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NOKIA移动电话液晶显示模块LPH7366原理及其应用
摘要：LPH7366是一种低功耗、串行通信接口液晶显示模块，可广泛应用于移动电话或便携式设备的液晶显示系统中。文中介绍了LPH7366显示模块的功能原理及操作方式，给出了基于MCS51单片机的控制软件程序。关键词：液晶显示；移动电话；单片机；LPH7366
１引言
ＬＰＨ７３６６是ＮＯＫＩＡ公司生产的可用于其６１５０、６１００等系列移动电话的液晶显示模块，国内厂家也生产有类似的兼容产品。该产品除应用于移动电话外，也可广泛应用于各类便携式设备的显示系统。与其它类型的产品相比，该模块具有以下特点：
●采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有９条。
●采用多种串行通信协议进行数据通信（如ＭＣＳ５１单片机的串口模式０以及ＳＰＩ等），传输速率高达４Ｍｂｐｓ，可全速写入显示数据，无等待时间。
●可通过导电斑马条连接模块与印制版，而不用连接电缆，用模块上的金属钩可将模块固定到印制板上，因而非常便于安装和更换。
●ＬＣＤ控制器／驱动器芯片已绑定到ＬＣＤ晶片上，模块的体积很小。
●采用低电压供电，正常显示时的工作电流在２００μＡ以下，且具有掉电模式。
ＬＰＨ７３６６的这些特点非常适合于电池供电的便携式通信设备和测试设备中。
２ＬＰＨ７３６６的引脚功能
ＬＰＨ７３６６液晶显示模块采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的ＰＣＤ８５４４芯片为其内部控制器，可在单片ＩＣ上同时实现ＬＣＤ的控制和驱动功能以及ＬＣＤ电源和偏置电压产生功能。该ＩＣ具有很高的集成度，它不需要其它元件就可实现与微处理器的连接与通信。
ＬＰＨ７３６６的引脚功能如下：
ＳＤＩＮ：串行数据输入线；
ＳＣＬＫ：串行时钟输入，速率为０．０～４．０Ｍｂｐｓ；
Ｄ／Ｃ：模式选择，该端为高电平时输入控制命令，为低电平输入显示数据；
ＳＣＥ：芯片使能，低有效；
ＯＳＣ：外部时钟输入端，当使用内部时钟时，该引脚接地；
ＲＥＳ：复位输入端，低电平可复位控制器；
ＶＬＣＤ：ＬＣＤ电源升压电容接入端，接１０μＦ电容可用于产生ＬＣＤ工作电压；
ＶＤＤ１，ＶＤＤ２：电源输入端，电压为２．７～３．３Ｖ；
ＶＳＳ：电源地。
３ＬＰＨ７３６６的设计操作
３．１ＤＤＲＡＭ寻址模式
模块控制器ＰＣＤ８５４４内有４８×８４ｂｉｔ显示数据存储器ＤＤＲＡＭ（ＤｉｓｐｌａｙＤａｔａＲＡＭ），因而具有矩阵式图形显示功能。通过串行接口命令可直接访问该存储器，以更新显示数据。控制器内部处理总线采用８ｂ宽度，因而可通过ＤＤＲＡＭ组成６×８４ｂ的矩阵。整个显示数据区可划分为６行，每行８４个字节。
每个显示数据字节由行地址和列地址共同寻址，行地址范围为Ｙ０～Ｙ５，列地址范围为Ｘ０～Ｘ８３。通过修改行、列地址的指针可访问任意字节的显示数据。此外，ＰＣＤ８５４４内部还设置了地址指针自动增加功能，这样，每次显示数据字节写入后，指针会自动寻址跳到下一字节，从而加快显示速度。地址指针自动增加功能有如下两种模式：
（１）垂直寻址方式（逐列显示模式）
这种寻址模式如图１所示，当寻址控制位Ｖ为１时，每次写入显示数据后，行地址指针Ｙ增１，Ｙ到５后自动清零，列地址Ｘ增１，并寻址到下一列。当寻址到最后一行（Ｙ为５）的最后一列（Ｘ＝８３）时，行、列地址均自动清零，并返回到首行首列；
（２）水平寻址方式（逐行显示模式）
这种寻址模式的示意图如图２所示，与垂直寻址方式类似，当寻址控制位Ｖ为０时，每次写入显示数据后Ｘ增１，当Ｘ为８３后自动清零，Ｙ增１，寻址到下一行。当寻址到最后一行（Ｙ为５）的最后一列（Ｘ＝８３）时，行、列地址均自动清零，并返回到首行首列。
３．２控制指令和数据格式
对液晶控制器的访问分为控制指令和显示数据两种操作模式，两种模式可由Ｄ／Ｃ引脚来控制。当Ｄ／Ｃ为高电平时，表明当前写入的字节是显示数据，当Ｄ／Ｃ为低电平时，表明当前写入的字节是控制指令。在发送每个字节最后一个比特时，可由微处理器读取Ｄ／Ｃ引脚的状态，其工作时序如图３所示。在写入每个显示数据后，地址指针会自动增加，因此在设定了起始指针后，可连续写入显示数据。控制指令和显示数据均由８比特组成，ＭＳＢ位首先发送，在每个ＳＣＬＫ的上升沿，ＳＤＩＮ被采样。
指令和数据可以按任意需要的先后顺序写入。当ＳＣＥ为高时，控制器的串行接口被初始化，此时由于ＳＣＬＫ以及ＳＤＩＮ引脚的变化不会对控制器产生任何作用，因此，串行接口不会消耗电能。由于系统在ＳＣＥ的下降沿使能串行口，因此，在该引脚保持低电平期间，可对串行口进行操作。
３．３模块控制器指令集
ＬＰＨ７３６６模块控制器的指令集分为基本指令集和扩展指令集，可通过修改功能设置控制寄存器中的Ｈ标志位来选择使用的指令集。当Ｈ为０时，选择基本指令集；当Ｈ为１时，选择扩展指令集。但功能设置控制寄存器及写入数据寄存器不受此标志影响。ＬＰＨ７３６６的基本指令集包含下列指令：
（１）设置显示配置；
（２）设置显示存储器ＤＤＲＡＭ的行地址；
（３）设置显示存储器ＤＤＲＡＭ的列地址；
扩展指令集包含下列指令：
（１）设置温度系数；
（２）设置偏置系统；
（３）设置工作电压寄存器。
表１给出了模块控制器指令集标志位的含义，表２是对该指令集的详细描述。该液晶模块的工作电压可由软件设置，其数值依赖于所选择的液晶。模块温度系数、偏置电压的工作原理及设置方法可参见有关参考文献，用户可根据显示的效果进行调整，本文的设置仅作参考。
表1PCD8544指令集标志位说明
位01PD正常模式低功耗模式V水平寻址垂直寻址H基本指令集扩展指令集D和E00白屏01正常显示10全显11反转TC1和TC000温度系数101温度系数210温度系数311温度系数4
表2PCD8544指令集
指令D/C控制字说明D7D6D5D4D3D2D1D0（H=0或1）NOP000000000空操作功能设置000000PDVH低功耗模式，写入模式，指令集选择写数据1D7D6D5D4D3D2D1D0写数据到DDRAM（H=0）保留0000001××不用00001××××显示控制000001D0E显示模式配置设Y地址001100Y2Y1Y0设Y地址，0Y5设X地址01X6X5X4X3X2X1X0设X地址，0X83(H=1)保留000000001不用00000001×000001×××001××××××温度控制0000001TC1TC0设温度系数偏置000010BS2BS1BS0设偏置电压设Vop01VOP6VOP5VOP4VOP3VOP2VOP1VOP0设置液晶工作电压
４与单片机的接口及显示编程
ＬＰＨ７３６６显示模块可与多种串行接口进行通信，下面介绍其与ＭＣＳ５１单片机的通信接口方法。显示模块的电源输入ＶＤＤ１、ＶＤＤ２通常连到一起接到２．７～３．３Ｖ直流电源上，ＶＬＣＤ与电源地之间应接１０μＦ电解电容。使用内部时钟时，应将ＯＳＣ接地。图４所示是单片机与ＬＰＨ７３６６显示模块的接口图。
如果单片机的工作电压为５Ｖ，则需在连接线中串入１００Ω左右的电阻，而如果单片机的工作电压为３Ｖ，则可直接连接。工作时?将单片机串行口设置为模式０，并通过向ＳＢＵＦ寄存器写入数据来完成８位串行数据的发送，ＲＸＤ用以输出串行数据，ＴＸＤ则产生串行时钟，其余控制引脚可利用Ｐ１或Ｐ３口的Ｉ／Ｏ线产生控制信号。以下代码为显示编程范例，运行该程序后?屏幕上可显示大写的‘ＰＨ’字符。
ｄｅｆｉｎｅｕｃｈａｒｕｎｓｉｇｎｅｄｃｈａｒ
ｄｅｆｉｎｅｃｆｌａｇ０ｘ００
ｄｅｆｉｎｅｄｆｌａｇ０ｘ０１
ｄｅｆｉｎｅｓｅｔ_ｘａｄｒ０ｘ８０
ｄｅｆｉｎｅｓｅｔ_ｙａｄｒ０ｘ４０
ｓｂｉｔＳＣＫ＝Ｐ３＾０;
ｓｂｉｔＳＤＩＮ＝Ｐ３＾１;
ｓｂｉｔＳＣＥ＝Ｐ１＾０;
ｓｂｉｔＤＣ＝Ｐ１＾１;
ｓｂｉｔＲＥＳ＝Ｐ１＾２;
ｃｈａｒ_ｔａｂｌｅ[８]＝
{
０ｘ１ｆ,０ｘ０５,０ｘ０７,０ｘ００,／＊字符‘Ｐ＇点阵＊／
０ｘ１ｆ,０ｘ０４,０ｘ１ｆ,０ｘ００,／＊字符‘Ｈ＇点阵＊／
};?
ｍａｉｎ
{
ｕｃｈａｒｉ;
ｕｃｈａｒｘ,ｙ;／＊定义ｘ,ｙ地址指针＊／
ｍｏｄｅ_ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ();
ｘ＝０;
ｙ＝０;
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ，ｓｅｔ_ｘａｄｒ＋ｘ);
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ，ｓｅｔ_ｙａｄｒ＋ｙ);
ｆｏｒ(ｉ＝０;ｉ＜８;ｉ＋＋){
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｄｆｌａｇ,ｃｈａｒ_ｔａｂｌｅ[ｉ]);??
}
}
模式初始化函数
ｖｏｉｄｍｏｄｅ_ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ(ｖｏｉｄ)
{
ＥＳ＝０;
ＲＥＳ＝１;／＊复位液晶控制器＊／；
ＳＣＯＮ＝０ｘ０２;／＊设置串行口为模式０＊／；
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ,０ｘ２１);
／＊ＰＤ＝０,Ｖ＝０,选择扩展指令集＊／
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ０ｘ１０);
／＊设置ＬＣＤ工作电压＊／
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ０ｘ２０);
／＊ＰＤ＝０,Ｖ＝０,选择基本指令集＊／
ｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｃｆｌａｇ０ｘ０ｃ);
／＊设置显示正常的工作模式＊／
}
写入数据字节
ｖｏｉｄｗｒｉｔｅ_ｂｙｔｅ(ｕｃｈａｒｆ,ｕｃｈａｒｂ)
{
ｉｆ(ｆ＝＝０)DＣ＝０;
ｅｌｓｅＤＣ＝１;
ＳＣＥ＝０
ＳＢＵＦ＝ｂ;
ＴＩ＝０;);??
ＳＣＥ＝１
}
５结束语
由于ＬＰＨ７３６６现已可以大量生产，因此?该液晶显示模块的价格非常低廉，而且由于其具有结构紧凑、耗电少、操作简便等特点，因而非常适合于便携式设备的应用和开发。
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