液晶顯示器 ( Liquid Crystal Display,簡稱 LCD ) 為目前使用最廣泛的顯示裝置之一,諸如電腦、電子儀器、事務機器、電器產品、筆記型電腦等。 LED 本身具有發光的能力,但是 LCD 本身不會發光必須藉由外界光線的反射才能看見圖像,所以在夜間使用時,需要在 LCD 背面加裝光源,稱為背光 ( back light ),一般常使用 LED 作為背光元件。 LCD 以低電壓驅動,消耗功率很小,非常省電,如果要使用 LCD 可以顯示大、小寫英文字、數位及特殊符號等字型,必須將 LCD 以點陣方式排列,再以掃描驅動電路來使 LCD 工作,因此許多 LCD 製造商將 LCD 與掃描驅動電路組裝成模組 ( module ) 來出售,稱之為 LCM 模組 ( LCD module,簡記為 LCM )。
☛ LCM 接腳說明
LCM 依其功能可分為文字型 ( character type ) 與繪圖型 ( graphic type ) 兩種,雖然文字型 LCM 可以讓消費者自行定義字元,但是沒有繪圖能力。 市面上常見的兩列 LCM 包裝有 16 字 × 2 列,20 字 × 2 列,40 字 × 2 列等三種,均為 16 腳包裝,如果沒有背光模組,則是 14 腳包裝。 下圖所示為 16 字 × 2 列 LCM 內部結構,其使用的控制晶片,每個字元大小為 5 × 8 點陣,所以 2 列顯示需使用 16 條 ( 8 點 × 2 列 ) 掃描線,而每列 16 字,需有 80 條 ( 5 點 × 16 字 ) 節段控制線。
LCM 的接腳說明如下表所示,有些 LCM 的 VDD 與 VSS 接腳相反,使用前須先測量以免損毀。 如果使用指標式三用電錶測量,將其切置於 R×10 歐姆檔,紅棒接 VDD 腳,黑棒接 VSS 腳時,可得一低電阻值,反之為高電阻值。 如果使用數位式三用電錶測量,則黑棒接 VDD 腳,紅棒接 VSS 腳時,可得一低電阻值。 大部分文字型 LCM 都是 第 2 腳為 VDD 腳,而第 1 腳為 VSS 腳。
腳位 | 符號 | 輸入/輸出 ( I/O ) | 功能說明 |
1 | VSS | I | 接地腳 |
2 | VDD | I | +5V 電源 |
3 | Vo | I | 顯示明暗對比控制 |
4 | RS | I | RS=0,選擇指令暫存器,RS=1,選擇資料暫存器 |
5 | R/W | I | RW=0,將資料寫入 LCM 中,RW=1,自 LCM 讀取資料 |
6 | E | I | 致能 ( enable ) LCM 動作 |
7 | DB0 | I/O | 資料匯流排 ( LSB ) |
8 | DB1 | I/O | 資料匯流排 |
9 | DB2 | I/O | 資料匯流排 |
10 | DB3 | I/O | 資料匯流排 |
11 | DB4 | I/O | 資料匯流排 |
12 | DB5 | I/O | 資料匯流排 |
13 | DB6 | I/O | 資料匯流排 |
14 | DB7 | I/O | 資料匯流排 ( MSB ) |
15 | BLA | I | 背光電源正極 |
16 | BLK | I | 背光電源負極 |
LCM 有三支電源接腳,一為 +5V 電源 VDD,一為地線 VSS,另一為 LCM 驅動電源 Vo。 如下圖所示,Vo 可由 VDD 與 VSS 間的電壓分壓取得,當 Vo 愈小時,LCM 明暗對比愈強,反之當 Vo 電壓愈大時,LCM 明暗對比愈弱。
☛ LCM 內部記憶體
在 LCM 使用的控制晶片中只有 80 個位元組的顯示資料記憶體 ( display data RAM,簡稱 DD RAM ),因此最多只能顯示 80 個字元。 顯示位置對映表如下所示:
40 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x24 | 0x25 | 0x26 | 0x27 |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x64 | 0x65 | 0x66 | 0x67 |
20 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x10 | 0x11 | 0x12 | 0x13 |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x50 | 0x51 | 0x52 | 0x53 |
16 字 × 2 列
0x00 | 0x01 | 0x02 | 0x03 | ….. | 0x0C | 0x0D | 0x0E | 0x0F |
0x40 | 0x41 | 0x42 | 0x43 | ….. | 0x4C | 0x4D | 0x4E | 0x4F |
在 Arduino 語言中只需使用 setCursor ( col, row ) 函式設定行號 col 及列號 ( row ) 即可,不用設定實際位址。
☛ 字元產生器
如下表所示 LCM 字碼,包含兩個部分:一為內建字形,包含大小寫英文字、數位、符號、日文字等共 192 個 5 × 7 字形,字形資料儲存在字形產生器唯讀記憶體 ( character generator ROM,簡稱 CG ROM )。 另一為自建字形,最多可以自建 8 個 5 × 7 字形,字形資料儲存在字形產生器隨機存取記憶體 ( character generator RAM,簡稱 CG RAM )。