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 )。