單片機與LCD的串行接口設計與實現

0 引言
LCD液晶顯示器件作為智能儀表的信息顯示界面,具有低壓、微功耗、顯示清晰等特點，如今廣泛應用于低功耗型的智能儀器中,本文采用的JM240128A LCD是一款圖形點陣式液晶顯示器,它由控制器T6963C、行驅動器/列驅動器及240×128全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示,也可以顯示15×8個(16×16點陣)漢字。 T6963C的最大特點是具有獨特的硬件初始值設置功能，顯示驅動所需的參數如占空比系數，驅動傳輸的字節數/行及字符的字體選擇等均由引腳電平設置，這樣T6963C的初始化在上電時就已經基本設置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設計上了。
美國Microchip Technology 公司推出的8位PIC系列單片機，采用精簡指令集（RISC）、哈佛總線（Harvard）結構、二級流水線取指令方式，具有實用、低價、指令集小、低功耗、高速度、體積小、功能強和簡單易學等特點。PIC16F774屬于PIC中檔系列單片機的一種，采用14位的RISC指令系統，在保持低價的前提下增加了A/D、內部EEPROM存儲器、比較輸出、捕捉輸入、PWM輸出、I2C和SPI接口、異步串行通信（USART）接口、模擬電壓比較器、LCD驅動、FLASH程序存儲器等許多功能，是一款功能非常強大的微控制器，只要充分利用其內部資源，就能夠在采用很少外圍電路的情況下構成功能完善的系統。
1 LCD模塊與PIC單片機的硬件電路設計
本文中PIC16F774單片機與JM240128A LCD模塊的連接采用間接控制方式，其硬件電路連接如圖１所示。

圖1 PIC16F774單片機與JM240128A液晶顯示模塊的硬件電路連接圖
為了節省PIC單片機有限的I/O口資源，數據傳送采用串行發送方式，通過八位串行輸入/并行輸出移位寄存器74HC164芯片進行數據的串/并轉換，并以并行方式將數據傳送給LCD液晶顯示模塊。圖1中，RA4傳送數據，RA2提供時鐘脈沖，C/D、/RD、/WR控制信號由PIC16F774通過RB3、RB2、RB1直接控制實現。由于集成芯片74HC164是高速器件，因此滿足LCD的刷新速率要求。文中74HC164只用于液晶顯示模塊，所以/CE信號接地就可以了。JM240128A液晶顯示模塊中的V0引腳為液晶驅動電壓，由于模塊內自帶負壓，在圖1中引腳懸空。若需外接負壓，則接至VOUT引腳。
數據串/并轉換采用的８位邊沿觸發式移位寄存器74HC164，是一種高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件兼容。數據通過兩個輸入端（A或B）之一串行輸入，任一個輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入，也可以將兩個輸入端連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，但一定不要懸空。時鐘 （CP）每次由低變高時，數據右移一位輸入到 Q0，Q0 是兩個數據輸入端（A和B）的邏輯與，它在上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。
LCD控制器T6963C含有67個引腳，嵌入到液晶顯示模塊以后，實現了行列驅動以及顯示緩沖區的接口，因此我們只需要將少量的引腳和單片機相連，就能夠實現復雜的中英文及圖形顯示。液晶顯示模塊與單片機的接口電路有直接控制方式和間接控制方式兩種，本文采用后一種控制方式。
T6963C控制器的結構特點及工作原理如下：
T6963C是點陣式液晶圖形顯示控制器，字符字體由硬件設置，可以以圖形方式、文本方式及圖形和文本合成方式進行顯示，以及文本方式下的特征顯示，還可以實現圖形拷貝操作等等，具有內部字符發生器CGROM，共有128個字符，T6963C可管理64K顯示緩沖區及字符發生器CGRAM。并允許MPU隨時訪問顯示緩沖區，甚至可以進行位操作。T6963C的初始化設置一般都由管腳設置完成，因此其指令系統將集中于顯示功能的設置上。T6963C的指令可帶一個或兩個參數，或無參數。每條指令的執行都是先送入參數（如果有的話），再送入指令代碼。內藏T6963C的液晶顯示模塊上已經實現了T6963C與行、列驅動器及顯示緩沖區RAM的接口，同時也已用硬件設置了液晶屏的結構（單、雙屏），數據傳輸方式，顯示窗口長度、寬度等等。
2 LCD模塊與PIC單片機的軟件控制
軟件設計流程圖
PIC單片機與LCD液晶顯示模塊的數據傳送、顯示是通過控制操作T6963C來實現的，軟件程序流程如圖２所示。
2.2 LCD驅動子程序
液晶顯示模塊的系統指令集就是T6963C控制器的指令集。T6963C的指令可帶１個或２個參數，或無參數。液晶顯示器的驅動子程序的功能就是對液晶顯示器進行讀寫操作。