周卓然，徐道連，斯蕓蕓，鄧?yán)^坤，刑 磊

(重慶大學(xué) 光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030)

隨著電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)越來越重視人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的人性化，而其中的液晶顯示屏由于其顯示質(zhì)量高、沒有電磁輻射、可視面積大、體積較小、功率消耗小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)了多種性能優(yōu)良且成本很低的單片機(jī)品種[1]，PIC系列單片機(jī)就是其中之一。在工程應(yīng)用當(dāng)中，低功耗的PIC16F877可在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下減低成本。因此，本文提出了一種基于PIC16F877和RA8835實(shí)現(xiàn)的低成本液晶顯示方案。

1 液晶控制器RA8835模塊結(jié)構(gòu)

本文采用的液晶顯示器型號為JRD320240B，其以功能強(qiáng)大的RA8835作為控制器。適配Intel8080系列和M6800系列MPU的兩種操作時(shí)序電路，通過硬件設(shè)置，可選擇二者之一，本文選擇Intel8080時(shí)序。JRD320240B具有4 bit顯示數(shù)據(jù)線，傳輸數(shù)據(jù)迅速；具有強(qiáng)大的作圖功能；支持文本顯示、圖形顯示以及圖形和文本混合顯示；具備簡捷的MPU接口和功能齊全的控制指令集。

RA8835是臺灣瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片，內(nèi)含功能強(qiáng)大的I/O緩沖器，價(jià)格低廉，可完全兼容SED1335控制器。RA8835的指令功能豐富，采用4 bit數(shù)據(jù)并行發(fā)送，可支持文字和圖形的混合顯示，并可將文字和圖形的三層重疊顯示、水平及垂直卷動等動態(tài)效果呈現(xiàn)在液晶屏上[2]。

本設(shè)計(jì)中，RA8835與PIC16F887單片機(jī)連接的主要接口控制引腳(Intel8080時(shí)序下)[3]如下：

DB0～DB7：三態(tài)數(shù)據(jù)總線，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳送與接收；

CS：片選信號，低電平有效，MCU訪問 RA8835時(shí)，低電平有效；

RD：當(dāng)為8080時(shí)序時(shí)，該引腳為讀操作信號；

WR：當(dāng)為8080時(shí)序時(shí)，該引腳為寫操作信號；

A0：I/O緩沖器選擇信號，當(dāng) A0為 0時(shí)，寫數(shù)據(jù)參數(shù)和讀忙標(biāo)志，當(dāng)A0為1時(shí)，寫指令代碼和讀數(shù)據(jù)；

RES：復(fù)位信號，低電平有效，每次重新啟動 RA8835時(shí)，需要使用指令SYSTEMSET；

SEL1、SEL2：為低電車時(shí)，選擇 Intel8080時(shí)序(模塊上 R24接 0 Ω 電阻，R25為空)。

2 PIC16F887與RA8835的接口電路設(shè)計(jì)

MCU采用 PIC16F877，PIC16F877是一款 8 bit單片機(jī)，采用納瓦技術(shù)的28位引腳的8 bit CMOS閃存單片機(jī)，其具有指令少、執(zhí)行速度快等優(yōu)點(diǎn)，主要是因?yàn)镻IC系列單片機(jī)與采用CISC(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī))的單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上不同，PIC系列單片機(jī)采用了哈佛結(jié)構(gòu)。同時(shí)，PIC單片機(jī)的功耗也比同類型的單片機(jī)要低。

圖1 PIC16F877與RA8835的接口電路圖

由于采用8080時(shí)序，因此將SEL1和SEL2都置為0。PIC16F877與RA8835的接口電路如圖1所示。

接口引腳設(shè)置如下：/WR(4)腳接到單片機(jī) RCO(32)腳上，/RD(5)腳 接到 RA6(31)腳上，CE 接到 RA7(30)腳上，A0(7)腳接到 RE2(27)上，復(fù)位引腳 RST(8)接到 RE1(26)上，數(shù)據(jù)線 DB0～DB7 分 別接到 RE0(25)、RA5(24)、RA4(DB2)、RA2(21)、RA1(20)、RA0(19)、RB5(15)、RB4(14)引腳上。

設(shè)置8080時(shí)序下，讀寫時(shí)序操作時(shí)序圖如圖2所示，接口信號的組合功能如表1所示。

圖2 8080讀寫時(shí)序圖

表1 8080接口信號組合功能

通過設(shè)置不同的讀寫時(shí)序，寫入不同的指令和數(shù)據(jù)。

圖3 RA8835驅(qū)動程序流程圖

3 驅(qū)動程序設(shè)計(jì)

液晶顯示器JRD320240B為動態(tài)驅(qū)動結(jié)構(gòu)。對模塊的初始化是模塊進(jìn)行顯示之前的必要工作，包括初始化完成參數(shù)的設(shè)置，驅(qū)動程序包括系統(tǒng)設(shè)置，寫入指令和數(shù)據(jù)，之后就可以方便實(shí)現(xiàn)漢字、字符和圖形的顯示，RA8835驅(qū)動程序流程如圖3所示。

3.1 初始化程序設(shè)置

系統(tǒng)初始化設(shè)置程序如下：

其中需要注意的是，由于JRD320240B自帶的160種5×7點(diǎn)陣字體的字符字體較小，不符合設(shè)計(jì)需求[5]，因此，需要向里面寫入 8×16點(diǎn)陣的 0～99的字體以及 16×16點(diǎn)陣的三種不同的顯示狀態(tài)的字符。由于不是調(diào)用內(nèi)部字符，因此需要將OYLAY，即顯示合成方式中的OY位設(shè)為1，即圖形合成方式。所以LYLAY需要寫入0x5b。

3.2 讀寫程序設(shè)置

初始化之后，向總線上寫入一個(gè)指令：

通過忙標(biāo)志(BF)檢測RA8835是否空閑，如果BF位為0，就往總線上發(fā)送一個(gè)8 bit的數(shù)據(jù)并將其顯示。

4 液晶顯示界面

設(shè)計(jì)了一個(gè)可以顯示0～99數(shù)字的界面，這100個(gè)數(shù)字顯示100個(gè)設(shè)備端口接口號，通過單片機(jī)可以讀入不同接口的號碼，同時(shí)設(shè)計(jì)了三種不同的狀態(tài)符號來顯示不同接口對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，三種符號及其定義分別為：“X”表示設(shè)備已經(jīng)連上但工作異常，需要檢查；“”表示設(shè)備已經(jīng)連上并且正常；“≠”表示該設(shè)備未連接到檢測設(shè)備上。

而 0～99的 8×16點(diǎn)陣以及三種 16×16點(diǎn)陣的狀態(tài)符號則通過液晶點(diǎn)陣造字軟件直接生成點(diǎn)陣代碼。

為此，本文設(shè)計(jì)了兩個(gè)函數(shù)，一個(gè)用來顯示設(shè)備單元號 void LcdTextGraphic(void)，另一個(gè)用來顯示不同設(shè)備單元的狀態(tài)unsigned char LcdSymbolGraphic(unsigned char num，unsigned char symbol)，num 的范圍為 0～99，通過調(diào)用不同的設(shè)備號，可以看到顯示的設(shè)備狀態(tài)。其函數(shù)如下：

由于JRD320240B是320×240點(diǎn)陣，而本設(shè)計(jì)最大顯示的是 99#：，加上一位狀態(tài)位，所以一行可以顯示8個(gè)字，一共顯示13行即可顯示完。

在調(diào)試的時(shí)候，要注意背光電壓大小，JRD320240B數(shù)據(jù)手冊上給出的背光電壓大小為5 V～30 V，但在調(diào)試過程中，調(diào)到24 V時(shí)屏幕才能顯示出字體，在24 V以下完全看不到字體。

液晶顯示程序流程圖如4所示。

RA8835液晶控制器的控制能力強(qiáng)，顯示速度也很快，本文探討了基于PIC16F877單片機(jī)和RA8835液晶控制器的液晶顯示界面的設(shè)計(jì)方法，給出了對RA8835進(jìn)行有效控制的具體接口電路及驅(qū)動程序。本系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過實(shí)際的工程測試，證明其性能穩(wěn)定、設(shè)計(jì)的界面簡潔，很符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)為相關(guān)型號的液晶顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一種可借鑒的方法。

[1]鄧亞平，賈顥.基于C8051F021和 RA8835的液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].新特器件應(yīng)用，2009，11(9)：12-16.

[2]李廣麗，王躍存.液晶控制RA8835與單片機(jī)的借口設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶，2008，15(8)：14-15.

圖4 液晶顯示程序流程圖

[3]RAiOTchnologyInc. RA8835 dotmatrix LCD controller specification.www.ratio.com.tw， 2007， 2008.

[4]Microchop公司.www.microchip.com.2011-04-01.

[5]重慶群鶴電子公司.JRD320240液晶顯示模塊使用手冊.