液晶显示器 ( Liquid Crystal Display,简称 LCD ) 为目前使用最广泛的显示装置之一,诸如计算机、电子仪器、事务机器、电器产品、笔记型电脑等。LED 本身具有发光的能力,但是 LCD 本身不会发光必须藉由外界光线的反射才能看见图像,所以在夜间使用时,需要在 LCD 背面加装光源,称为背光 ( back light ),一般常使用 LED 作为背光元件。LCD 以低电压驱动,消耗功率很小,非常省电,如果要使用 LCD 可以显示大、小写英文字、数字及特殊符号等字型,必须将 LCD 以点阵方式排列,再以扫描驱动电路来使 LCD 工作,因此许多 LCD 制造商将 LCD 与扫描驱动电路组装成模组 ( module ) 来出售,称之为 LCM 模组 ( LCD module,简记为 LCM )。
☛ LCM 接脚说明
LCM 依其功能可分为文字型 ( character type ) 与绘图型 ( graphic type ) 两种,虽然文字型 LCM 可以让使用者自行定义字元,但是没有绘图能力。市面上常见的两列 LCM 包装有 16 字 × 2 列,20 字 × 2 列,40 字 × 2 列等三种,均为 16 脚包装,如果没有背光模组,则是 14 脚包装。下图所示为 16 字 × 2 列 LCM 内部结构,其使用的控制晶片,每个字元大小为 5 × 8 点阵,所以 2 列显示需使用 16 条 ( 8 点 × 2 列 ) 扫描线,而每列 16 字,需有 80 条 ( 5 点 × 16 字 ) 节段控制线。
LCM 的接脚说明如下表所示,有些 LCM 的 VDD 与 VSS 接脚相反,使用前须先测量以免损毁。如果使用指针式三用电表测量,将其切置于 R×10 欧姆档,红棒接 VDD 脚,黑棒接 VSS 脚时,可得一低电阻值,反之为高电阻值。如果使用数位式三用电表测量,则黑棒接 VDD 脚,红棒接 VSS 脚时,可得一低电阻值。大部分文字型 LCM 都是 第 2 脚为 VDD 脚,而第 1 脚为 VSS 脚。
脚位 | 符号 | 输入/输出 ( I/O ) | 功能说明 |
1 | VSS | I | 接地脚 |
2 | VDD | I | +5V 电源 |
3 | Vo | I | 显示明暗对比控制 |
4 | RS | I | RS=0,选择指令暂存器,RS=1,选择资料暂存器 |
5 | R/W | I | RW=0,将资料写入 LCM 中,RW=1,自 LCM 读取资料 |
6 | E | I | 致能 ( enable ) LCM 动作 |
7 | DB0 | I/O | 资料汇流排 ( LSB ) |
8 | DB1 | I/O | 资料汇流排 |
9 | DB2 | I/O | 资料汇流排 |
10 | DB3 | I/O | 资料汇流排 |
11 | DB4 | I/O | 资料汇流排 |
12 | DB5 | I/O | 资料汇流排 |
13 | DB6 | I/O | 资料汇流排 |
14 | DB7 | I/O | 资料汇流排 ( MSB ) |
15 | BLA | I | 背光电源正极 |
16 | BLK | I | 背光电源负极 |
LCM 有三支电源接脚,一为 +5V 电源 VDD,一为地线 VSS,另一为 LCM 驱动电源 Vo。如下图所示,Vo 可由 VDD 与 VSS 间的电压分压取得,当 Vo 愈小时,LCM 明暗对比愈强,反之当 Vo 电压愈大时,LCM 明暗对比愈弱。
☛ LCM 内部记忆体
在 LCM 使用的控制晶片中只有 80 个位元组的显示资料记忆体 ( display data RAM,简称 DD RAM ),因此最多只能显示 80 个字元。显示位置对映表如下所示:
40 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x24 | 0x25 | 0x26 | 0x27 |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x64 | 0x65 | 0x66 | 0x67 |
20 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x10 | 0x11 | 0x12 | 0x13 |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x50 | 0x51 | 0x52 | 0x53 |
16 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x0C | 0x0D | 0x0E | 0x0F |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x4C | 0x4D | 0x4E | 0x4F |
在 Arduino 语言中只需使用 setCursor ( col, row ) 函式设定行号 col 及列号 ( row ) 即可,不用设定实际位址。
☛ 字元产生器
如下表所示 LCM 字形码,包含两个部分:一为内建字形,包含大小写英文字、数字、符号、日文字等共 192 个 5 × 7 字形,字形资料储存在字形产生器唯读记忆体 ( character generator ROM,简称 CG ROM )。另一为自建字形,最多可以自建 8 个 5 × 7 字形,字形资料储存在字形产生器随机存取记忆体 ( character generator RAM,简称 CG RAM )。