利用單片機(jī)的端口地址實現(xiàn)對液晶顯示器的控制

在許多使用單片機(jī)控制的場合，為改善人機(jī)界面，經(jīng)常要使用液晶顯示器顯示控制機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)及各種參數(shù)信息以供操作人員作出決策，由于液晶顯示器是一個低速器件，加上它對接口的要求比較特殊，使得單片機(jī)對它的控制變得較為煩瑣，從而占用了許多機(jī)器時間。在我們研制的數(shù)字錄音機(jī)中使用了一塊16×2的字符型液晶顯示器，由于單片機(jī)不斷地更新液晶顯示器上的顯示信息，同時又要處理語音數(shù)據(jù)，所以節(jié)約機(jī)器時間顯得尤為重要，為此我們采用以端口地址來區(qū)分命令的方法，成倍地節(jié)約了單片機(jī)對液晶操作的時間。

1. 硬件接口原理

在筆者所設(shè)計的系統(tǒng)中使用的16×2字符型液晶顯示器為南京國顯電子公司生產(chǎn)，它與8031單片機(jī)的典型連接電路如圖1所示，模塊引腳功能如表1所列，此液晶顯示器的連接電路與一般接口電路的不同之處在于：對液晶的操作是在加到讀寫選擇引腳R/W及指令數(shù)據(jù)選擇引腳RS上的兩信號穩(wěn)定tAS (tAS>140ns)時間后，在片選信號E上再施加一個正向脈沖信號，在這一脈沖下降沿的數(shù)據(jù)為有效數(shù)據(jù)，而一般接口電路是片選信號在整個操作過程中均有效。液晶顯示器的讀寫時序如圖2所示。

在圖1所示的典型電路中，按圖2的時序要求對液晶顯示器進(jìn)行寫操作時，首先要在P2.5、P2.6送出一個狀態(tài)指示信號，表明將要進(jìn)行的操作，然后在 P1口上送出所寫的數(shù)據(jù)(命令)，然后使P2.7變高、再變低，這樣共需4條指令和4個指令周期。為節(jié)約時間，我們用了地址區(qū)分狀態(tài)的方法，具體電路見圖 3。

采用圖3電路時，其寄存器的選擇功能如表2所列。

為確定圖3所示電路是否能滿足液晶顯示器的時序要求，我們需進(jìn)一步分析由 8051的讀寫時序而產(chǎn)生的RS、R/W、E信號的時間關(guān)系。圖4為其時序圖，從圖中可以看出：寫操作的時序及由此而產(chǎn)生RS、R/W、E及數(shù)據(jù)的時間關(guān)系(8051工作頻率為12MHz,故一個時鐘周期約為83ns)為：

地址建立時間tAS=4T(約332ns)；允許脈沖寬度PWEH=6T(約498ns)；

地址保持時間tAH=2T(約166ns)；

數(shù)據(jù)建立時間tDSW=7T(約580ns)；

而液晶顯示器要求tAS≥140ns，PWEH≥450ns，tAH≥10ns，tDSW≥195ns，因此均可滿足要求。

對讀周期的分析也可以得到同樣的結(jié)論，采用該改進(jìn)電路后，對液晶的任何操作都可用一條MOVX指令完成，在此電路中ADDRESS=0000H表示寫指令寄存器；ADDRESS=08XXH表示讀忙標(biāo)志和地址計數(shù)器；ADDRESS=04XXH表示寫數(shù)據(jù)寄存器；ADDRESS=0CXXH表示讀數(shù)據(jù)寄存器。因此指令的執(zhí)行時間是2個機(jī)器周期，比圖1電路節(jié)約了一半的時間，當(dāng)對液晶顯示器的操作比較頻繁時，節(jié)約的時間是相當(dāng)可觀的。

2.軟件示例程序?qū)Ρ?/p>

2.1 典型應(yīng)用程序
　　采用典型應(yīng)用電路(圖1)的“寫命令”程序如下：
　　mov p1,＃command　；將命令內(nèi)容準(zhǔn)備好
　　setb p2.5
　　clr p2.6 　；開始發(fā)送
　　setb p2.7
　　clr p2.7
　　setb p2.6　 ；發(fā)送完畢
　　…

共需4個機(jī)器周期

2.2 改進(jìn)應(yīng)用程序

采用改進(jìn)應(yīng)用電路(圖3)的“寫命令”程序如下：
　　commamd－ wr equ ＃0000h
　　…
　　mov dptr,command－wr　；＃0000 表示將執(zhí)行“命令寫”操作
　　mov a,＃command 　；將命令內(nèi)容準(zhǔn)備好
　　movx @dptr,a 　　 ；發(fā)送命令

只需一條movx指令，2個機(jī)器周期