 的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单 了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显 示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设 立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
1. LCD1602的基本参数及引脚功能
LCD1602分为带背光和不带背光两种，其控制器大部 分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光 在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图11-2所示。
LCD1602主要技术参数： 显示容量:16×2个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 2. 引脚功能说明 LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光） 接口，各引脚接口说明如表11-1所示。
3) 汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要 显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字 占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右 边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行 的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要 显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节， 换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以 LCD上得到一个完整汉字。
2. 液晶显示器的分类 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分 为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示 器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可
以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比 度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼 影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低 电平时选择指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平 时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指 令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读 忙信号，来判断是否可以刷新液晶，当RS为高电平R/W 为低电平时可以写入数据。