首页解决方案 STN 字符型液晶显示屏控制接口指南

解决方案

► 核心服务: ▪ 触控解决方案; ▪ 嵌入式设计与解决方案; ▪ GUI 设计工具; ▪ 显示屏; ▪ 表面处理; ▪ 通讯接口; ▪ 光学贴合; ▪ IC 解决方案; ▪ 制造解决方案; ▪ 延伸解决方案

► 产业應用: ▪ 电动车充电桩; ▪ 休闲娱乐; ▪ 智能家电; ▪ 电信与网络; ▪ 医疗; ▪ 交通运输; ▪ 建筑; ▪ 工业; ▪ 能源; ▪ 零售

STN 字符型液晶显示屏控制接口指南

January 19,2023

介紹

华凌拥有丰富的字符型液晶显示模块标准产品，依据显示形式提供 WH0802、WH1202、WH1601、WH1602、WH1604、WH2002、WH2004、WH2402、WH4002 等系列标准品。客户可通过最少数量的控制引脚实现显示功能，使 MCU 的选择更加灵活方便。市场上常见的字符型液晶显示模块（Character LCD Module），若需要使用 I2C 接口，通常会在模块上额外增加一块 I2C 接口转接板。除了会增加 LCM 厚度外，生产制造过程中也会增加额外工序，进而提高制造复杂度并影响产品良率，如图 1 所示。

图1：市场上常见的字符型液晶显示模块，需要额外增加 I2C 转接板。

图2：华凌 WH1602 字符型液晶显示模块，无需额外转接板即可直接使用 I2C、SPI 接口进行控制。

以下将介绍华凌字符型液晶显示模块，在无需额外转接板的情况下，搭配 Arduino Uno 开发板即可直接通过不同通信接口控制字符型液晶显示模块。

WINSTAR WH1602 LCM：每行可显示 16 个字符，共可显示 2 行。
WINSTAR WH2002 LCM：每行可显示 20 个字符，共可显示 2 行。
WINSTAR WH2004 LCM：每行可显示 20 个字符，共可显示 4 行。

以上三款 LCM 内置 RW1063 LCD 控制器，支持 I2C、SPI 两种串行接口以及 6800 并行接口。

备注：关于显示接口的详细说明，请参考认识显示接口

识别 LCM 的引脚

编号	引脚名称	描述
No.1	Vss	电源负极输入引脚（接地）。
No.2	Vdd	电源正极输入引脚（5V）。
No.3	V0	对比度调节引脚。
No.4	RS	命令/数据选择线。
No.5	RW	仅用于 6800 8/4bit 接口，为读写选择线。
No.6	E	仅用于 6800 8/4bit 接口，为使能控制线。
No.7	DB0/SA0	6800 8bit 接口时为数据线位元 0。 I2C 接口时为 SA0 地址设定线。
No.8	DB1/SA1	6800 8bit 接口时为数据线位元 1。 I2C 接口时为 SA1 地址设定线。
No.9	DB2	仅用于 6800 8bit 接口，为数据线位元 2。
No.10	DB3	仅用于 6800 8bit 接口，为数据线位元 3。
No.11	DB4	仅用于 6800 8/4bit 接口，为数据线位元 4。
No.12	DB5/CSB/CSB	6800 8/4bit 接口时为数据线位元 5。 I2C 和 SPI 接口时为 CSB 芯片使能选择线。
No.13	DB6/SDA/SCLK	6800 8/4bit 接口时为数据线位元 6。 I2C 接口时为 SDA 数据线。 SPI 接口时为 SCLK 时钟控制线。
No.14	DB7/SCL/SID	6800 8/4bit 接口时为数据线位元 7。 I2C 接口时为 SCL 时钟控制线。 SPI 接口时为 SID 数据线。
No.15	A+	背光电源正极输入引脚。
No.16	K-	背光电源负极输入引脚。

表1：LCM 引脚说明

关于上表中的 V0，此处使用 20kΩ 可调电阻调节字符显示的对比度。如果测试时无法看清文字，或持续显示背景阴影画面，可通过调整该可调电阻来设定适合的对比度。

V0 可调电阻连接方式如下图 3 所示：

图3：VR 可调电阻连接方式示意图。

LCM 和开发板 Arduino Uno 连接方式

如图4所示，LCM 四种通信接口（I2C、SPI、6800 8bit/4bit）连接 Arduino Uno 的方式。通过比较可以发现，I2C 和 SPI 接口仅需要较少数量的 GPIO 引脚即可控制字符型液晶显示模块。

其中，I2C 接口的连接方式，由于 Arduino Uno 的 I2C 引脚内部已提供上拉电阻，因此无需额外在 SDA 和 SCL 引脚连接上拉电阻。若用户在程序中关闭内部上拉电阻，则必须自行外接上拉电阻。

(a) 采用 I2C 接口的连接方式

(b) 采用 SPI 接口的连接方式

(c) 采用 6800-4bit 接口的连接方式

(d) 采用 6800-8bit 接口的连接方式

图4：LCM 四种通信接口连接 Arduino Uno 的方式。

LCM 指令

并不是每种通信接口都支持 LCM 完整的指令集。采用 SPI 接口时，由于没有 RW 控制线和 MISO 引脚，因此不支持读取指令。写入操作时，通过 RS 控制线判断当前写入的是命令数据还是显示数据。

在 I2C 接口中，同样没有 RW 控制线，因此也不支持读取指令。由于没有 RS 控制线，在写入命令数据或显示数据前，需要先发送命令控制码（A0=0）或数据控制码（A0=1），以判断下一个发送的字节属于命令数据还是显示数据。

SPI 和 I2C 接口时序

如图5和图6所示，为通过 SPI 接口控制 LCM 的时序图。用户可以观察到，LCM 所采用的 SPI 并非一般 MCU 所提供的标准 SPI 接口，而是需要额外增加一条 RS 信号线，用于判断当前发送的字节是命令数据还是显示数据。数据线（SID）的位（BIT7~BIT0）在时钟线（SCLK）为低电平时变化，并在时钟线（SCLK）为高电平时读取。

图5：SPI写入命令的时序。