基于VHDL的LCD液晶显示技术
基于FPGA的LCD设计报告
12864点阵型液晶显示器的VHDL设计与实现陈曦河南科技大学电子信息工程学院信科063班摘要：介绍LCD12864的组成及工作原理，论述了基于VHDL语言和FPGA芯片的数字系统的设计思想和实现过程。
关键词：数字电压表；VHDL语言；FPGAVHDL Realization of Digital VoltmeterAbstract: The composition and working principle of Point LCD display were introduced in this paper, the designing idea and implementation proces s based on VHDL and FPGA were also described.Key words: digital voltmeter; VHDL; FPGA在硬件电子电路设计领域中，电子设计自动化(EDA)工具已成为主要的设计手段，而VHDL语言则是EDA的关键技术之一，它采用自顶向下的设计方法，即从系统总体要求出发，自上至下地将设计任务分解为不同的功能模块，最后将各功能模块连接形成顶层模块，完成系统硬件的整体设计。
本文用FPGA芯片和VHDL语言设计了一个数字电压表，举例说明了利用VHDL语言实现数字系统的过程。
1．系统组成及工作原理整个LCD的硬件结构如下图所示。
本设计所用的JM12864A是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器、列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。
可完成图形显示；也可以显示8×4个(16×16点阵)汉字。
1．12864点阵型液晶显示器的显示原理12864液晶显示屏共有128×64点阵，即每行显示128点，每列显示64点。
此种型号的液晶显示屏以中间间隔平均划分为左屏和右屏分别显示，均为64×64点阵，而且各自都有独立的片选信号控制选择。
lcd液晶驱动2
图４译码器ＬＥＤ模式仿真波形
Ｆｉｇ．４ Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｖ＠ｆｏｒｍ ｏｆ ｄｅｃｏｄｅｒ ｉｎ ＬＥＤ ｍｏｄｅ
［２］李维程，郭强．液晶显示应用技术［Ｍ］．北京：电子工业出版 社，２０００：３３９—３４４．
［３］刘润华，单亦先．电子设计自动化［Ｍ］．东营：石油大学出版
社，２００１：１２７一１３４．
的方波信号，其电压是脉冲信号的两倍，因而显示器显 示字形；而当Ａ＝０时，异或门输出脉冲信号Ｃ与其输 入信号Ｂ同频同相，从而使ＬＣＤ显示器的两端电压为 ０，显示器呈白色而不显示字形。
…时： ］ｎ厂
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公共电极
图１ 液晶驱动电路及电极波形
Ｆｉｇ．１ ＬＣＤ ｄｒｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｗａｖｅｆｏｒｍｓ
在数字系统的信息显示中，十进制数字的显示是 最基本的显示方式，通常对于ＬＥＤ和ＬＣＤ显示器，应 采用不同的显示译码器，这样对于硬件电路已设计好 的系统其显示器就只能固定为一种，而使用ＣＰＬＤ／ＦＰ— ＧＡ所设计的通用显示译码器，无需改变电路硬件结 构即可实现ＬＥＤ或ＬＣＤ的数码显示。
修改稿收到日期：２００７—１０—１９。 作者邓翔宇，男，１９７４年生，２００５年毕业于西安电子科技大学通信 工程学院，获硕士学位，讲师；主要从事电子与通信工程专业方面的研 究。
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计邓翔宇
基于ＦＰＧＡ／ＣＰＬＤ的ＬＥＤ／ＬＣＤ通用显示译码器设计
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎｌｙ Ｕｓｅｄ ＬＥＤ／ＬＣＤ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｃｏｄｅｒ Ｂａｓｅｄ ＯＲ ＦＰＧ芦／ＣＰＬＤ
邓翔穹
（兰州工业高等专科学校电气工程系，甘肃兰州７３００５０）
基于VHDL语言的汉字滚屏显示系统设计
摘要现代电子设计技术的核心是EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术。
它融合多学科于一体，打破了软硬件间的壁垒，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率和产品性能综合在一起，它代表了电子设计技术和应用的发展。
因此，掌握EDA技术是通信电子类高校学生就业的一个基本条件。
80年代后期由美国国防部开发的VHDL语言，正好满足了广大用户所期盼的面向设计的多层次、多领域且得到一致认同。
MAX+PLUSII软件是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境，它具有原理图输入、文本输入、波形输入等多种输入方式，设计者利用它所配备的编辑、编译、仿真、综合芯片编程等功能完成将描述程序变换为基本的逻辑单元写入到可编程器件PLD中。
本论文主要研究的是应用一种硬件描述语言VHDL，借助MAX+PLUSII 软件开发工具，设计开发一个汉字滚屏显示系统，能够在试验箱上滚动（上、下、左、右）显示已被存于ROM中的汉字内容，用VHDL语言编程实现，编译通过后，将其下载到FPGA芯片中具体实现其功能。
关键词：电子设计自动化；VHDL硬件描述语言；MAX+PLUSII；现场可编程逻辑器件；汉字滚动显示。
ABSTRACTEDA(electronic design automation)technology is the core of the modern electronic design technology. It mixes together a lot of subjects, breaks the barrier between software and hardware, makes the technology of software and the complement of hardware and the efficiency of design and function of product synthesize one object. It represents the direction of development of electronic design technology and use. Thus, mastering EDA technology is a primary condition for students of communication electronic university to obtain employment.The language of VHDL of the American Ministry of National Defense development, is a kind of software which face to the multilayers, many realm and get the consistent approbation.MAX+PLUSII that supplied by Altera is a surrounding for CPLD/FPGA development and integration. It has graphic input and text input and waveform input and so on. Designers can write their diagram into the programming device with utilizing edit complier simulator synthesize chip editor, etc, function that provided by the software, make into ASIC chip.This thesis main research to VHDL Hardware description language draw support MAX+PLUSII, design a system to character rolling. And it can lode into the FPGA chip to rolling to left, right, up and down.Key words:EDA; MAX+PLUSII; FPGA; VHDL; The Ch.charaiter Rolling Display目录第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题简介 (2)1.2.1课题介绍 (2)1.2.2课题意义 (2)1.3本论文研究内容 (3)第2章相关知识介绍 (4)2.1 EDA技术 (4)2.1.1EDA技术简介 (4)2.1.2EDA技术实现目标 (5)2.1.3EDA技术的发展趋势 (7)2.2硬件描述语言VHDL (9)2.2.1 VHDL语言程序设计的基本结构 (10)2.2.2 VHDL语言的数据类型及运算操作符 (11)2.2.3 VHDL语言的主要描述语句 (12)2.2.4 VHDL语言构造体的描述方式 (13)2.2.5 VHDL语言设计基本逻辑电路 (14)2.3 MAX+PLUSⅡ概述 (15)2.3.1 MAX+PLUSII的特点 (15)2.3.2 MAX+PLUSII的设计流程 (16)2.3.3 MAX+PLUSII的使用 (17)2.4 PLD简介 (21)2.4.1 PLD技术概述 (21)2.4.2 PLD的基本结构 (22)2.4.3 PLD教学实验箱简介 (23)2.5 本章小结 (26)第3章系统实现方法 (27)3.1 系统的实现方法 (27)3.1.1 数字系统的设计方法 (27)3.1.2本系统的实现方法 (28)3.2 VHDL实现系统功能 (30)3.2.1快、慢信号的控制显示 (30)3.2.2汉字信息的取得及其存储器的实现 (30)3.2.3汉字上下左右滚动的控制实现 (31)3.3本章小结 (32)第4章系统的仿真与调试 (33)4.1 系统的仿真 (33)4.2 VHDL实现的系统编译 (33)4.3仿真的下载演示 (35)4.4本章小结 (35)结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录 VHDL实现的系统程序清单 (39)第1章绪论1.1引言进入20世纪后半段，集成电路技术的发展是电子系统的实现方式发生了很大的变化。
基于VHDL的1602LCD液晶显示
地址: 01000000 01000001 01000010 01000011 01000100 01000101 01000110 01000111
数据: 00010000 00000110 00001001 00001000 00001000 00001001 00000110 00000000
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。
1602LCD的CGROM、CGRAM和DDRAM
CGROM 中存储了一些标准的字符的字模编码，是液晶屏出厂时固化 在控制芯片中的，用户不能改变其中的存储内容，只能读取调用，包含有 标准的ASCII码、日文字符和希腊文字符。（若干个）
1602LCD引脚说明
引脚 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15、16
符号 VSS VDD V0
RS R/W
E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA、BLK
功能说明 一般接地 接电源（+5V） 液晶显示器对比度调整端 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
CGRAM 是控制芯片留给用户，用以存储用户自己设计的字模编码。 （ 8个字节，{0000_X000~0000_X111} ）
DDRAM是和屏幕显示区域有对应关系的一组存储器，其功能有点中 转的性质。（80个字节）
为了便于理解，可以如下打一比方: CGROM和CGRAM中存储的字模 信息相当于厨房中的食品，CGROM是厨房中现成的熟食，CGRAM是用 户自行制作的菜肴，这些食品都要通过托盘DDRAM转移一下，才能送到 餐桌上食用；类似的字模编码都要先被读取到对应的DDRAM中，经如上 中转以后，屏幕的相应位置才显示出字符。
基于VHDL的温度实时显示的电路设计开题报告
本次设计是基于VHDL语言设计温度控制实时显示电路的总体方案；在QuartusII软件开发环境下构建温度控制系统的总体方案，用VHDL语言完成各分模块的设计，并对仿真结果进行分析比较。
2.课题研究的方案设计（方法、手段、技术路线、可行性论证）
一.研究方法及手段
本次设计是基于VHDL硬件编程语言，完成相应温度控制实时显示电路的设计；通过在QuartusII软件开发平台上进行程序编写，在仿真编译通过后进行波形仿真，来实现温度控制实时显示的功能。最后根据仿真结果分析设计中存在的问题和缺陷，从而进行程序的调试和完善。
4.参考文献目录
[1]陈跃东.数字秒表系统设计[J].自动化与仪器仪表，2006，270(1)：65～97.
[2]廖常初.可编程序控制器应用技术(第三版) [M].重庆：重庆大学出版社，2000：85～153．
[3]俞一鸣.Altera可编程逻辑器件的应用与设计[M].北京：机械工业出版社，2007：133～206．
2.温度数据处理模块
对从温度敏感器件得到的12bit的温度数据信息，进行相应处理：如求一段时间内温度平均值，并实时报警，也可测量一段时间温度的最大值以及最小值。另外，需要将二进制转换为BCD码。
3.温度显示模块
FPGA实现LED静态显示控制运用硬件描述语言设计一个显示译码驱动器，即将要显示的字符译成8段码。在较为复杂的系统中，FPGA的引脚端资源是有限的。因此对于多个LED数码管显示，可以采用扫描方式来实现LED数码管动态显示。实现方法是依次点亮各个LED数码管，循环进行显示，即一个数码管显示之后另一个数码管马上显示，利用人眼的视觉暂留特性，可以到多个数码管同时显示的效果。
二.技术路线
设计一个基于FPGA/CPLD的数字式温度计。温度传感器采用DS18b20器件,其总体流程图如图1所示。
基于VHDL的计数器及数码显示器
北华航天工业学院《EDA技术综合设计》课程设计报告报告题目：基于VHDL的计数器及数码显示器作者所在系部：电子工程系作者所在专业：自动化作者所在班级：B08221作者姓名：刘承东指导教师姓名：崔瑞雪完成时间：2010-11-29内容摘要计数器要求在一个数码管上可以显示十进制加法计数功能，在另一个数码管上线数十二进制加法计数功能。
并且在另两个数码管上显示十六进制可逆计数器功能，最后用两个数码管显示六十进制加法计数功能。
共用到六个数码管。
因此要完成抢答器的逻辑功能，该电路至少应包括译码模块、计数模块、数码显示。
关键词：EDA、可编程逻辑器件、计数器、显示器目录一概述 (1)二方案设计与论证 (1)三程序设计流程图 (2)四单元电路设计 (3)3.1. 数据选择器设计 (3)3.2 计数模块的设计 (4)3.3 译码器模块的设计 (10)3.4 主电路连线图 (11)四器件编程与下载 (11)五实验设备 (11)六心得体会 (11)七参考文献 (12)课程设计任务书一、概述抢答器的逻辑结构较简单，它主要由十进制加法计数模块、十二进制加法计数模块、十六进制可逆计数模块、六十进制加法计数模块与数据选择模块和译码模块组成。
在整个计数器中最关键的是如何实现各个模块的计数。
除此之外，各个计数器还需有一个使能信号和一个归零信号，以便计数器能实现计数和停止。
特别的是十进制计数器需要有一个进位。
显示时需要六个数码管。
二、方案设计与论证将该任务分成六个模块进行设计，分别为：十进制加法计数模块、十二进制加法计数模块、十六进制可逆计数模块、六十进制加法计数模块、译码模块、数据选择模。
1、计数模块：在这六个个模块中主要实现计数功能，；使能端en；抢计数器报时钟信号clk；系统复位信号rst；。
注意的是十进制计数器中需要添加一个进位信号c2、译码模块：在这个模块中主要实现计数过程中将BCD码转换成7段的功能。
3、数据选择模块在这个模块中主要实现计数过程中的数据输入功能，输入信号才c10[3..0]、c12[3..0]、c16[6..0]；c60[6..0]计数输出信号sel；数据输出信号daout；计数脉冲clk，实现c10、c12、c16 、c60按脉冲轮流选通，在数码管上显示。
基于VHDL的LCD控制器的设计与实现
第2期2009年2月工矿自动化Industr y and M ine AutomationNo.2 Feb.2009收稿日期:2008-10-29作者简介:周 雷(1985-),男,中国矿业大学信号与信息处理专业2006级硕士研究生,研究方向为EDA 技术应用。
E 2mail:zhoul35@文章编号:1671-251X(2009)02-0093-02基于VHDL 的LCD 控制器的设计与实现周 雷, 付慧生, 熊建伟(中国矿业大学信电学院,江苏徐州 221008)摘要:文章介绍了基于VH DL 语言状态机的LCD 控制器的设计方法,说明了字符型液晶显示器显示的基本原理,给出了显示字符的方法及实现LCD 控制器的部分VH DL 语言程序。
基于VH DL 设计的LCD 控制器具有很好的移植性,稍加改动就可以应用到不同场合。
关键词:LCD 控制器;VH DL;字符显示 中图分类号:TP312 文献标识码:B 参考文献:[1] 高丽珍.新型矿用本质安全型电源的设计与研究[J].机械工程与自动化,2006(3):125~127.[2] 杨智敏,侯传教,刘 霞.单片式开关稳压器LM2576-ADJ 及其应用[J ].移动电源与车辆,2004(1):34~36.[3] 张乃国.电源技术[M].北京:中国电力出版社,1998.[4] 崔保春,王 聪,卢其威,等.矿用本质安全开关电源的研究[J].中国煤炭,2006(3):49~51.0 引言传统的LCD 控制器通常由单片机组成,具有集成电路复杂、移植性差等缺点。
随着可编程逻辑器件的发展,以FPGA(现场可编程门阵列)为平台,采用硬件编程语言来实现LCD 控制器,具有易于集成到片上系统、方便修改、适应不同液晶显示器等优点。
本文设计的LCD 控制器是一种基于FPGA 的液晶显示控制器,它采用VH DL 语言实现控制器的编程设计,这种设计方法稍加改动就可以应用于常见的LCD 接口电路中[1]。
FPGA课程设计-液晶显示
摘要如今，科技进步给我们的生活带来了很大的变化。
液晶显示设备越来越多，各种各样的液晶显示产品走进我们生活中。
从手机到电脑显示器，从掌上电脑到平板电视。
无处没有液晶显示技术的身影。
液晶显示器由于具有低压、微功耗、显示信息量大、体积小等特点，在移动通信终端、便携计算机、GPS卫星定位系统等领域有广泛用途，成为使用量最大的显示器件。
液晶显示控制器作为液晶驱动电路的核心部件通常由集成电路组成，通过为液晶显示系统提供时序信号和显示数据来实现液晶显示。
本设计是一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的液晶显示控制器。
与集成电路控制器相比，FPGA更加灵活，可以针对小同的液晶显示模块更改时序信号和显示数据。
FPGA的集成度、复杂度和面积优势使得其日益成为一种颇具吸引力的高性价比ASIC替代方案。
本文选用MAX7000S系列的EPM7128SLC84-15器件，利用硬件描述语言VHDL设计了液晶显示拧制器，实现了替代专用集成电路驱动控制LCD 的作用。
关键词： EDA（电子设计自动化），VHDL（硬件描述语言），液晶控制器接口设计，LCD（液晶显示器）。
目录第1章课程设计内容和要求 (1)1.1设计内容 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计目的 (1)第2章液晶控制器设计方案 (2)2.1设计思路 (2)2.2工作原理及框图 (2)2.3各模块功能描述 (4)第3章液晶显示器接口底层电路设计 (6)3.1设计规划 (6)3.2设计说明 (6)3.3底层电路程序 (6)第4章液晶控制器接口的顶层文件设计 (10)4.1设计说明 (11)4.2顶层文件程序 (11)第5章液晶控制器接口设计的测试与运行 (12)5.1仿真结果 (13)5.2实验箱验证情况 (13)总结 (15)参考文献 (16)第1章课程设计内容和要求1.1 设计目的设计并实现一个128×32的汉字图形液晶显示器的控制器，要求：(1)能够显示几个液晶模块字库中的汉字和ASIC字符。
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设定CGRAM
指令功能
指令编码
执行
RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 时间/us
设定CGRAM地址 0 0 0 1
CGRAM的地址（6位）
40
从这个指令可以看出来指令数据的高2位已固定是01，只有后面的6位是地址 数据，而这6位中的高3位就表示这八个自定义字符，最后的3位就是字模数据的 八个地址了。例如第一个 自定义字符的字模地址为01000000~01000111八个地址。 我们向这8个字节写入字模数据，让它显示 “℃”。
电平左移；S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示 有效，低电平无效。 ➢ 指令4——显示开/关控制，D：控制整体显示的开/关，高电平 为开显示，低电平为关显示；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——光标或字符移位，S/C：高电平时移动显示的文字， 低电平时移动光标。
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Байду номын сангаас602LCD引脚说明
引脚 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15、16
符号 VSS VDD V0
RS R/W
E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA、BLK
功能说明 一般接地 接电源（+5V） 液晶显示器对比度调整端 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
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。
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1602LCD的CGROM、CGRAM和 DDRAM
CGROM 中存储了一些标准的字符的字模编码，是液晶屏出厂时固化 在控制芯片中的，用户不能改变其中的存储内容，只能读取调用，包含有 标准的ASCII码、日文字符和希腊文字符。（若干个）
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1602LCD液晶模块控制指令说明（2）
➢ 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。
➢ 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
CGRAM 是控制芯片留给用户，用以存储用户自己设计的字模编码。 （ 8个字节，{0000_X000~0000_X111} ）
DDRAM是和屏幕显示区域有对应关系的一组存储器，其功能有点中 转的性质。（80个字节）
为了便于理解，可以如下打一比方: CGROM和CGRAM中存储的字模 信息相当于厨房中的食品，CGROM是厨房中现成的熟食，CGRAM是用 户自行制作的菜肴，这些食品都要通过托盘DDRAM转移一下，才能送到 餐桌上食用；类似的字模编码都要先被读取到对应的DDRAM中，经如上 中转以后，屏幕的相应位置才显示出字符。
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1602LCD液晶内部显示地址
要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符， 上图是1602LCD的内部显示地址。例如第二行第一个字符的地址是40H，那么 是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行， 因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是 01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。因此，第一行地 址就必须加80H，而第二行地址就必须加C0H。
背光电源正极第、5页背第/光共6页电1源8/共页负1极8页
1602LCD液晶模块控制指令
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1602LCD液晶模块控制指令说明（1）
➢ 指令1——清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。 ➢ 指令2——光标返回，光标返回到地址00H。 ➢ 指令3——置输入模式，I/D：光标移动方向，高电平右移，低
1602LCD简介
1
16
EDA Technology SHENZHEN UNIVERSITY
VSS VCC V0 RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA BLK
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1602LCD显示的内容为16*2，即可以显示两行，每行16个 字符，目前市面上字符液晶大多数是基于HD44780和 SPLC780D液晶芯片，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780和SPLC780D写的控制程序可以很方便地应用于市 面上大部分的字符型液晶。本实验室所使用的是型号为 JHD162A的液晶，而其内部采用的正是SPLC780D液晶芯片。 上图所示即为16引脚1602LCD的引脚图。
器。 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。 E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。 低4位三态、双向数据总线0位（最低位） 低4位三态、双向数据总线1位 低4位三态、双向数据总线2位 低4位三态、双向数据总线3位 高4位三态、双向数据总线4位 高4位三态、双向数据总线5位 高4位三态、双向数据总线6位 高4位三态、双向数据总线7位（最高位，也是busy flag）
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1602LCD显示原理——5x7点阵
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1602LCD显示原理——5x10点阵
第3页第/共4页18/共页18页
1602LCD字符代码与图形对应图
1602液晶模块内部的字 符发生存储器已经存储了若 干个不同的点阵字符图形， 如左图所示，这些字符有： 阿拉伯数字、英文字母的大 小写、常用的符号、和日文 假名等，每一个字符都有一 个固定的代码，比如大写的 英文字母“A”的代码是 01000001B（41H），显示 时模块把地址41H中的点阵字 符图形显示出来，我们就能 看到字母“A”。