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 )。