12864LCD屏的基本原理以及使用方法

点阵式LCD屏的显示原理
     在数字电路之中，所有的数据情况都是以0和1来保存的，对于LCD控制器进行不同的数据操作，可以得到一些不同的结果。对于显示英文的操作，由于英文字母的种类比较少，只需要8位（一字节）就可以了。而对于中文来说，常用的却有6000以上，于是我们的DOS前辈想了一个解决办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示出汉字，即：汉字的内码。而剩下的低128位的则留给英文字符来使用，即：英文的内码。

     那么，在得到了汉字的内码之后，还仅是一组数字而已，那又如何实现屏幕显示呢？那么这就涉及到了文字的字模，字模虽然说也是一组数字，但是它的意义却和数字的意义有了根本的变化，它是在用数字的各位信息来记载英文或者汉字的形状，比如英文的'A'在字模的记载方式如下图1所示：

图1 “A”字模图

     而中文的“你”在字模之中的记载却如图2所示：

图2 “你”字模图

12864点阵LCD屏简介
     12864是一种图形点阵液晶屏,它主要是由行驱动器/列驱动器以及128×64全点阵液晶屏所组成。它可以完成图形的显示，也可以显示出8×4个(16×16点阵)汉字。

管脚号	管脚名称	LEVER	管脚功能描述
1	VSS	0	电源地
2	VDD	+5.0V	电源电压
3	V0	-	液晶显示器驱动电压
4	D/I(RS)	H/L	D/I=“H”，表示DB7∽DB0为显示数据 D/I=“L”，表示DB7∽DB0为显示指令数据
5	R/W	H/L	R/W=“H”，E=“H”数据被读到DB7∽DB0 R/W=“L”，E=“H→L”数据被写到IR或DR
6	E	H/L	R/W=“L”，E信号下降沿锁存DB7∽DB0 R/W=“H”，E=“H”DDRAM数据读到DB7∽DB0
7	DB0	H/L	数据线
8	DB1	H/L	数据线
9	DB2	H/L	数据线
10	DB3	H/L	数据线
11	DB4	H/L	数据线
12	DB5	H/L	数据线
13	DB6	H/L	数据线
14	DB7	H/L	数据线
15	CS1	H/L	H:选择芯片(右半屏)信号
16	CS2	H/L	H:选择芯片(左半屏)信号
17	RET	H/L	复位信号,低电平复位
18	VOUT	-10V	LCD驱动负电压
19	LED+	-	LED背光板电源
20	LED-	-	LED背光板电源

表1：12864LCD屏的引脚说明
     在使用12864LCD屏之前必须要先了解以下的功能器件后才能够进行编程。12864的内部功能器件以及相关功能如下所示：
1. 指令寄存器(IR)
     IR它是用于寄存指令码，与数据寄存器的数据相对应。当D/I=0时，在E信号下降沿的作用之下，指令码写入IR。
2．数据寄存器(DR)
     DR是用来寄存数据的，与指令寄存器的寄存指令相对应。当D/I=1时，在下降沿的作用下，图形显示数据写入DR，或者在E信号高电平的作用下由DR读到DB7∽DB0数据总线。DR和DDRAM之间的数据传输是模块内部自动执行的。
3．忙标志：BF
     BF的标志是提供内部的工作情况。BF=1是表示模块在内部操作，此时的模块不会接受外部指令和数据。BF=0时，模块为准备的状态，随时可以接受外部的指令和数据。
     利用好STATUS READ的指令，就可以将BF读到DB7的总线，从验模块的工作状态。
4．显示控制触发器：DFF
     此触发器是用于模块的屏幕显示开和关的控制。DFF=1是开显示（DISPLAY OFF），DDRAM的内容就会显示在屏幕上，DFF=0为关显示（DISPLAY OFF）。
     DDF的状态是指令DISPLAY ON/OFF和RST信号所控制的。
5．XY地址计数器
     XY地址计数器就是一个9位的计数器。高3位的是X地址计数器，低6位的为Y地址计数器，XY地址计数器实际上就是作为DDRAM的地址指针，X地址计数器是DDRAM的页指针，Y地址的计数器为DDRAM的Y地址指针。
     X地址的计数器是没有记数功能的，只能够用指令来设置。
     Y地址的计数器具有循环记数的功能，在各显示数据写入后，Y地址自动加1，Y地址指针从0到63。
6．显示数据RAM（DDRAM）
     DDRAM是来存储图形显示数据的。数据为1则表示显示选择，数据为0则表示显示非选择。DDRAM与地址和显示位置的关系详细见DDRAM地址表。
7．Z地址的计数器
     Z地址计数器实际是一个6位计数器，此计数器具备有循环记数的功能，它是用于显示行扫描同步的。当一行扫描完成后，此地址的计数器会自动加1，指向下一行扫描数据，RST复位后Z地址计数器为0。
     Z地址的计数器是可以用指令DISPLAY START LINE预置。因此，显示屏幕的起始行就是由此指令控制，即DDRAM的数据从哪一行开始显示在屏幕的第一行。此模块的DDRAM一共64行，屏幕可以循环滚动显示出64行。
 
12864LCD的指令系统以及时序
     该类的液晶显示模块（即：KS0108B及其兼容控制驱动器）的指令系统就比较简单，总共只有七种。其指令表如下表所示：

指令名称	控制信号		控制代码
	R/W	RS	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
显示开关	0	0	0	0	1	1	1	1	1	1/0
显示起始行设置	0	0	1	1	X	X	X	X	X	X
页设置	0	0	1	0	1	1	1	X	X	X
列地址设置	0	0	0	1	X	X	X	X	X	X
读状态	1	0	BUSY	0	ON/OFF	RST	0	0	0	0
写数据	0	1	写数据
读数据	1	1	读数据

表2：12864LCD屏的指令表
各功能指令分别介绍如下。
· 显示开/关指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	00111111/0

当DB0＝1时，LCD显示RAM中的内容；DB0＝0时，则关闭显示。
2、显示起始行（ROW）设置指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	11显示起始行（0～63）

该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示RAM的行号，有规律地改变显示起始行，可以使得LCD实现显示滚屏的效果。
3、页（PAGE）设置指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	10111页号（0～7）

显示RAM共64行，分为8页，每页8行。
4、列地址（Y Address）设置指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
00	01显示列地址（0～63）

设置了页地址以及列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MPU就可以用读、写指令来读出该单元中的内容或者向该单元写进一个字节数据。
5、读状态指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
10	BUSY0ON/OFFREST0000

该指令是用来查询液晶模块内部控制器的状态，各参量含义如下所示：
BUSY：1-内部正在工作0-正常状态
ON/OFF：1-显示关闭0-显示打开
RESET：1-复位的状态0-正常的状态
在BUSY和RESET的状态时，除了读状态指令外，其它指令均不会对液晶显示模块产生作用。
在对液晶显示模块操作之前需要查询BUSY状态，以确定是否可以对液晶显示模块来进行操作。
6、写数据指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
01	写数据

· 读数据指令

R/WRS	DB7 DB6 DB5 DB4 DB3DB2DB1 DB0
11	读显示数据

     读、写数据指令每每执行完一次读、写操作，列地址就会自动增一。必须要注意的是，进行读操作之前，必须要有一次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。
12864点阵LCD屏软硬件设计实例
     通过以上的学习，现在就来实际应用12864LCD屏的软硬件设计。本实例将会在LCD上显示如图3所示内容：

图3 模拟显示的效果图
     在调试之前先将显示切换开关切换到LCD显示状态。


图4 128*64LCD实验演示图
硬件的原理图

图5 硬件原理图
程序流程图

图6 软件流程图
软件代码
     在编写软件代码之前必须要先掌握到汉字取模的方法。要得到上表之中的文字，我们可以借助取模软件来完成。目前点阵LCD的取模软件有很多，我们就以本开发板配套的取模软件为例来介绍一下汉字的取模方法。
     打开取模软件，会出现如下的显示界面：

     在文字输入区之中输入文字，我们以输入一个欢迎的“欢”字为例，了解其取模的过程。在文字输入区中输入“欢”后按CTRL+ENTER组合键后就看到“欢”字已经在模拟显示区中显示出来了

     在“取模方式”之中选择“C51格式”就可以在“点阵生成区”得到你想要的汉字“欢”的显示代码。
 
     经过以上步骤之后。一个汉字就取模成功了，在程序中只要调用这一段代码就可以显示出汉字“欢”了，其它汉字也可以用同样的方法。取完要显示的全部汉字代码后我们就可以开始编程了。