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基于FM12232A液晶顯示控制實驗
1. 實驗目的（1）學習及掌握FM12232A LCD模塊工作原理。 （2）學習及掌握單片機與FM12232A接口電路連接。 （3）學習及掌握單片機控制FM12232A顯示程序的設計方法。 2. 實驗設備（1）ZY15MCU12BC2單片機實驗開發裝置一臺。 （2）PC 系列微機及相關軟件。 3. 實驗內容及要求（1）同實驗一。 （2）同實驗一。 （3）FM12232A LCD顯示器內部結構及原理。 點陣式液晶顯示模塊FM12232A具有功耗低、供應電壓范圍寬、顯示信息量大、壽命長、不產生電磁輻射污染等特點，廣泛應用于移動通信、儀器儀表、家用電器等領域。 FM12232A模塊由一塊12232 LCD顯示屏（由左、右半屏6116組成）、2片SED1520列驅動芯片（分別驅動左、右顯示屏）以及控制電路構成，其中控制電路包括：指令寄存器（IR）、數據寄存器（DR）、忙標志（BF）、顯示控制觸發器（DFF）、顯示RAM（DD RAM）、XY地址計數器等單元。FM12232A顯示屏有16個行驅動輸出和61個列驅動輸出，驅動占空比可設置為1/16或1/32，并可外接驅動IC擴展驅動。FM12232A模塊具有與68系列或80系列相適配的MPU接口功能，并有專用的指令集，可完成文本顯示或圖形顯示。圖4-20為FM12232A模塊邏輯結構圖。 圖4-20 FM12232A模塊內部邏輯結構圖 【指令寄存器（IR）：】存儲CPU寫入的指令碼。當A0 = 0時，CPU寫入的指令碼存入IR中。 【數據寄存器（DR）：】存儲CPU寫入的顯示數據8位點陣碼。當A0 = 1時，DR中8位點陣碼寫入對應的DD RAM單元，并且DD RAM的Y地址計數器自動加1指向下一個單元，DR和DDRAM之間的傳送是FM12232A模塊內部自動執行的。 【忙標志（BUSY）：】 BUSY為FM12232A工作狀態標志。BUSY = 1 ，FM12232A為內部操作狀態，此時FM12232A禁止接收外部指令和數據；BUSY = 0 ，FM12232A為準備狀態，此時FM12232A允許接收外部指令和數據。 【顯示控制觸發器（DFF）：】DFF觸發器用于控制FM12232A顯示屏的開、關。DFF = 0，FM12232A開顯示屏，此時DDRAM中顯示碼送入顯示屏顯示；DFF = 1，FM12232A關顯示屏。 【顯示RAM（DD RAM）：】顯示RAM 為DD RAM結構，主要功能為存儲左、右兩個顯示屏顯示數據的點陣碼， DD RAM共有4頁×8行×80列（只有前61列有效） = 2560位（320字節）RAM緩沖區，每一列包含的8行對應一個點陣碼字節，RAM中1位二進制數值控制顯示屏上一個像素點的亮與暗，“1”控制像素點亮、“0”控制像素點暗。DD RAM單元地址與點陣碼顯示位置關系見表4-1 DD RAM地址表。 表4-1 DD RAM地址表 【XY地址計數器：】XY地址計數器為9位計數器，作為DD RAM的地址指針。其中高3位為X地址計數器，用作DD RAM的頁指針（0~7），僅用0~3；低6位為Y地址計數器，用作DD RAM的列指針（0~63）僅用0~60。 【Z地址計數器：】Z地址計數器為6位計數器，用于顯示行掃描同步，Z地址計數器具有循環計數功能，FM12232A復位后，Z地址計數器值為0。 （4）FM12232A 內部指令格式描述。 FM12232A 有專用的指令集，共有14條指令，指令包括控制信號A 0、 和8位命令字，其格式描述如下： ⒈ 顯示開關控制指令（DISPLAY ON/OFF）： 功能：該指令用于開/關屏幕顯示，指令執行時不改變DD RAM中的內容，也不影響內部狀態。由D值確定，D = 0，開顯示（DISPLAY ON）；D = 1，關顯示（DISPLAY OFF）。 開顯示指令碼：AFH；關顯示指令碼：AEH。如果在顯示關閉的狀態下選擇靜態驅動模式，那么內部電路將處于安全模式。 ⒉ 設置顯示起始行指令（Display start line set）： 功能：執行該命令后，所設置的行將顯示在屏幕的第1行。起始行由A 4 ~ A 0指定，范圍：00000 ~ 11111（0 ~ 31）。可以是0 ~ 31范圍內任意一行。 行地址計數器具有循環計數功能，用于顯示行掃描同步，當掃描完一行后自動加一。 起始行指令碼：C0H ~ DFH。 ⒊ 設置顯示頁地址指令（Page Address set）： 功能：該指令用于設置DD RAM頁地址。當CPU要對DD RAM進行讀寫操作時，首先要設置頁地址和列地址。本指令不影響顯示。 DD RAM的頁地址，由A 1 A 0指定，范圍：00 ~ 11（0 ~ 3）。 頁地址指令碼：B8H ~ BBH。 ⒋ 設置顯示列地址指令（Column Address set）（Y地址）： 功能：該指令用于設置DD RAM中的列地址，列地址由A 6 ~ A 0指定，范圍：000000 ~ 1001111（0 ~ 79），列地址指令碼：00H ~ 4FH。當CPU要對DD RAM進行讀、寫操作前，首先要設置頁地址和列地址。執行讀、寫命令后，列地址會自動加1，直到達到50H才會停止，但頁地址不變。 ⒌ 讀狀態指令（Status Read）： 功能：該指令用于檢測模塊內部狀態。 BUSY為忙信號位：BUSY = 1，內部操作狀態，禁止接收外部指令和數據； BUSY = 0，空閑狀態，允許接收外部指令和數據。 ADC為顯示方向位：ADC = 0，反向顯示；ADC = 1，正向顯示。 ON/OFF顯示屏開/關狀態位：ON/OFF = 0，打開顯示屏，ON/OFF = 1，關閉顯示屏。 RST復位狀態位：RST = 0，正常工作；RST = 1，模塊內部復位初始化狀態，此時禁止接收外部指令或數據。 ⒍ 寫顯示數據指令（Write Display Data）： 功能：該指令將8位點陣碼數據寫入DD RAM對應單元，D7 ~ D0為8位點陣碼數據，指令執行后，列（Y）地址自動加1，所以可以連續將點陣碼數據寫入DD RAM而不用重新設置列地址。 ⒎ 讀顯示數據指令（Read Display Data）： 功能：該指令讀出由頁地址和列地址指定的DD RAM單元內8位點陣碼數據，D7 ~ D0為DD RAM對應單元的8位點陣碼。當“讀-修改-寫”模式關閉時，每執行一次讀指令，列地址自動加1，因此，可以連續從DD RAM讀出數據而不用設置列地址。 注意：設置完列地址后，首次讀顯示數據前必須執行一次空的“讀顯示數據”操作。這是因為設置完列地址后，第一次讀數據時，出現在數據總線上的數據是列地址而不是要讀出的點陣碼數據。 ⒏ 設置列序方向指令（ADC Select）： 功能：該指令設置DD RAM中的列地址與段驅動輸出的對應關系，由D值確定。 設置D = 0時，正向；D = 1時，反向。 列序正向顯示指令碼：A0H ；列序反向顯示指令碼：A1H。 ⒐ 設置占空比指令（Duty Ratio Select）： 功能：該指令設置驅動占空比，由D值確定。 設置D = 1時，占空比為1/32；D = 0時，占空比為1/16。 設置驅動占空比指令碼：A9H （1/32），A8H（1/16）。 ⒑ 靜態驅動開/關設置指令（Static Drive On/Off Select）： 功能：該指令設置驅動方式，由D值確定。 D = 0，正常驅動顯示；D = 1，靜態驅動顯示。 在靜態顯示時，執行關、閉顯示指令，內部電路將被置為安全模式。 設置正常驅動顯示指令碼：A4H ；設置靜態驅動顯示指令碼：A5H。 ⒒ “讀-修改-寫”模式設置指令（Read Modify Write Select）： 功能：執行該指令以后，每執行一次寫數據指令列地址自動加1；但執行讀數據指令時列地址不會改變。這個狀態一直持續到執行“END”指令。 注意：在“讀-修改-寫”模式下，除列地址設置指令之外，其他指令照常執行。 設置“讀-修改-寫”模式指令碼：E0H。 ⒓ END指令： 功能：該指令關閉“讀-修改-寫”模式，并把列地址指針恢復到打開“讀-修改-寫”模式前的位置。 設置END指令碼：EEH。 ⒔ 復位指令（Reset）： 功能：該指令使模塊內部初始化。 初始化內容：① 設置顯示初始行為第1行； ②頁地址設置為第3頁。 復位指令對顯示RAM沒有影響。設置復位指令碼：E2H。 ⒕ 安全模式設置指令（Power Save set）： 功能：該指令為雙命令。 設置安全模式（低功耗模式）的方法：① 關閉顯示（指令碼：AEH）；② 打開靜態顯示（指令碼：A5H）。 關閉安全模式的方法：① 打開顯示（指令碼：AFH）；② 關閉靜態顯示（指令碼：A4H）。 安全模式下的內部狀態： ① 停止LCD驅動；② Segment和Common輸出Vdd電平；③ 停止晶體震蕩并禁止外部時鐘輸入，晶振輸入OSC2引腳處于不確定狀態；④ 顯示數據和內部模式不變。 （5）FM12232A 外部引腳及工作參數。 FM12232A模塊外部引腳及功能描述見表4-2所示： 表4-2 FM12232A引腳及功能描述表 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 數據/命令選擇信號， A0=“H”，數據線DB7~ DB0為顯示數據信號 A0=“L”，數據線DB7~ DB0為命令字/狀態字 | | | | | | | | | | | | 讀/寫選通信號， =“L”，寫操作 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
FM12232A模塊特性參數描述如表4-3所示： 表4-3 FM12232A特性參數描述表 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
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（6）FM12232A LCD顯示器接口。 FM12232A模塊接口信號包括：8位三態數據總線D7 ~ D0、片選信號 和 、讀寫控制信號、數據/命令選擇信號A0等，ZY15MCU12BC2單片機實驗開發裝置中單片機通過可編程并行接口芯片8255A實現對FM12232A模塊的顯示驅動控制，圖4-21為FM12232A與8255A的接口電路圖。 根據圖4-21電路可知，單片機通過可編程并行接口芯片8255A的PA和PC端口控制FM12232A工作。PA口接FM12232A數據總線DB7~DB0（圖中為D7~D0），輸出顯示數據點陣碼以及讀、寫FM12232A狀態/命令字；PC口接FM12232A相關控制信號：PC2接引腳：PC2 =“0”，寫操作。PC6、PC3接片選信號和引腳：PC6 =“0”，PC3 =“0”，控制2片SED1520驅動左、右顯示屏顯示。PC7接A0引腳：PC7 =“1”，數據線DB7~ DB0為顯示數據信號； 圖4-21 FM12232A與8255A接口電路圖 PC7 =“0”，數據線DB7~ DB0為命令字/狀態字。PC4接RES引腳：PC4 =“1”，FM12232A外部復位操作。因此，設置8255A工作在方式1，PA、PC端口為輸出口，8255A工作方式字為#80H，由實驗箱電路圖4.2可知，8255A芯片A口、B口、C口和命令口地址分別為：BFFCH、BFFDH、BFFEH和BFFFH。 FM12232A LCD顯示器接口軟件初始化： 根據上述介紹，FM12232A初始化操作步驟如下： MOV DPTR，#0BFFFH ；8255A控制端口 MOV A，#80H ；寫入方式字：#80H， MOVX @DPTR，A ② 設置FM12232A 外部復位操作，引腳RES為高電平，PC4 =“1”， MOV A，#0 000100 1H ；PC4 =“1”，RES =“1”， MOVX @DPTR，A ③ 設置FM12232A 引腳A0 為低電平，PC7 =“0”， MOV A，#0 000111 0H ；PC7 =“0”，A0 =“0”， MOVX @DPTR，A ④ 設置和引腳低電平，PC6 =“0”，PC3 =“0”， MOV DPTR，#0BFFFH ；PC6和PC3送脈沖信號 MOV A，#0 000110 1H ；PC6 =“1”， =“1”， MOVX @DPTR，A NOP MOV A，#0 000110 0H ；PC6 =“0”， =“0”， MOVX @DPTR,A NOP MOV A，# 0 000110 1H ；PC6 =“1”， =“1”， MOVX @DPTR，A NOP MOV A，#0 000011 1H ；PC3 =“1”， =“1”， MOVX @DPTR，A NOP MOV A，#0 000110 0H ；PC6 =“0”， =“0”， MOVX @DPTR，A NOP MOV A，#0 000011 0H ；PC3 =“0”， =“0”， MOVX @DPTR，A NOP ⑤ 8255A的PA口寫入復位指令碼：#E2H MOV DPTR，#0BFFCH ；8255A 芯片PA端口 MOV A，#0E2H ；寫入復位指令碼：#E2H， MOVX @DPTR，A ⑥ 8255A的PA口寫入開顯示指令碼：#AFH 重復執行③、④步操作 MOV A，#0AFH ；寫入開顯示指令碼：#AFH MOVX @DPTR，A ⑦ 清屏操作 MOV R4,#04H ；顯示屏有4頁 MOV R3,#00H ；設置頁地址初值 LOOP: MOV COM_BUF,#0B8H ; 頁地址字為B8H MOV A,COM_BUF ORL A,R3 ;修改頁地址 MOV COM_BUF,A LCALL WLIQ ；設置A0引腳低電平，和引腳低電平， ；向8255A的PA口寫入頁地址命令字B8H， MOV COM_BUF,#00H ；設置列地址初值為0 LCALL WLIQ ；設置A0引腳低電平，和引腳低電平， ；向8255A的PA口寫入列地址命令字00H， MOV 43H,#3dH NET1: MOV DAT_BUF,#00H ；清屏點陣數據全部為00H LCALL WDAT ；設置A0引腳高電平，和引腳低電平， ；向8255A的PA口寫入清屏數據00H， DJNZ 43H,NET1 ；延時 INC R3 ；指向下一頁 DJNZ R4,LOOP 編寫實驗程序，實現單片機控制FM12232A顯示字符及漢字。 將漢字“湖北眾友科技公司，感謝您使用該產品”顯示在FM12232A液晶顯示屏上。 （7）實驗程序流程圖如圖4-22所示。 圖4-22 FM12232A實驗程序流程圖 （8）實驗程序（略）。ZY12232.ASM。 （9）在μVision3開發平臺上輸入程序，編譯、連接程序。 （10）調試、運行程序。 ⒈ 打開仿真器與實驗箱電源，初始化8255A，設置8255A工作在方式0，PA、PC端口為輸出口，向8255A控制口寫方式字#80H。 ⒉ 測試8255A的PC口狀態，向8255A控制口寫C口置位/復位字： #0FH ~ #00H，檢查PC7 ~ PC0狀態與寫入控制字是否一致，如有故障，應及時排除。 ⒊ 將程序斷點設置在BK1、BK2處，當程序運行后在BK1處暫停時，液晶屏應為全屏暗，繼續運行至BK2處時，屏幕顯示“湖北眾友科技公司，感謝您使用該產品”。 ⒋ 改變字庫表點陣碼，顯示其他漢字。 ⒌ 改變頁地址，移動顯示屏漢字位置。 （11）實驗結束，拆除接線，將一切整理復原。 4. 實驗預習要求（1）認真閱讀、理解實驗指導書并領會本次實驗目的要求與實驗內容。 （2）仔細閱讀FM12232A模塊控制原理、結構、引腳、接口信號及內部指令字等內容。 （3）仔細閱讀FM12232A顯示實驗程序。 5. 實驗報告要求（1）按實驗順序，記錄并分析實驗數據。 （2）實驗程序框圖，實驗程序清單。 （3）寫出實驗結果、實驗體會及對實驗的改進意見。
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