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。可完成圖形顯示,也可以顯示15×8個(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、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

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)通過兩個輸入端（A或B）之一串行輸入，任一個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。時鐘 （CP）每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位輸入到 Q0，Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（A和B）的邏輯與，它在上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。

LCD控制器T6963C含有67個引腳，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?qū)崿F(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的指令可帶一個或兩個參數(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

2.1軟件設(shè)計流程圖

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。

圖2程序流程圖

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個或２個參數(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。

2.3 T6963C初始化
液晶顯示器在使用之前要先初始化，初始化中除設(shè)置程序堆棧指針外，主要是針對LCD模塊中的控制芯片T6963C進(jìn)行功能設(shè)置，如文本／圖形首地址和區(qū)域設(shè)置、文本／圖形開關(guān)、光標(biāo)形狀設(shè)置及閃爍開關(guān)、模式設(shè)置及清屏等。

2.4 漢字的顯示

液晶顯示模塊字符的顯示有文本顯示和圖形顯示兩種實(shí)現(xiàn)方式。這里重點(diǎn)介紹以圖形方式顯示漢字的方法。

240×128點(diǎn)陣的液晶顯示模塊能顯示15×8個漢字。對于每個漢字的顯示，首先應(yīng)該計算該漢字在字庫中的地址，然后讀出該漢字的字型碼。當(dāng)顯示至一行的末尾時要換行顯示。

顯示漢字時，一個16×16的漢字字型碼占32個字節(jié)，每顯示一行要2個字節(jié)；第二行顯示時，顯示地址要在前一行首字節(jié)地址上加30，共需要16次循環(huán)才能完整地顯示一個漢字。

在處理漢字顯示時，如果要實(shí)現(xiàn)漢字的反顯（例如實(shí)現(xiàn)菜單操作），將漢字的32字節(jié)字模數(shù)據(jù)分別與0xFF異或（XRL）運(yùn)算，或者取反（CPL）運(yùn)算后再顯示即可。

在該系統(tǒng)中，還需要顯示數(shù)字、字母以及光標(biāo)，這些都是通過圖形方式16×8點(diǎn)陣顯示的。16×8點(diǎn)陣的顯示方法與16×16點(diǎn)陣顯示類似，在此不再贅述。

3 LCD模塊在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用

本文介紹的LCD液晶顯示模塊與PIC單片機(jī)的接口采用數(shù)據(jù)串行發(fā)送方式，這種方式不僅節(jié)省了I/O端口資源，而且數(shù)據(jù)傳送更加穩(wěn)定、可靠，操作控制更加靈活、方便，該方式已成功應(yīng)用于半自動生化分析儀產(chǎn)品的研發(fā)。實(shí)踐證明，液晶屏具有清晰的顯示效果，并且無閃爍，滿足了生化分析儀的顯示要求。

圖3 半自動生化分析儀原理框圖

該半自動生化分析儀以PIC16F774作為主芯片，由吸、洗液電路模塊、濾光片轉(zhuǎn)動模塊、多級放大電路模塊、溫度控制模塊以及微型打印機(jī)、LCD液晶顯示模塊和薄膜鍵盤等外圍輸入輸出設(shè)備組成，原理如圖３所示。測量結(jié)果不僅可以以字符的形式顯示在LCD液晶屏上，美觀、方便，便于直接讀取數(shù)據(jù)，也可以通過微型打印機(jī)將測量數(shù)據(jù)打印出來，便于進(jìn)一步分析與研究。

薄膜鍵盤的使用可實(shí)現(xiàn)翻頁查詢、數(shù)據(jù)錄入等功能。由于PIC16F774單片機(jī)的I/O端口資源有限，LCD液晶顯示模塊和微型打印機(jī)接口均以串行發(fā)式與PIC16F774單片機(jī)交換數(shù)據(jù)，有效地解決了接口問題。LCD液晶顯示模塊的應(yīng)用也為整個系統(tǒng)的低功耗設(shè)計提供了保障。

4  結(jié)束語

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)在于采用了單片機(jī)與液晶顯示模塊的串行接口設(shè)計，利用高速八位串行輸入/并行輸出移位寄存器74HC164進(jìn)行數(shù)據(jù)的串/并轉(zhuǎn)換，執(zhí)行速度快，刷新率高，滿足LCD在生化分析儀中的顯示要求。實(shí)踐證明，采用圖形點(diǎn)陣式JM240128A LCD模塊作為智能儀器的顯示終端，接口規(guī)范、界面美觀。由于多數(shù)LCD型號的電氣特性以及硬件電路接口都十分類似，所以本文采用的方法具有普遍適用性。