单片机与LCD的串行接口设计与实现

0 引言
LCD液晶显示器件作为智能仪表的信息显示界面,具有低压、微功耗、显示清晰等特点，如今广泛应用于低功耗型的智能仪器中,本文采用的JM240128A LCD是一款图形点阵式液晶显示器,它由控制器T6963C、行驱动器/列驱动器及240×128全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示,也可以显示15×8个(16×16点阵)汉字。 T6963C的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能，显示驱动所需的参数如占空比系数，驱动传输的字节数/行及字符的字体选择等均由引脚电平设置，这样T6963C的初始化在上电时就已经基本设置完成，软件操作的主要精力就可以全部用于显示画面的设计上了。
美国Microchip Technology 公司推出的8位PIC系列单片机，采用精简指令集（RISC）、哈佛总线（Harvard）结构、二级流水线取指令方式，具有实用、低价、指令集小、低功耗、高速度、体积小、功能强和简单易学等特点。PIC16F774属于PIC中档系列单片机的一种，采用14位的RISC指令系统，在保持低价的前提下增加了A/D、内部EEPROM存储器、比较输出、捕捉输入、PWM输出、I2C和SPI接口、异步串行通信（USART）接口、模拟电压比较器、LCD驱动、FLASH程序存储器等许多功能，是一款功能非常强大的微控制器，只要充分利用其内部资源，就能够在采用很少外围电路的情况下构成功能完善的系统。
1 LCD模块与PIC单片机的硬件电路设计
本文中PIC16F774单片机与JM240128A LCD模块的连接采用间接控制方式，其硬件电路连接如图１所示。

图1 PIC16F774单片机与JM240128A液晶显示模块的硬件电路连接图
为了节省PIC单片机有限的I/O口资源，数据传送采用串行发送方式，通过八位串行输入/并行输出移位寄存器74HC164芯片进行数据的串/并转换，并以并行方式将数据传送给LCD液晶显示模块。图1中，RA4传送数据，RA2提供时钟脉冲，C/D、/RD、/WR控制信号由PIC16F774通过RB3、RB2、RB1直接控制实现。由于集成芯片74HC164是高速器件，因此满足LCD的刷新速率要求。文中74HC164只用于液晶显示模块，所以/CE信号接地就可以了。JM240128A液晶显示模块中的V0引脚为液晶驱动电压，由于模块内自带负压，在图1中引脚悬空。若需外接负压，则接至VOUT引脚。
数据串/并转换采用的８位边沿触发式移位寄存器74HC164，是一种高速硅门 CMOS 器件，与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件兼容。数据通过两个输入端（A或B）之一串行输入，任一个输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入，也可以将两个输入端连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，但一定不要悬空。时钟 （CP）每次由低变高时，数据右移一位输入到 Q0，Q0 是两个数据输入端（A和B）的逻辑与，它在上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。
LCD控制器T6963C含有67个引脚，嵌入到液晶显示模块以后，实现了行列驱动以及显示缓冲区的接口，因此我们只需要将少量的引脚和单片机相连，就能够实现复杂的中英文及图形显示。液晶显示模块与单片机的接口电路有直接控制方式和间接控制方式两种，本文采用后一种控制方式。
T6963C控制器的结构特点及工作原理如下：
T6963C是点阵式液晶图形显示控制器，字符字体由硬件设置，可以以图形方式、文本方式及图形和文本合成方式进行显示，以及文本方式下的特征显示，还可以实现图形拷贝操作等等，具有内部字符发生器CGROM，共有128个字符，T6963C可管理64K显示缓冲区及字符发生器CGRAM。并允许MPU随时访问显示缓冲区，甚至可以进行位操作。T6963C的初始化设置一般都由管脚设置完成，因此其指令系统将集中于显示功能的设置上。T6963C的指令可带一个或两个参数，或无参数。每条指令的执行都是先送入参数（如果有的话），再送入指令代码。内藏T6963C的液晶显示模块上已经实现了T6963C与行、列驱动器及显示缓冲区RAM的接口，同时也已用硬件设置了液晶屏的结构（单、双屏），数据传输方式，显示窗口长度、宽度等等。
2 LCD模块与PIC单片机的软件控制
软件设计流程图
PIC单片机与LCD液晶显示模块的数据传送、显示是通过控制操作T6963C来实现的，软件程序流程如图２所示。
2.2 LCD驱动子程序
液晶显示模块的系统指令集就是T6963C控制器的指令集。T6963C的指令可带１个或２个参数，或无参数。液晶显示器的驱动子程序的功能就是对液晶显示器进行读写操作。