LCD原理與控制
一.種類：可分為
1.文字型：已經有內建文字圖形（通常只有英文字母大小寫、阿拉伯數字、標點符號），
只要輸入對應的字形碼（ASCII code），LCD便會將該字的圖形顯示於LCD，可參考課
本第三篇第三章。
2.繪圖型：只能用繪圖的方式將資料顯示於LCD，所以必須先將要顯示文字的圖形依LCD所
需的格式事先存起來，如一個16x15的中文字便需儲存30byte的資料，將此30byte的資
料依序填入LCD即可顯示對應文字圖形，可參考課本第四篇第二章。
3.文字繪圖兩用型：可依使用者需要切換成文字型或繪圖型。
在此我們只討論如何控制文字型LCD
二.原理
下圖為目前市面上常見的文字型LCD基本的方塊圖，
其LCD接腳的功能為
1 |
Vss |
接地（0 V） |
2 |
Vdd |
電源 （+5 V） |
3 |
Vo |
LCD亮度控制（0 V最亮） |
4 |
RS |
暫存器選擇：1 資料 |
5 |
R/W |
讀/寫選擇：1 從LCD讀取資料
0 寫資料給LCD |
6 |
E |
致能LCD，負緣動作 |
7 |
D0 |
LCD 資料線 |
8 |
D1 |
|
9 |
D2 |
|
10 |
D3 |
|
11 |
D4 |
|
12 |
D5 |
|
13 |
D6 |
|
14 |
D7 |
LCD字型編碼表(此圖版權屬張義和，例說89S51-C語言，新文京開發出版社所有)
因為LCD本身並不會發亮，為了使夜間能看清楚LCD內容，某些LCD模組另外提供A、K做為背光用的電源接腳，有些廠商為了控制簡化，已將此兩接腳及相關電路接到LCD的電源腳，所以LCD只要1、2接上電源就LCD背光就會亮。
目前常見控制LCD的晶片最高可控制顯示80個字元，但實際LCD面板尺寸依價錢及使用者需求而有不同的規格，目前市面較常見的規格有16字x2行或20字x2行。
三.控制方法
8051可以透過LCD接腳D0~D7存取命令或資料，接腳RS、R/W依其排列組合可產生下列功能：
RS |
R/W |
功 能 |
0 |
0 |
寫命令到LCD |
0 |
1 |
讀取忙碌旗號和位址計數器AC(記錄目前游標位址)內容 |
1 |
0 |
寫資料到DDRAM(要顯示的文字)或CGRAM(要造字的字形) |
1 |
1 |
從DDRAM或CGRAM讀取資料 |
在寫入狀態(R/W=0)時，當接腳E產生負緣訊號，LCD便將資料線D0~D7取入LCD處理，依照RS設定狀態，
決定此資料為控制命令(RS=0)或是要顯示或造字的資料。
在讀取狀態(R/W=1)時，當接腳E產生負緣訊號，LCD便依照RS設定狀態，將資料從 D0~D7送出來。
PS：8051如何產生負緣訊號給LCD接腳E？
SETB E
CLR E ;where E is the pin of 8051 which connect to LCD
在多數應用的場合中，我們常直接將接腳R/W接地，使其一直處於寫入狀態，這樣8051可節省一隻接腳去控
制它，但以後寫資料或命令給LCD時，需保留足夠的處理時間給LCD（因為無法判斷LCD是否已處理好，且用
讀取LCD忙碌旗號來判斷是否處理完的程式並不會比較好寫），另外游標實際所在的位置也需處理好。
若已知8051與LCD的接法如下圖所定義，將接腳R/W接地，使其處於寫入命令或資料的狀態，這樣在控制時，單晶片可節省
一支接腳，但須注意控制資料及命令寫入之後的延遲時間，寧可時間長一些，以避免LCD在未處裡完成前給予下一筆資料。
;定義接腳名稱
LCDBUS EQU P0 ;LCD位置
RS EQU P2.6
ENABLE EQU P2.7
;----- WRITE 資料 TO LCD --------------
WRDR: SETB RS ;RS=1 => 寫資料到LCD
SETB ENABLE ;E=1
MOV LCDBUS,A
MOV R7,#5 ;等待約10us等8051輸出電壓穩定
DJNZ R7,$
CLR ENABLE ;E=0 => 接腳E產生負緣訊號
MOV R7,#25 ;等待約50us等LCD將資料處理完畢
DJNZ R7,$
RET
;----- WRITE 命令 TO LCD --------------
WRIR: CLR RS ;RS=0 => 寫命令到LCD
SETB ENABLE
MOV LCDBUS,A
MOV R7,#5
DJNZ R7,$
CLR ENABLE
MOV R7,#25
DJNZ R7,$
RET
下表為有關LCD的控制命令表：（詳細說明請參考課本）
命令 |
指令編碼 |
|||||||||
|
RS |
R/W |
DB7 |
DB6 |
DB5 |
DB4 |
DB3 |
DB2 |
DB1 |
DB0 |
1.清除顯示器 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
2.游標歸位 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
X |
3.進入模式設定 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
I/D |
S |
4.顯示器ON/Off控制 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
D |
C |
B |
5.顯示器或游標移動 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
S/C |
R/L |
X |
X |
6.功能設定 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
DL |
N |
F |
X |
X |
7.CGRAM 位址設定 |
0 |
0 |
0 |
1 |
AC5 |
AC4 |
AC3 |
AC2 |
AC1 |
AC0 |
8.DDRAM 位址設定 |
0 |
0 |
1 |
AD6 |
AD5 |
AD4 |
AD3 |
AD2 |
AD1 |
AD0 |
1.清除顯示器
功能：LCD畫面清除，LCD位址計數器AC=0，即游標移到左上角。
範例：
MOV A,#1
CALL WRIR
依照課本說明完成此命令需1.64ms，為安全起見，下達此命令後須等2ms以上，等LCD處理完此命令後，
才能再給LCD下一命令或資料，否則在LCD尚未處理完之前給的任何命令或資料均屬無效。
2.游標歸位
功能：LCD畫面不變，LCD位址計數器AC=0，游標移到左上角。
範例：
MOV A,#00000010B
CALL WRIR
依照課本說明完成此命令需1.64ms，時間較長，可以用第8個命令取代，亦可達到相同效果，
所花時間只要40us。
MOV A,#10000000B ;設定游標移至位址00的地方
CALL WRIR
3.進入模式設定
6. 功能設定
早期的CPU有4位元及8位元2種，這個命令主要是配合不同CPU介面設計，當設定CPU介面為4位元時，
只有DB7~DB4有作用，以後要送8位元資料時，都要將資料拆成2筆4位元資料，再分2次給LCD。目前
CPU都是8位元，LCD也幾乎都是2行的，所以標準命令如下
MOV A,#00111000B ;設定LCD介面長度為8位元，2行，5x7字型
CALL WRIR
(因為需先確定LCD與CPU間的介面形式，所以此命令必須最先執行)
7.CGRAM 位址設定
此命令提供使用者自行造字之功能，若LCD字型編碼表上沒有想顯示的字，使用者可自行造字，最多可
造8個字，此命令共保留6個位元，前3位元表示第n個字(n<=8), 後3位元代表該字的第幾行(共8行，最
後一行要填0)，每一行的資料只有5位元，前3位元沒用到可直接給0或省略不寫，結果相同。
MOV A,#01000000B ;設定寫入字型資料, 從第一字的第一行開始
CALL WRIR
LCD造字範例(此圖版權屬張義和，例說89S51-C語言，新文京開發出版社所有)
以下練習所使用之實驗版，茲節錄控制電路如後。
注意事項：
1.笙泉的82G516執行速度較快，如果將其他8051系列的LCD控制程式移植到82G516上執行，須調整寫入後的延遲時間， 否則可能會無法正常工作。 2.如果要在程式一開始就直接規劃LCD，建議先加一小段延遲程式，否則可能因LCD穩定時間較慢，單晶片在LCD還沒穩 定前所做的規劃是沒有意義的，LCD當然不能正常工作。一般在使用ICE測試時，電源早已啟動，不會有這個問題， 等實際燒錄作測試，需再按RESET才可正常工作時，通常是因為這個原因。
在LCD上顯示時間(時分秒)
注意：為便於觀察，LCD上顯示時間比實際快10倍，請自行調整中斷程式內的參數。
練習：時鐘程式，在LCD上顯示時間，包含小時、分鐘及秒，含分隔符號(冒號:)共8位數(HH:MM:SS)，靠第一行右邊顯示。
按0時，小時加1
按1時，分鐘加1
按2時，秒歸0
上述範例每按一次按鍵調整一次數值，有點不方便，為了調整成按著不放可以時間連續累加，直到接近所要的數值為止，我們可在程式加一段判斷程式，
第一次延遲時間長一點，若按住超過一段時間(程式中是設定成0.8秒)，可連續累加(程式中是設定成0.15秒加1)，各位可自行比較兩個程式不同的地方。
(控制參數命名為RPT，可用搜尋方式尋找)