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【圖】字符型液晶顯示模塊原理及應用詳解
(2023/10/11 18:00:00)
字符型液晶顯示模塊原理及應用詳解
字符型液晶顯示模塊的基本特點

字符型液晶顯示模塊由字符型液晶顯示屏（LCD），控制驅動主電路HD44780及其擴展驅動電路HD44100，少量阻、容元件，結構件等裝配在PCB板上而成。 字符型液晶顯示模塊目前在國際上已經規范化，無論顯示屏規格如何變化，其電特性和接口形式都是統一的。因此只要設計出一種型號的接口電路，在指令設置上稍加改動即可使用各種規格的字符型液晶顯示模塊。
1、液晶顯示屏是以若干個5´8或5´11點陣塊組成的顯示字符群。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一個點的寬度。
2、主控制驅動電路為HD44780（HITACHI）及其他公司全兼容電路，如SED1278（SEIKO EPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NER JAPAN RADIO）。
3、具有字符發生器ROM可顯示192種字符（160個5´7點陣字符和32個5´10點陣字符，見附錄一）
4、具有64個字節的自定義字符RAM，可自定義8個5´8點陣字符或四個5´11點陣字符。
5、具有80個字節的RAM。
6、標準的接口特性，適配M6800系列MPU的操作時序。
7、模塊結構緊湊、輕巧、裝配容易。
8、單+5V電源供電。
9、低功耗、長壽命、高可靠性。
HY字符型液晶顯示模塊特性
一、HY系列接口特性及時序
1、HD44780讀、寫操作（時序見附錄二）
（1） 寫操作（MPU至HD44780）




























































項目
符號
最小值
最大值
單位

使能周期
tcycE
1000
-
ns

使能脈沖寬度
Pweh
450
-
ns

使能升、降時間
Ter,Tef
-
25
ns

地址建立時間
Tas
140
-
ns

地址保持時間
Tah
10
-
ns

數據建立時間
Tdsw
195
-
ns

數據保持時間
Th
10
-
ns

（2） 讀操作（MPU至HD44780）




























































項目
符號
最小值
最大值
單位

使能周期
tcycE
1000
-
ns

使能脈沖寬度
Pweh
450
-
ns

使能升、降時間
Ter,Tef
-
25
ns

地址建立時間
Tas
140
-
ns

地址保持時間
Tah
10
-
ns

數據延遲時間
Tddr
-
320
ns

數據保持時間
Tdhr
10
-
ns


（3） 信號真值表


































RS
R/W
E
功能

0
0
下降沿
寫指令代碼

0
1
高電平
讀忙標志和AC碼

1
0
下降沿
寫數據

1
1
高電平
讀數據

2、接口引腳功能










































































































引腳號
符號
狀態
功 能

1
Vss


電源地

2
Vdd


+5V邏輯電源

3
V0


液晶驅動電源

4
RS
輸入
寄存器選擇1：數據；0：指令

5
R/W
輸入
讀、寫操作選擇1：讀；0：寫

6
E
輸入
使能信號

7
DB0
三態
數據總線（LSB）

8
DB1
三態
數據總線

9
DB2
三態
數據總線

10
DB3
三態
數據總線

11
DB4
三態
數據總線

12
DB5
三態
數據總線

13
DB6
三態
數據總線

14
DB7
三態
數據總線（MSB）

15
LEDA
輸入
背光+5V

16
LEDK
輸入
背光地


注：15、16兩管腳用于帶背光模塊，不帶背光的模塊這兩個管腳懸空不接。

二、HY系列電特性

（1）絕對最大值范圍














































項目
符號
最小值
最大值
備注

電路邏輯電壓
Vdd-Vss
0
7.0V


液晶驅動電壓
Vdd-V0
0
13.5V


輸入電壓
VI
Vss
Vdd


工作溫度


0
-20
-30
+50
+70
+80
常溫型
寬溫型
超寬溫型

存儲溫度


-10
-30
-40
+60
+80
+80
常溫型
寬溫型
超寬溫型

（2）電特性


























































項目
符號
條件
MIN
TYP
MAX
單位

輸入高電壓
VIH


2.2
-
-
V

輸入低電壓
VIL


-
-
0.6
V

輸出高電壓
VOH
IOH=0.2mA
2.4
-
-
V

輸出低電壓
VOL
IOL=1.2mA
-
-
0.4
V

電源電流
IDD


-
0.5
0.2
mA


三、HY系列供電電路（見附錄三）


HY字符型液晶顯示模塊指令集
一、指令集
1、清屏












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 0 0 0 0 0 1

運行時間（250Khz）:1.64ms;
功能：清DDRAM和AC值。

2、歸位












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 0 0 0 0 1 *

運行時間（250Khz）:1.64ms;
功能：AC=0，光標、畫面回HOME位。
3、輸入方式設置












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 0 0 0 1 I/D S

運行時間（250Khz）:40us;
功能：設置光標、畫面移動方式。
其中：I/D=1：數據讀、寫操作后，AC自動增一；
I/D=0：數據讀、寫操作后，AC自動減一；
S=1：數據讀、寫操作，畫面平移；
S=0：數據讀、寫操作，畫面不動；
4、顯示開關控制












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 0 0 1 D C B

運行時間（250Khz）：40us;
功能：設置顯示、光標及閃爍開、關。
其中：D表示顯示開關：D=1為開，D=0為關；
C表示光標開關：C=1為開，C=0為關；
B表示閃爍開關：B=1為開，B=0為關。
5、光標、畫面位移












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 0 1 S/C R/L * *

運行時間（250Khz）：40us;
功能：光標、畫面移動，不影響DDRAM。
其中：S/C=1：畫面平移一個字符位；
S/C=0：光標平移一個字符位；
R/L=1：右移；R/L=0：左移。
6、功能設置












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 0 1 DL N F * *

運行時間（250Khz）：40us;
功能：工作方式設置（初始化指令）。
其中：DL=1，8位數據接口；DL=0，四位數據接口；
N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示；
F=1，5´10點陣字符；F=0，5´7點陣字符。
7、CGRAM地址設置












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0

運行時間（250Khz）：40us;
功能：設置CGRAM地址。A5~A0=0~3FH。
8、DDRAM地址設置












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0
1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

運行時間（250Khz）：40us;
功能：設置DDRAM地址。
N=0，一行顯示A6~A0=0~4FH；
N=1，兩行顯示，首行A6~A0=00H~2FH，
次行A6~A0=40H~67H。
9、讀BF及AC值












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 1
BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0

功能：讀忙BF值和地址計數器AC值。
其中：BF=1：忙；BF=0：準備好。
此時，AC值意義為最近一次地址設置（CGRAM或DDRAM）定義。

10、 寫數據












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

1 0
數 據

運行時間（250Khz）：40us;
功能：根據最近設置的地址性質，數據寫入DDRAM或CGRAM內。

11、 讀數據












RS R/W
DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

1 1
數 據

運行時間（250Khz）：40us;
功能：根據最近設置的地址性質，從DDRRAM或CGRAM數據讀出。


一、直接訪問方式接口電路及驅動程序
直接訪問方式的接口電路如下圖所示：

常溫型模塊V0接VSS，如要調節對比度請參考附圖三

直接訪問方式的驅動子程序如下：
A15=E的選通信號，A9=R/W，A8=RS
COM EQU 20H ；指令寄存器
DAT EQU 21H ；數據寄存器
CW_Add EQU 8000H ；指令口寫地址
CR_Add EQU 8200H ；指令口讀地址
DW_Add EQU 8100H ；數據口寫地址
DR_Add EQU 8300H ；數據口讀地址

1、讀BF和AC值
PRO： PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH ACC
MOV DPTR，#CR_Add ；設置指令口讀地址
MOVX A，@DPTR ；讀BF和AC值
MOV COM，A ；存入COM單元
POP ACC
POP DPL
POP DPH
RET

2、寫指令代碼子程序
PR1： PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH ACC
MOV DPTR，#CR_Add ；設置指令口讀地址
PR11： MOVX A，@DPTR
JB ACC.7，PR11 ；判BF=0？是繼續
MOV A，COM
MOV DPTR，#CW_Add ；設置指令口寫地址
MOVX @DPTR，A ；寫指令代碼
POP ACC
POP DPL
POP DPH
RET

2、寫顯示數據子程序
PR2： PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH ACC
MOV DPTR，#CR_Add ；設置指令口讀地址
PR21： MOVX A，@DPTR
JB ACC.7，PR21 ；判BF=0？是繼續
MOV A，DAT
MOV DPTR，#DW_Add ；設置數據口寫地址
MOVX @DPTR，A ；寫數據
POP ACC
POP DPL
POP DPH
RET
4、讀顯示數據子程序
PR3： PUSH DPH
PUSH DPL
PUSH ACC
MOV DPTR，#CR_Add ；設置指令口讀地址
PR31： MOVX A，@DPTR
JB ACC.7，PR31 ；判BF=0？是繼續
MOV DPTR，#DR_Add ；設置數據口讀地址
MOVX A，@DPTR ；讀數據
MOV DAT，A ；存入DAT單元
POP ACC
POP DPL
POP DPH
RET
二、間接控制方式接口電路及驅動程序
間接控制方式（4位總線）是利用HD44780所具有的4位數據總線的功能，簡化電路接口的一種接口方式。實用電路如下：

常溫型模塊V0接VSS，如要調節對比度請參考附圖三

注：此種接口電路適用4位單片機或8位單片機接口不夠用的情況，因4位數據傳輸時需傳輸兩遍，所以比較麻煩，建議在單片機接口夠用時，還是把8位數據口都接上。


間接控制方式的驅動子程序如下：

RS EQU P3.3 ；寄存器選擇信號

R/W EQU P3.4 ；讀/寫選擇信號

E EQU P3.5 ；使能信號



1、讀BF和AC值



PRO ： PUSH ACC

MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

CLR RS ；RS=0

SETB R/W ；R/W=1

SETB E ；E=1

MOV COM，P1 ；讀BF和AC6-4值

CLR E ；E=0

MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV A，P1 ；讀AC3-0值

CLR E ；E=0

SWAP A ；轉換成8位數據

ANL A，#0FH

ANL COM，#0F0H

ORL A，COM

MOV COM，A ；送入COM單元

POP ACC

RET



2、寫指令代碼子程序

PR1 ： PUSH ACC

CLR RS ；RS=0

SETB R/W ；R/W=1

PR11： MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV A，P1 ；讀BF和AC6-4值

CLR E ；E=0

MOV C，ACC.7 BF->進位位C

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0(讀AC3-0值)

JC PR11 ；判別BF=1？是轉

CLR R/W ；R/W=0

MOV P1，COM ；寫入指令代碼高4位

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

MOV A，COM ；寫入指令代碼低四位

SWAP A

MOV P1，A

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

POP ACC

RET

3、寫顯示數據子程序

PR2 ： PUSH ACC

CLR RS ；RS=0

SETB R/W ；R/W=1

PR21： MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV A，P1 ；讀BF和AC6-4值

CLR E ；E=0

MOV C，ACC.7 BF->進位位C

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0(讀AC3-0值)

JC PR21 ；判別BF=1？是轉

SETB RS ；RS=1

CLR R/W ；R/W=0

MOV P1，DAT ；寫入數據高4位

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

MOV A，DAT ；寫入數據低4位

SWAP A

MOV P1，A

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

POP ACC

RET



4 、讀顯示數據子程序

PR3 ： PUSH ACC

CLR RS ；RS=0

SETB R/W ；R/W=1

PR31： MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV A，P1 ；讀BF和AC6-4值

CLR E ；E=0

MOV C，ACC.7 ；BF->進位位C

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0(讀AC3-0值)

JC PR31 ；判別BF=1？是轉

SETB RS ；RS=1

SETB R/W ；R/W=1

MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV COM，P1 ；讀數據高4位

CLR E ；E=0

MOV P1，#0FFH ；P1置位，準備讀

SETB E ；E=1

MOV A，P1 ；讀數據低4位

CLR E ；E=0

SWAP A ；轉換成8位

ANL A，#0FH

ANL DAT，#0F0H

ORL A，DAT

MOV DAT，A ；數據送入DAT單元

POP ACC

RET



三、應用程序

該程序是根據液晶顯示模塊HY-4002而編制的。其他規格的字符型液晶顯示模塊都適用，僅是地址的改動而已。



示例一 初始化子程序

（1）直接訪問方式下的初始化子程序

INT MOV A，#30H ；此循環必要，不可刪除

MOV DPTR，#CW_Add ；指令口地址設置

MOV R2，#03H ；循環量=3

INT1： MOVX @DPTR,A ；寫指令代碼

LCALL DELAY ；調延時子程序

DJNZ R2，INT1

MOV COM，#38H ；設置工作方式*

LCALL PR1 ；

MOV COM，#01H ；清屏

LCALL PR1

MOV COM，#06H ；設置輸入方式

LCALL PR1

MOV COM，#0FH ；設置顯示方式

LCALL PR1

RET



（2）間接控制方式下的初始化子程序

INT MOV P1，#30H ；工作方式設置指令代碼

CLR RS ；RS=0

CLR R/W ；RW=0

MOV R2，#03H ；循環量=3

INT1 SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

LCALL DELAY ；調延時子程序

DJNZ R2，INT1

MOV P1，#28H ；設置工作方式*

SETB E ；E=1

CLR E ；E=0

MOV COM，#01H ；清屏

LCALL PR1

MOV COM，#06H ；設置輸入方式

LCALL PR1

MOV COM，#0FH ；設置顯示方式

LCALL PR1

RET

注：*工作方式參數根據所使用的字符型液晶顯示模塊的特性而定。

DELAY： MOV R6，#00H ；延時子程序

MOV R7，#00H

DELAY1： NOP

DJNZ R7，DELAY1

DJNZ R6，DELAY1

RET

初始化演示程序

MAIN： MOV SP，#60H

ANL P3，#0C7H

LCALL INT



示例二 字符的寫入方式

HD44780有五種字符寫入方式。演示程序如下：

（1）逐字依次輸入方式演示程序段

MOV COM，#06H

LCALL PR1

MOV COM，#80H

LCALL PR1

MOV DPTR，#TAB

MOV R2，#12

MOV R3，#00H

WRIN： MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR

MOV DTA，A

LCALL PR2

LCALL DELAY

INC R3

DINZ R2，WRIN

SJMP $

TAB： DB 43H，75H，72H，73H，6FH，72H，20H ；Cursor

DB 57F,72H,69H,74H,65H ；write



(2)光標左移輸入方式演示程序段

CL_ENTER: MOV COM,#04H ； 輸入方式設置

LCALL PR1

MOV COM，#90H ； 設置DDRAM 地址

LCALL PR1

MOV DPTR，#TABCL ； 設置字表首地址

MOV R2，#12H ； 循環量設置

CL_1 MOV A，R2

DEC A

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

LCALL DELAY ；演示用延時

DJNZ R2，CL_1

SJMP $

TABCL: DB 43H, 75H, 72H, 73H, 6FH, 72H, 20H ；Cursor

DB 4CH, 65H, 66H, 74H, 20H ；Left

DB 53H, 63H, 72H, 6FH, 6CH,6CH ；Scroll

（3）光標右移輸入方式演示程序段

CR_ENTER: MOV COM,#06H ； 輸入方式設置

LCALL PR1

MOV COM，#80H ； 設置DDRAM 地址

LCALL PR1

MOV DPTR，#TABCR ； 設置字表首地址

MOV R2，#13H ； 循環量設置

MOV R3，#00H

CL_1 MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

INC R3

LCALL DELAY ；演示用延時

DJNZ R2，CR_1

SJMP $

TABCR: DB 43H, 75H, 72H, 73H, 6FH, 72H, 20H ；Cursor

DB 52H, 69H, 67H, 68H, 74H，20H ；Right

DB 53H, 63H, 72H, 6FH，6CH，6CH ；Scroll



(4)畫面左滾動輸入方式演示程序段

L_ENTER: MOV COM,#07H ； 輸入方式設置

LCALL PR1

MOV COM，#90H ； 設置DDRAM 地址

LCALL PR1

MOV DPTR，#TABL ； 設置字表首地址

MOV R2，#0BH ； 循環量設置

MOV R3，#00H

L_1 MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

INC R3

LCALL DELAY ；演示用延時

DJNZ R2，L_1

SJMP $

TABL: DB 4CH, 65H, 66H, 74H，20H ；Left Scroll

DB 53H, 63H, 72H, 6FH，6CH，6CH

(5) 畫面右滾動輸入方式演示程序段

R_ENTER: MOV COM,#05H ； 輸入方式設置

LCALL PR1

MOV COM，#90H ； 設置DDRAM 地址

LCALL PR1

MOV DPTR，#TABR ； 設置字表首地址

MOV R2，#0CH ； 循環量設置

R_1 MOV A，R2

DEC A

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

LCALL DELAY ；演示用延時

DJNZ R2，R_1

SJMP $

TABR: DB 52H, 69H, 67H, 68H，74H，20H ；Right Scroll

DB 53H, 63H, 72H, 6FH，6CH，6CH



示例三 建立自定義字符庫

字符型液晶顯示模塊允許用戶在HD44780片內CGRAM內（64個字節00H-3FH）自建立8個5×8點陣的字符。建立自定義字符庫的子程序如下：

CG_WRITE: MOV COM,#40H ；設置CGRAM地址

LCALL PR1

MOV R2，#64 ；循環量設置

MOV R3，#00H

MOV DPTR，#CGTAB ；設置字模數據首地址

CG1： MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR

MOV DAT，A

LCALL PR2

INC R3

DZNJ R2，CG1

RET

CGTAB： DB 08H，0FH，12H，0FH，0AH，1FH，02H，02H ；“年”代碼=00H

DB 0FH，09H，0FH，09H，0FH，09H，11H，00H ；“月”代碼=01H

DB 1FH，11H，11H，1FH，11H，11H，1FH，00H ；“日”代碼=02H

DB 11H，0AH，04H，1FH，04H，1FH，04H，00H ；“$”代碼=03H

DB 0EH，00H，1FH，0AH，0AH，0AH，13H，00H ；“元”代碼=04H

DB 18H，18H，07H，08H，08H，08H，07H，00H ；“℃”代碼=05H

DB 04H，0AH，15H，04H，04H，04H，04H，00H ；“↑”代碼=06H

DB 17H，15H，15H，15H，15H，15H，17H，00H ；“10”代碼=07H



自定義字符顯示演示程序段

LCALL CG_WRITE ；調建立自定義字符子程序

MOV COM,#80H ；設置DDRAM地址

LCALL PR1

MOV DPTR，#TABDY ；設置字表首地址

MOV R2，#18 ；循環量設置

MOV R3，#00H

L00P1 MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

INC R3

DZNJ R2，L00P1

MOV COM,#0C0H ；設置DDRAM地址

LCALL PR1

MOV R2，#18 ；循環量設置

L00P2 MOV A，R3

MOVC A，@A+DPTR ；取字符代碼

MOV DAT，A

LCALL PR2 ；寫數據

INC R3

DZNJ R2，L00P2

SJMP $

TABDY： DB 4DH, 44H, 4CH, 53H，34H，30H，32H，36H，36H

DB 20H, 03H, 32H, 35H，35H，2EH，30H，30H，04H

DB 31H, 39H, 39H, 37H，00H，37H 01H，31H，02H

DB 20H, 54H, 3DH, 33H，35H，05H，06H，20H，07H

功能設置指令參數N，F值及顯示RAM地址對應表

















































































規格
型號
N F
行
1 2.. 8 9 10..16 17..20 21.. 24 25..40

8´1


0 0

1
00 01..07

16´1


1 0
1
00 01..07 40 41..47

16´2


1 0
1
2
00 01..07 08 09..0F
40 41..47 48 49..4F

16´4


1 0
1
2
3
4
00 01..07 08 09..0F
40 41..47 48 49..4F
10 11..17 18 19..1F
50 51..57 58 59..5F

20´1


0 0
1
00 01..07 08 09..0F 10..13

20´2


1 0
1
2
00 01..07 08 09..0F 10..13
40 41..47 48 49..4F 50..53

20´4


1 0
1
2
3
4
00 01..07 08 09..0F 10..13
40 41..47 48 49..4F 50..53
14 15..1B 1C 1D..23 24..27
54 55..5B 5C 5D..63 64..67

24´2


1 0
1
2
00 01..07 08 09..0F 10..13 14..17
40 41..47 48 49..4F 50..53 54..57

40´2


1 0
1
2
00 01..07 08 09..0F 10..13 14..17 18..27
40 41..47 48 49..4F 50..53 54..57 58..67

40´4
這是雙片控制器工作，1、2行和3、4行分別由一個控制器所控制
1 0
1
2
3
4
00 01..07 08 09..0F 10..13 14..17 18..27
40 41..47 48 49..4F 50..53 54..57 58..67
00 01..07 08 09..0F 10..13 14..17 18..27
40 41..47 48 49..4F 50..53 54..57 58..67

附錄一：HD44780的內部字符集

提示:點擊查看圖片
附錄二：HY系列產品時序圖
Flgure1 寫時序圖(MPU寫數據到LCD-II)


Flgure2 讀時序圖(MPU從LCD-II讀數據)

附錄三：HY系列產品供電電路

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