6.2.2 LCD 显示器驱动方式 LCD 的驱动方式一般有直接驱动（静态驱动）和多极驱动

（时分割驱动）两种方式。采用直接驱动的 LCD 电路中，显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但每个字符段都有独立的引脚；而多极驱动的 LCD 电路中，显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列，这是显示字段较多时常采用的驱动方式。

现以较简单的直接驱动方式为例加以说明。图 6 － 9 是单个字段的驱动电路及工作波形。图中 LCD 为液晶显示字段，用 2 个平行相对的电极表示，当字段上两个电极的电压相位相同时，两电极的电位差为零，该字段不显示；当字段上两个电极的电压相位相反时，两电极的电位差为单个电极电压幅值的 2 倍，该字段呈现黑色显示。由于直流电压驱动 LCD

会使液晶产生电解和电极老化，所以要采用交流电压驱动。一般把 LCD

的背极（公共端 COM ）连到一个异或门的输入端 X ， LCD 的另一极连接异或门的输出端 Z ，工作时 X 端加上频率固定的方波信号，当控制端Y=“0” 时，经异或后， Z 端的电压将永远与 X 端相同，则 LCD 极板间的电位差为零，字段消隐不显示。当控制端 Y =“1” 时， Z 端与 X

端电压反相位，则 LCD 极板间呈现反电压 VXY ，且为 2 倍的电压幅值，

此时字段显示。可见该字段是否显示完全取决于控制端 Y 。

图 6-10 为段位式 7段 LCD 的电极配置及译码驱动电路， 7 个字段的几何排列顺序与 LED 的“日”字型相同。A 、 B 、 C 、 D 为二进制 BCD 码的输入端，译码器的 7 段输出 a 、b 、 c 、 d 、 e 、 f 、g 引脚分别接 7 个字段驱动电路的控制端 Y ，公共端 COM 接一定周期的方波信号。

6.2.3 段位式 LCD 接口电路 1 、硬件电路

同 8 段 LED 数码管一样，段位式 LCD 与 CPU 的显示接口电路也有多种。我们仍讨论上文的直接驱动方式，现以 6 位 LCD 静态显示电路为例。如图 6-11 所示，使用单片机的一个 8 位并行 I/O 口作为译码驱动以及 6片 BCD7 段译码驱动器 4056 、 2 片 4 位液晶显示驱动器 4054 、 1 片 4-16 译码器 4514 和 1 片单稳多谐振荡器 4047 ，就组成了一个完整的 LCD 显示接口电路。

2 ．显示程序

设单片机内 RAM20H~25H 六个单元为显示缓冲区，每个单元字节的低 4位依次存放要显示的 4位 BCD 码，相应的显示驱动子程序如下： DISP ： MOV R0 ， #20H ；显示缓冲单元首址送 R0 MOV R3 ， #00H ；位选码（左边第 1位）送 R3 MOV R4 ， #06H ；位数（ 6位）送 R4 LOOP ： MOV A ， R3 ；位选码送 A SWAP A ；位选码转为高 4位 MOV R2 ， A ；保存位选码（在高 4位） MOV A ， @R0 ；取显示 BCD 码 ORL A ， R2 ；位选码（高 4位）与 BCD 码（低 4位）组合 ORL A ， #80H ； ACC·7置 1 MOV P1 ， A ；输出组合码 ANL P1 ， #7FH ；清零 P1.7 位

ORL P1 ， #80H ； P1.7 再置 1

INC R3 ；指向下一位显示数

INC R0 ；指向下一位显示缓冲单元

DJNZ R4 ， LOOP ； 6 位未显示完返回

RET

如果需要显示小数点，则要给 4054 送显示小数点的相应数据。例如第三位要显示小数点，还需加入下列程序：

MOV A ， #64H ；高位 0110 将选中 S6 ，低位 0100 将驱动第三位小数点

ORL A ， #80H ； ACC·7 置 1

MOV P1 ， A ；输出组合码

ANL PI ， #7FH ；清零 P1.7 位

ORL PI ， #80H ； P1.7 再置 1

6.2.4 点阵式 LCD 接口电路

引言 1 、液晶模块接线原理 2 、液晶模块指令说明 3 ．软件初始化 4 、应用举例

引言

点阵式 LCD 不但可以显示字符，而且可以显示各种图形及汉字。把点阵式 LCD 与配套或选定的驱动器、控制器集成在一起，就组成点阵式图形液晶显示模块，控制器的种类很多，比如日本东芝的 T6963, 日立的 HD61880, 精工的 SED1330/SED1335 等。现以 12864 点阵式 LCD 液晶显示模块为例加以说明。 液晶显示模块 12864 主要由行 / 列驱动器及 128×64 全

点阵液晶显示器组成。内部含有国标一级、二级简体中文字库和 128 个 16×8 点的 ASCII 字符集。可以同时显示 8×4 个（ 16×16 点阵）汉字和图形显示。它与 CPU 的接口连线可采用并行或串行两种方式。

1 、液晶模块接线原理

图 6-12 液晶模块与单片机并行连接原理图

图 6-12 为液晶模块与单片机的并行连接原理图，表 6-4 为其引脚功能描述。

引脚

引脚名称 电平 功能描述

1 VSS 0V 电源地

2 VCC +5V 电源正

3 VEE 0~5V

液晶显示器驱动电压，用来调整液晶显示的对比度

4 RS H/L RS=“H”, 表示 D7-D0 为显示数据， RS=“L”,表示 D7-D0 为控制指令

5 R/W H/L R/W=“H”,E=“H”, 数据被读到 D7-D0 ，R/W=“L”,E=“H→L”,D7-D0 数据被写到 IR或 DR

6 E H/L 使能信号

7~14

D0~D7 H/L 数据线

15 BL_EN H/L 背光源使能

16 BL_VDD 4.2V 背光源电压

2 ．液晶模块指令说明

3 ．软件初始化 POWER ON 上电

Wai t t i me延时 40＞ ms

RWFuncti on set 功能设置D7RS D0D1D2D3D4D5D6

0 00 XX0X110

Wai t t i me 100us延时 ＞

Wai t t i me 37延时 ＞ us

RWDi spl ay ON/ OFF control 显示控制

D7RS D0D1D2D3D4D5D60 00 BCD1000

RWFuncti on set 功能设置D7RS D0D1D2D3D4D5D6

0 00 XX0X110

Wai t t i me 100延时 ＞ us

RWDi spl ay cl ear 清除显示D7RS D0D1D2D3D4D5D6

0 00 1000000

Wai t t i me 10ms延时 ＞

I ni t i al i zati on end 初始化结束

5 ．应用举例 液晶字符显示的 RAM 地址与 32 个字符显示区域有着一一对应的关系，其

对应关系如表 6-6 所示，应注意其排列类似于隔行扫描。 使用时还应注意以下 3 点： （ 1 ）要在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先

设定显示地址，再写入中文字符编码。（ 2 ）显示 ASCII 字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续

字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加 1 指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空 ASCII 字符位置。

（ 3 ）当字符编码为 2 字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。 80H

81H

82H

83H

84H

85H

86H

87H

90H

91H

92H

93H

94H

95H

96H

97H

88H

89H

8AH

8BH

8CH

8DH

8EH

8FH

98H

99H

9AH

9BH

9CH

9DH

9EH

9FH

例如在第 3 行第 1 、 2 列显示“液晶”两个中文字符时，写入 RAM 的地址应为88H,89H 。具体过程如下：

首先，应根据 ST7920-BIG5 中文字形码 ( 不同的液晶模块采用的字库编码可能不同，如有的使用 ST7920-GB 简体中文字型 ) ，查找“液”字的编码为“ B247”, “ 晶”字的编码为“ B4B9”. 在进行了软件初始化后，其软件编程步骤如下：

步骤 1: 令 RS ， R/W 为低电平； ( 表示后面送入的内容是指令 )

步骤 2: 送 88H 到 D7-D0 ； ( 设定显示的位置，第三行第一列 )

步骤 3: 令 RS 为高电平， R/W 为低电平；（表示后面送入的内容是数据）

步骤 4: 送 B2H 到 D7-D0; （先送高位字节）

步骤 5: 送 47H 到 D7-D0; （后送低位字节，显示“液”字）

步骤 6: 令 RS ， R/W 为低电平； ( 表示后面送入的内容是指令 )

步骤 7: 送 89H 到 D7-D0 ； ( 设定显示的位置，第三行第二列 )

步骤 8: 令 RS 为高电平， R/W 为低电平；（表示后面送入的内容是数据）

步骤 9: 送 B4H 到 D7-D0; （先送高位字节）

步骤 10: 送 B9H 到 D7-D0; （后送低位字节，显示“晶”字）

6.3 图形显示器

引言6.3.1 图形显示器概述 6.3.2 图形显示画面

引言 除了小型控制装置采用数字显示的 LED 和 LCD外，大中规模的计算机控制系统中，图形显示器已是必不可少的一种人机界面方式，它能一目了然地展示出图形、数据和事件等各种信息，以便操作者直观形象地监视和操作工业生产过程。 这种方式的硬件接口技术十分成熟，其显示器及其控制电路已成为计算机控制的一种基本配置，而软件设计一般是借助于工控组态软件或高级语言如 VB、 VC 等来完成的。

6.3.1 图形显示器概述常用的图形显示器有两种： CRT 显示器和 TFT 平面显示器。

1 、 CRT 显示器

阴极射线管 CRT （ Cathod Ray Tube ）显示器由一个图形监示器和相应的控制电路组成。在工业计算机中，插入一块 VGA/TVGA 图形控制板即可实现功能很强的图象显示功能。目前， CRT 显示方式因其硬件技术成熟、软件支持丰富、价格比较低廉而成为计算机控制系统中应用最多的一种图形显示技术，可以满足大部分工业控制现场的一般性需要。

它具有丰富的画图命令：如点、线、矩形、多边形、圆、弧以及区域填充、拷贝、剪裁等操作。画图命令可直接使用X-Y 坐标，画图和填充的速度也大为提高，还有窗口功能等。 由于智能图形终端的价格较高，一般只用于专门的使用场合。 CRT 的缺点是体积与功耗大，易受振动和冲击，容易

受射线辐射、磁场干扰，因此在恶劣工况下须采用特殊加固和屏蔽措施。2 、 TFT 显示器 近年来发展起来的新型薄膜晶体管 TFT （ Thin Film Tran

sistor） LCD 技术已开始应用到新型的工业控制机中。这种 TFT 平面显示技术具有如下显著的特点：(1) 体积小，耗电省，如最薄的壁挂式机型厚度仅为 5cm(2

in) ；(2) 可靠性高，寿命长，不易受振动、冲击和射线的干扰

影响；(3) 显示颜色 256 种基色，可扩展至 25600 种组合。