單片機(jī)與LCD的串行接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言
LCD液晶顯示器件作為智能儀表的信息顯示界面,具有低壓、微功耗、顯示清晰等特點(diǎn)，如今廣泛應(yīng)用于低功耗型的智能儀器中,本文采用的JM240128A LCD是一款圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器,它由控制器T6963C、行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及240×128全點(diǎn)陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示,也可以顯示15×8個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字。 T6963C的最大特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始值設(shè)置功能，顯示驅(qū)動所需的參數(shù)如占空比系數(shù)，驅(qū)動傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行及字符的字體選擇等均由引腳電平設(shè)置，這樣T6963C的初始化在上電時(shí)就已經(jīng)基本設(shè)置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設(shè)計(jì)上了。
美國Microchip Technology 公司推出的8位PIC系列單片機(jī)，采用精簡指令集（RISC）、哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)、二級流水線取指令方式，具有實(shí)用、低價(jià)、指令集小、低功耗、高速度、體積小、功能強(qiáng)和簡單易學(xué)等特點(diǎn)。PIC16F774屬于PIC中檔系列單片機(jī)的一種，采用14位的RISC指令系統(tǒng)，在保持低價(jià)的前提下增加了A/D、內(nèi)部EEPROM存儲器、比較輸出、捕捉輸入、PWM輸出、I2C和SPI接口、異步串行通信（USART）接口、模擬電壓比較器、LCD驅(qū)動、FLASH程序存儲器等許多功能，是一款功能非常強(qiáng)大的微控制器，只要充分利用其內(nèi)部資源，就能夠在采用很少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的系統(tǒng)。
1 LCD模塊與PIC單片機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)
本文中PIC16F774單片機(jī)與JM240128A LCD模塊的連接采用間接控制方式，其硬件電路連接如圖１所示。

圖1 PIC16F774單片機(jī)與JM240128A液晶顯示模塊的硬件電路連接圖
為了節(jié)省PIC單片機(jī)有限的I/O口資源，數(shù)據(jù)傳送采用串行發(fā)送方式，通過八位串行輸入/并行輸出移位寄存器74HC164芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的串/并轉(zhuǎn)換，并以并行方式將數(shù)據(jù)傳送給LCD液晶顯示模塊。圖1中，RA4傳送數(shù)據(jù)，RA2提供時(shí)鐘脈沖，C/D、/RD、/WR控制信號由PIC16F774通過RB3、RB2、RB1直接控制實(shí)現(xiàn)。由于集成芯片74HC164是高速器件，因此滿足LCD的刷新速率要求。文中74HC164只用于液晶顯示模塊，所以/CE信號接地就可以了。JM240128A液晶顯示模塊中的V0引腳為液晶驅(qū)動電壓，由于模塊內(nèi)自帶負(fù)壓，在圖1中引腳懸空。若需外接負(fù)壓，則接至VOUT引腳。
數(shù)據(jù)串/并轉(zhuǎn)換采用的８位邊沿觸發(fā)式移位寄存器74HC164，是一種高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件兼容。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（A或B）之一串行輸入，任一個(gè)輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入，也可以將兩個(gè)輸入端連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，但一定不要懸空。時(shí)鐘 （CP）每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位輸入到 Q0，Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（A和B）的邏輯與，它在上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。
LCD控制器T6963C含有67個(gè)引腳，嵌入到液晶顯示模塊以后，實(shí)現(xiàn)了行列驅(qū)動以及顯示緩沖區(qū)的接口，因此我們只需要將少量的引腳和單片機(jī)相連，就能夠實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的中英文及圖形顯示。液晶顯示模塊與單片機(jī)的接口電路有直接控制方式和間接控制方式兩種，本文采用后一種控制方式。
T6963C控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理如下：
T6963C是點(diǎn)陣式液晶圖形顯示控制器，字符字體由硬件設(shè)置，可以以圖形方式、文本方式及圖形和文本合成方式進(jìn)行顯示，以及文本方式下的特征顯示，還可以實(shí)現(xiàn)圖形拷貝操作等等，具有內(nèi)部字符發(fā)生器CGROM，共有128個(gè)字符，T6963C可管理64K顯示緩沖區(qū)及字符發(fā)生器CGRAM。并允許MPU隨時(shí)訪問顯示緩沖區(qū)，甚至可以進(jìn)行位操作。T6963C的初始化設(shè)置一般都由管腳設(shè)置完成，因此其指令系統(tǒng)將集中于顯示功能的設(shè)置上。T6963C的指令可帶一個(gè)或兩個(gè)參數(shù)，或無參數(shù)。每條指令的執(zhí)行都是先送入?yún)?shù)（如果有的話），再送入指令代碼。內(nèi)藏T6963C的液晶顯示模塊上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了T6963C與行、列驅(qū)動器及顯示緩沖區(qū)RAM的接口，同時(shí)也已用硬件設(shè)置了液晶屏的結(jié)構(gòu)（單、雙屏），數(shù)據(jù)傳輸方式，顯示窗口長度、寬度等等。
2 LCD模塊與PIC單片機(jī)的軟件控制
軟件設(shè)計(jì)流程圖
PIC單片機(jī)與LCD液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)傳送、顯示是通過控制操作T6963C來實(shí)現(xiàn)的，軟件程序流程如圖２所示。
2.2 LCD驅(qū)動子程序
液晶顯示模塊的系統(tǒng)指令集就是T6963C控制器的指令集。T6963C的指令可帶１個(gè)或２個(gè)參數(shù)，或無參數(shù)。液晶顯示器的驅(qū)動子程序的功能就是對液晶顯示器進(jìn)行讀寫操作。