实验99 字符型LCD1602显示驱动电路设计

实验9字符型LCD显示LCD1602液晶模块是一款最常用、最便宜的工业字符型液晶显示屏，它可以显示16x2个、5x7的点阵字符，模块的字模存储器CGROM(CharacterGeneratorROM)中固化192个常用字符的字模，另外还有8个允许用户自定义的字符存储器CGRAM(CharacterGeneratorRAM)。可以用于少量的自定义图形显示(如汉字)。由于显示单元位间隔和行间隔的存在而导致显示效果不好，因此LCD1602模块主要用于西文、ASCII码字符的显示，该模块拥有1个16引脚的单排插针外接端口。1、实验目的：（1）、掌握字符型LCD的工作原理。（2）、掌握字符型LCD控制器的相关指令。（3）、学习使用FPGA控制LCD。2、背景知识：字符型LCD，一般由三部分组成，包括LCD控制器、LCD驱动器和LCD显示屏。其中，LCD控制器用于与FPGA芯片进行通信，LCD驱动器负责点亮LCD显示屏。实验箱上1602字符型LCD的工作原理、控制指令等。1602能够同时显示16×02（16列2行），即32个字符。引脚图见图3-11-1。具体引脚功能见表3-11-1。图3-11-1LCD1602引脚图VSSVCCV0RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLK12345678910111213141516LCD1602符号功能描述参数取值VSS电源地GNDVCC电源电压4.5V～5.5V,典型值5VV0LCD驱动电压（可调）0V～5VRS寄存器选择输入端RS=0，写操作时，指向指令寄存器；读操作时，指向地址寄存器；RS=1，指向数据寄存器;R/W读写控制输入端R/W=0,读操作；R/W=1.写操作;E使能信号输入端读操作时，高电平有效写操作时，下降沿有效DB0～DB7数据输入输出口数据或指令传送通道BLA背光电源正端+5VBLK背光电源负端0V模式6D7D6D5D4D3D2D1D0PIO[9]PIO[8]PIO[7]TLC5615DinSCKnCSDA2122SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW0PIO[22:15]201819171516PIO[28]PIO[38:31]PIO[10]PIO[14:11]PIO[3:6]LCD1602DBERWRSPIO[29]PIO[30]Clk0Clk1Clk2VCC显示数据缓冲区DDRAM存储待显示的数据，其容量大小决定着模块最多可以显示的字符数目。DDRAM地址与LCD显示屏上的显示位置的对应关系如图3-11-2。也就是如果要在第一行的第三列显示一个字符A，则需要向DDRAM的02H地址中写入字符A。DDRAMaddLine1Line200H01H02H...0DH0EH0FH40H41H42H4DH4EH4FH...123141516...DisplayPosition在字符发生器CGROM中存储了192个常用字符的字模编码，是液晶屏出厂时固化在控制芯片中的，用户不能改变其中的存储内容，只能读取调用，包含有标准的ASCII码、日文字符和希腊文字符。CGROM中存储的字符与地址的关系如图3-11-3所示。例如：要显示字符A，则需要找到存储在CGROM中字符A的地址，即为01000001（0X41H）。用户使用CGRAM存储自己定义的最多8个5×8点阵的图形字符的字模数据。在图3-11-3中地址0X00～0X0F用于存储用户自定义的字符图形(请参见实验教材)提供较为丰富的指令设置，如清屏设置、显示开关、光标开关、显示字符闪烁、光标移位、显示移位等等。(请参见实验教材11条指令)指令9指令码RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0执行周期FCP=250KHz读取忙信号或ACLHBFAC内容（7位）40us功能：读取忙信号BF和地址计数器的内容；BF=0，可以接收数据或指令；BF=1，显示器忙，无法接收3、实验内容与要求实验内容：在1602上分两行显示WELCOMETOCQUPT。第一行从第3列开始显示WELCOMETO，第二行从第5列开始显示CQUPT。4、实验方案采用状态机的设计方法实现。可以定义s1～s6共6个状态，如图3-11-4。S1功能设置S2第一行DDRAM设置S3第一行数据写入S4第二行DDRAM设置S5第二行数据写入S6保持显示reset5、实验步骤及结果实验步骤(略)选择实验箱模式6，具体引脚锁定见表3-11-3。时钟可选择信号F0，选择5Hz，能够看到每一个字符依次送出显示。根据状态机的设定，当所有字符显示完成后将继续保持显示结果不变，如图3-11-5，除非按动清屏按键reset。表3-11-3引脚对应表端口名引脚名引脚号端口名引脚名引脚号clkclk239（F0）lcd_rwRW77lcd_rsRS76lcd_data[7..0]DB7～DB01/2/3/4/85/84/83/80ResetSW086lcd-enE79实验结果6.实验扩展（1）、在1602的第二行第4列开始显示学号，并实现光标的闪烁。（2）、设计一个自定义字符“土”，在1602的第1行第第7列显示。提示：在实验示例的基础上，仍然采用状态机的形式，在图3-11-2中，在状态s1后，添加新的状态，先自定义字符字模，将其存入CGRAM中；然后再从CGRAM中读出字符到显示数据缓冲区DDRAM中显示。（3）、设计在1602上显示一个心型图案，如图3-11-6所示。