0 引言
LCD液晶顯示器件作為智能儀表的信息顯示界面,具有低壓、微功耗、顯示清晰等特點，如今廣泛應用于低功耗型的智能儀器中,本文采用的JM240128A LCD是一款圖形點陣式液晶顯示器,它由控制器T6963C、行驅動器/列驅動器及240×128全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示,也可以顯示15×8個(16×16點陣)漢字。 T6963C的最大特點是具有獨特的硬件初始值設置功能，顯示驅動所需的參數如占空比系數，驅動傳輸的字節數/行及字符的字體選擇等均由引腳電平設置，這樣T6963C的初始化在上電時就已經基本設置完成，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設計上了。
美國Microchip Technology 公司推出的8位PIC系列單片機，采用精簡指令集（RISC）、哈佛總線（Harvard）結構、二級流水線取指令方式，具有實用、低價、指令集小、低功耗、高速度、體積小、功能強和簡單易學等特點。 PIC16F774屬于PIC中檔系列單片機的一種，采用14位的RISC指令系統，在保持低價的前提下增加了A/D、內部EEPROM存儲器、比較輸出、捕捉輸入、PWM輸出、I2C和SPI接口、異步串行通信（USART）接口、模擬電壓比較器、LCD驅動、FLASH程序存儲器等許多功能，是一款功能非常強大的微控制器，只要充分利用其內部資源，就能夠在采用很少外圍電路的情況下構成功能完善的系統。
1 LCD模塊與PIC單片機的硬件電路設計
本文中PIC16F774單片機與JM240128A LCD模塊的連接采用間接控制方式，其硬件電路連接如圖１所示。
圖1 PIC16F774單片機與JM240128A液晶顯示模塊的硬件電路連接圖
為了節省PIC單片機有限的I/O口資源，數據傳送采用串行發送方式，通過八位串行輸入/并行輸出移位寄存器74HC164芯片進行數據的串/并轉換，并以并行方式將數據傳送給LCD液晶顯示模塊。圖1中，RA4傳送數據，RA2提供時鐘脈沖，C/D、/RD、/WR控制信號由PIC16F774通過RB3、RB2、RB1直接控制實現。由于集成芯片74HC164是高速器件，因此滿足LCD的刷新速率要求。文中74HC164只用于液晶顯示模塊，所以/CE信號接地就可以了。JM240128A液晶顯示模塊中的V0引腳為液晶驅動電壓，由于模塊內自帶負壓，在圖1中引腳懸空。若需外接負壓，則接至VOUT引腳。
數據串/并轉換采用的８位邊沿觸發式移位寄存器74HC164，是一種高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件兼容。數據通過兩個輸入端（A或B）之一串行輸入，任一個輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入，也可以將兩個輸入端連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，但一定不要懸空。時鐘 （CP）每次由低變高時，數據右移一位輸入到 Q0，Q0 是兩個數據輸入端（A和B）的邏輯與，它在上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。
LCD控制器T6963C含有67個引腳，嵌入到液晶顯示模塊以后，實現了行列驅動以及顯示緩沖區的接口，因此我們只需要將少量的引腳和單片機相連，就能夠實現復雜的中英文及圖形顯示。液晶顯示模塊與單片機的接口電路有直接控制方式和間接控制方式兩種，本文采用后一種控制方式。
T6963C控制器的結構特點及工作原理如下：
T6963C是點陣式液晶圖形顯示控制器，字符字體由硬件設置，可以以圖形方式、文本方式及圖形和文本合成方式進行顯示，以及文本方式下的特征顯示，還可以實現圖形拷貝操作等等，具有內部字符發生器CGROM，共有128個字符，T6963C可管理64K顯示緩沖區及字符發生器CGRAM。并允許MPU隨時訪問顯示緩沖區，甚至可以進行位操作。T6963C的初始化設置一般都由管腳設置完成，因此其指令系統將集中于顯示功能的設置上。T6963C的指令可帶一個或兩個參數，或無參數。每條指令的執行都是先送入參數（如果有的話），再送入指令代碼。內藏T6963C的液晶顯示模塊上已經實現了T6963C與行、列驅動器及顯示緩沖區RAM的接口，同時也已用硬件設置了液晶屏的結構（單、雙屏），數據傳輸方式，顯示窗口長度、寬度等等。
2 LCD模塊與PIC單片機的軟件控制
軟件設計流程圖
PIC單片機與LCD液晶顯示模塊的數據傳送、顯示是通過控制操作T6963C來實現的，軟件程序流程如圖２所示。
2.2 LCD驅動子程序
液晶顯示模塊的系統指令集就是T6963C控制器的指令集。T6963C的指令可帶１個或２個參數，或無參數。液晶顯示器的驅動子程序的功能就是對液晶顯示器進行讀寫操作。
液晶顯示器在使用之前要先初始化，初始化中除設置程序堆棧指針外，主要是針對LCD模塊中的控制芯片T6963C進行功能設置，如文本／圖形首地址和區域設置、文本／圖形開關、光標形狀設置及閃爍開關、模式設置及清屏等。
2.4 漢字的顯示
液晶顯示模塊字符的顯示有文本顯示和圖形顯示兩種實現方式。這里重點介紹以圖形方式顯示漢字的方法。
240×128點陣的液晶顯示模塊能顯示15×8個漢字。對于每個漢字的顯示，首先應該計算該漢字在字庫中的地址，然后讀出該漢字的字型碼。當顯示至一行的末尾時要換行顯示。
顯示漢字時，一個16×16的漢字字型碼占32個字節，每顯示一行要2個字節；第二行顯示時，顯示地址要在前一行首字節地址上加30，共需要16次循環才能完整地顯示一個漢字。
在處理漢字顯示時，如果要實現漢字的反顯（例如實現菜單操作），將漢字的32字節字模數據分別與0xFF異或（XRL）運算，或者取反（CPL）運算后再顯示即可。
在該系統中，還需要顯示數字、字母以及光標，這些都是通過圖形方式16×8點陣顯示的。16×8點陣的顯示方法與16×16點陣顯示類似，在此不再贅述。
圖2程序流程圖
3 LCD模塊在醫療儀器中的應用
本文介紹的LCD液晶顯示模塊與PIC單片機的接口采用數據串行發送方式，這種方式不僅節省了I/O端口資源，而且數據傳送更加穩定、可靠，操作控制更加靈活、方便，該方式已成功應用于半自動生化分析儀產品的研發。實踐證明，液晶屏具有清晰的顯示效果，并且無閃爍，滿足了生化分析儀的顯示要求。
圖3 半自動生化分析儀原理框圖
該半自動生化分析儀以PIC16F774作為主芯片，由吸、洗液電路模塊、濾光片轉動模塊、多級放大電路模塊、溫度控制模塊以及微型打印機、LCD液晶顯示模塊和薄膜鍵盤等外圍輸入輸出設備組成，原理如圖３所示。測量結果不僅可以以字符的形式顯示在LCD液晶屏上，美觀、方便，便于直接讀取數據，也可以通過微型打印機將測量數據打印出來，便于進一步分析與研究。薄膜鍵盤的使用可實現翻頁查詢、數據錄入等功能。由于PIC16F774單片機的I/O端口資源有限，LCD液晶顯示模塊和微型打印機接口均以串行發式與PIC16F774單片機交換數據，有效地解決了接口問題。LCD液晶顯示模塊的應用也為整個系統的低功耗設計提供了保障。
4 結束語
本文作者創新點在于采用了單片機與液晶顯示模塊的串行接口設計，利用高速八位串行輸入/并行輸出移位寄存器74HC164進行數據的串/并轉換，執行速度快，刷新率高，滿足LCD在生化分析儀中的顯示要求。實踐證明，采用圖形點陣式JM240128A LCD模塊作為智能儀器的顯示終端，接口規范、界面美觀。由于多數LCD型號的電氣特性以及硬件電路接口都十分類似，所以本文采用的方法具有普遍適用性。
