51单片机 | LCD12864 液晶显示实验

文章目录

一、LCD12864 介绍
- 1.带字库 LCD12864
- 2.不带字库 LCD12864
二、硬件设计
三、软件设计
- 1.LCD12864 显示函数
- 2.主函数
四、实验现象

上一章我们学习了如何在 LCD1602 显示字符数据，我们知道 LCD1602 是字符型显示器，它不能显示汉字图形等。对于需要显示汉字或图形的项目中， LCD1602无法实现，因此本章就来介绍一个可以实现字符、汉字、图形等显示的液晶屏– LCD12864。 LCD12864 分为 带字库和不带字库两种。我们开发板上集成了一个 LCD12864 液晶显示器接口，它可兼容带字库和不带字库两种屏，将 LCD12864 液晶对应插入即可。本章要实现的功能是：系统运行时， LCD12864 上显示汉字字符信息。

一、LCD12864 介绍

LCD12864 液晶屏结构上与 LCD1602 一样，只是在行列数与显示像素上区别很大。LCD12864，以下简称 12864，注意区分 LCD1602 和LCD12864。12864 是 64行 128 列，当然也有可能会设计成 64 列 128 行，这里的行列不像 1602 那样，1602 是按照八行四列标准英文字符格式，以一行十六个字符，两列字符命名，而 12864 是以 128 列像素，64 行像素，也就是有 128*64 个像素点组成。就好比是 128 列 64 行的点阵。需要一行一列的去显示像素点。
通常显示一个汉字需要 16*16 个像素点，所以LCD12864 一行最多能显示 8 个汉字，最多能显示 4 行。通常显示一个字符需要 8*8 个像素点，所以 LCD12864 一行最多能显示 16 个字符，最多能显示 8 行。当然这是不依靠后期取模的显示情况，如果通过取模软件取模，然后将 LCD12864 按照 128*64 个像素点来显示，显示的内容就可能超过之前的，就拿字符来说，可以选择小号字体，通过取模软件将字符数据取出，然后将这些数据通过在对应的像素点上点亮或熄灭实现不同字体的显示。图像的显示原理也是这样。
常用的 12864 分为带字库和不带字库两种。

1.带字库 LCD12864

上图左侧为带字库 12864 显示字符和汉字，右侧为图形模式显示。注意：这里图形模式虽然显示了字符和汉字，但是并不是使用字库里的，显示的方法也是多样化的。
对于带字库 LCD12864，最常见的标志就是在屏幕背后，会有存放字库的芯片。如下图所示：

LCD12864 带字库屏共有 20 个引脚，管脚功能如下：

LCD12864 的指令相对 LCD1602 要多一些，但常用指令基本上一样，下面来看下 LCD12864 带字库常用的指令。

功能设定：0x30
清屏指令：0x01
进入设定点：0x06
显示状态开关设置：0x0c

同 LCD1602 一样，LCD12864 内部也含有DDRAM，与其对应的地址如下：

从上图可知，LCD12864 能直接显示的地址范围如下：

第一行：0X80-OX87；（一个汉字占用 2 个字节，共 8 个汉字）
第二行：0X90-0X97；
第三行：0X88-0X8F；
第四行：0X98-0X9F；

LCD12864 与 LCD1602 有太多的相似之处，包括通信时序，简直是一模一样，所以编写 LCD12864 的驱动程序时，可完全照搬 LCD1602 的。

2.不带字库 LCD12864

这种不带字库的 LCD12864 背面没有芯片，一般为转接板，将 12864 显示屏转接到开发板。这种显示屏的操作就像带字库的 12864 操作图片形式一样。所有的显示都需要取模，取模方法和点阵取模一样。不带字库的 LCD12864,从外形上看其体积比带字库 LCD12864 要小很多，因此也常称之为 MiniLCD12864。
对于 MiniLCD12864，要想显示汉字或其他字符需通过取字模方式来实现。要让其显示首先还得初始化，这个和 LCD1602 原理类似，即通过对其内部一些特殊寄存器设置实现特定功能。MiniLCD12864 内部驱动芯片有的是 ST7565P。
本章实验，我们以简单易用的带字库 LCD12864 为例进行讲解，对于MiniLCD12864 等用到时再做辅助学习，不同品牌的 MiniLCD12864，驱动芯片也不一样，所以没有带字库的 LCD12864 通用。

二、硬件设计

本实验使用到硬件资源如下：

带字库 LCD12864 液晶
开发板上集成了一个 LCD12864 液晶接口，下面我们来看下开发板上LCD12864 液晶接口电路，如下图所示：

从上图中可知，该接口是 LCD12864 与 TFTLCD 彩屏共用的，LCD12864 占用下面 20 个管脚，MiniLCD12864 是 16 脚，而带字库的 LCD12864 通常是 20 脚。这样可以兼容带字库的 LCD12864 和不带字库的 LCD12864。至于 TFTLCD 后面章节会介绍。该电路中 LCD12864 的8 位数据口 LCD_D0-LCD_D7 与单片机的 P0.0-P0.7管脚连接，LCD12864 的 RS、RW、E 脚与单片机的 P2.6、P2.5、P2.7 管脚连接，LCD12864 的 PSB 脚与单片机的 P3.2 管脚连接，LCD12864 的 RESET 复位脚直接连在VCC 上。当使用 LCD12864 时，其他设备就不要占用这些管脚，即使要用也只能分时复用。

三、软件设计

本节所要实现的功能是：LCD12864 上显示汉字字符信息。
程序框架如下：

编写公共文件
打开public.c，代码如下：

#include "public.h"/*
函 数 名 : delay_10us
函数功能 : 延时函数，ten_us=1 时，大约延时 10us
输 入 : ten_us
输 出 : 无
*/
void delay_10us(u16 ten_us)
{while(ten_us--);
}/*
函 数 名 : delay_ms
函数功能 : ms 延时函数，ms=1 时，大约延时 1ms
输 入 : ten_us
输 出 : 无
*/
void delay_ms(u16 ms)
{u16 i,j;for (i=ms;i>0;i--){for (j=110;j>0;j--);}
}

其头文件public.h为

/*
头文件作用如下：包含头文件，定义全局变量，声明函数
*/
#ifndef _public_H
#define _public_H#include "reg52.h"//对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;//函数声明
void delay_10us(u16 ten_us);
void delay_ms(u16 ms);#endif

编写 LCD12864 显示函数
编写主函数

1.LCD12864 显示函数

打开 lcd12864.c，代码如下：

#include "lcd12864.h"/*
* 函 数 名 : lcd12864_write_cmd
* 函数功能 : LCD12864 写命令
* 输 入 : cmd：指令
* 输 出 : 无
*/
void lcd12864_write_cmd(u8 cmd)
{LCD12864_RS=0;//选择命令LCD12864_RW=0;//选择写LCD12864_E=0;LCD12864_DATAPORT=cmd;//准备命令delay_ms(1);LCD12864_E=1;//使能脚 E 先上升沿写入delay_ms(1);LCD12864_E=0;//使能脚 E 后负跳变完成写入
}/*
* 函 数 名 : lcd12864_write_data
* 函数功能 : LCD12864 写数据
* 输 入 : dat：数据
* 输 出 : 无
*/
void lcd12864_write_data(u8 dat)
{LCD12864_RS=1;//选择数据LCD12864_RW=0;//选择写LCD12864_E=0;LCD12864_DATAPORT=dat;//准备数据delay_ms(1);LCD12864_E=1;//使能脚 E 先上升沿写入delay_ms(1);LCD12864_E=0;//使能脚 E 后负跳变完成写入
}/*
* 函 数 名 : lcd12864_init
* 函数功能 : LCD12864 初始化
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*/
void lcd12864_init(void)
{LCD12864_PSB=1;//选择 8 位或 4 位并口方式lcd12864_write_cmd(0x30);//数据总线 8 位，基本指令操作lcd12864_write_cmd(0x0c);//整体显示关，游标显示关，游标正常显示lcd12864_write_cmd(0x06);//写入新数据后光标右移，显示屏不移动lcd12864_write_cmd(0x01);//清屏
}/*
* 函 数 名 : lcd12864_clear
* 函数功能 : LCD12864 清屏
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*/
void lcd12864_clear(void)
{lcd12864_write_cmd(0x01);
}/*
* 函 数 名 : lcd12864_show_string
* 函数功能 : LCD12864 显示字符串
* 输 入 : x,y：显示坐标，x=0~7，y=0~3;str：显示字符串数据
* 输 出 : 无
*/
void lcd12864_show_string(u8 x,u8 y,u8 *str)
{if(y<=0)y=0;if(y>3)y=3;x&=0x0f; //限制 x,y 不能大于显示范围switch(y){case 0: x|=0x80;break;//第 1 行地址+x 的偏移case 1: x|=0x90;break;//第 2 行地址+x 的偏移case 2: x|=0x88;break;//第 3 行地址+x 的偏移case 3: x|=0x98;break;//第 4 行地址+x 的偏移}lcd12864_write_cmd(x);while(*str!='\0'){lcd12864_write_data(*str);str++;}}

这里的代码与上一节LCD1602液晶显示实验非常相似。其头文件lcd12864.h如下：

#ifndef _lcd12864_H
#define _lcd12864_H#include "public.h"//定义LCD12864控制管脚
sbit LCD12864_RS = P2^6; //数据命令选择
sbit LCD12864_RW = P2^5; //读写选择
sbit LCD12864_E = P2^7;      //使能管脚
sbit LCD12864_PSB = P3^2; //用来设置8位并行口还是4位并行口//宏定义数据端口
#define LCD12864_DATAPORT   P0//声明函数void lcd12864_init(void);
void lcd12864_clear(void);
void lcd12864_show_string(u8 x,u8 y,u8 *str);#endif

2.主函数

打开 main.c 文件，代码如下：

/*
实验名称：LCD12864 液晶显示实验（带字库）
接线说明：
实验现象：下载程序后，LCD12864 上显示汉字字符信息
注意事项：
*/
#include "public.h"
#include "lcd12864.h"/*
* 函 数 名 : main
* 函数功能 : 主函数
* 输 入 : 无
* 输 出 : 无
*/
void main(void)
{lcd12864_init();//LCD12864 初始化lcd12864_show_string(0,0,"Hello World!");//第 1 行字符串显示lcd12864_show_string(0,1,"大家好！");//第 2 行字符串显示lcd12864_show_string(0,2,"欢迎使用 51 开发板");//第 3 行字符串显示lcd12864_show_string(0,3,"好好学习天天向上");//第 4 行字符串显示while (1){}}

四、实验现象

使用 USB 线将开发板和电脑连接成功后（电脑能识别开发板上 CH340 串口），把编译后产生的.hex 文件烧入到芯片内，实现现象如下：LCD12864 上显示汉字字符信息。

注意：带字库 LCD12864 液晶要正确插入到 LCD12864 接口位置，插反或差错都会导致显示不正常。如果出现显示看不清，可调节 LCD12864 液晶屏幕背面的可调电位器（一般无需操作）。如果 LCD12864 无法显示，可重启电源或复位。