[转载]轻松玩转LCD12864-基于AVR单片机的LCD12864串行显示

原文链接： http://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=282698&extra=&highlight=12864&page=1

 参考帖子：http://home.eeworld.com.cn/my/space-uid-159112-blogid-40752.html

http://v.youku.com/v_show/id_XNDYwOTM2Njc2.html

LCD12864是一种常用的图形液晶显示模块，顾名思义，就是可以在水平方向显示128个点，在竖直方向显示64个点。通过对控制芯片写入数据，可以控制点的亮灭，从而显示字符、数字、汉字或者自定义的图形。尽管LCD12864有各个不同厂家生产的产品，控制芯片和引脚定义也不尽相同，但是控制原理都大同小异。本文是对我个人使用LCD12864的经验做一个总结，希望能对入门者起到抛砖引玉的作用。

就以深圳市亚晶达电子有限公司生产的YJD12864C-1为例，我不想深究显示屏的内部结构，单讲讲各个引脚的作用以及数据读写时的时序。

上图是YJD12864C-1的实物图，从右往左，1脚到20脚的定义如下：

1：VSS，接地端

2：VDD，电源正，接+5V

3：VO，对比度调整，一般接+5V就行了

4：D/I(CS*)，片选，也叫使能，接+5V

5：R/W(SID*)，数据输入端

6：E(SCLK*)，时钟输入端

7~14：DB0 ~ DB7，并行数据总线

15：PSB，串并模式选择，串行模式下接地，并行模式下接+5V

16：NC，空引脚，不需要连接

17：RSTB，复位端，低电平有效，一般接+5V就行了

18：VEE，空引脚，不需要连接

19：BLA，背光正极，接+5V

20: BLK，背光负极，接地

在实际编程时，有串行、并行两种模式可以选择。个人觉得，并行模式占用单片机引脚多（11个），优点是速度快（一次传8位数据，速度自然快），串行模式占用引脚少（2个），速度慢点。我喜欢使用串行模式，AVR单片机的时钟频率最快可达20MHZ（不用除以12），经过实测，从头到尾刷一次屏大约只需0.1s，这在很多场合已经够用了。由于并行模式用的少，不熟悉，下面只讲串行模式。

在串行模式下，硬件的连接为：1、15、20接地，2、3、4、17、19接+5V，5接单片机SPI输出（下图第6脚），6接单片机SPI时钟信号输出（下图第8脚）。

ATMEGA324引脚图

下面介绍程序：

1、底层数据通信程序:包括SPI设置，SPI发送单字节，LCD写数据，LCD初始化

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#define F_CPU 8//时钟频率8MHZ

#include<ioavr.h>

#include"delay.h"

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

上面是开头部分，其中delay.h内容如下：

#ifndef __IAR_DELAY_H

#define __IAR_DELAY_H

#include <intrinsics.h>

#define  delay_us(x)   __delay_cycles((unsigned long)(x * F_CPU))

#define  delay_ms(x)   __delay_cycles((unsigned long)(x * F_CPU*1000UL))

#define  delay_s(x)    __delay_cycles((unsigned long)(x * F_CPU*1000000UL))

#endif

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

SPI设置：

void SPI_MasterInit(void)

{

  DDRB=(1<<7)|(1<<5)|(1<<4);//(1<<5)|(1<<7);//设置MOSI和SCK 为输出

SPCR = (1<<6)|(1<<4);// 1<<SPE 1<<MSTR  使能SPI，主机模式

SPSR = 1<<0;// 1<<SPI2X倍速

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

SPI发送单字节：

void SPI_MasterTransmit(char cData)

{

SPDR = cData;

while(!(SPSR & (1<<7)));//1<<SPIF

}

LCD写数据：

void LCD_Write (char RS,char content)//RS=1发数据RS=0发命令

{        charStart,High4,Low4;

         Start=0xf8|(RS<<1);

         High4=content&0xf0;

         Low4=(content<<4)&0xf0;

         SPI_MasterTransmit(Start);//发送开始字节，前面5个1，倒数第二位RS

         SPI_MasterTransmit(High4);//发送数据高4位

         SPI_MasterTransmit(Low4);//发送数据低4位

    delay_us(300);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

LCD初始化

void LCD_INIT()

{

         LCD_Write(0,0x30); /*30---基本指令动作*/

         LCD_Write(0,0x01); /*清屏，地址指针指向00H*/

         LCD_Write(0,0x06); /*光标的移动方向*/

         LCD_Write(0,0x0c); /*开显示，关游标*/

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

2、应用层程序，包括汉字显示，字符显示，图形显示等等

汉字显示：

分4行，一行可显示8个汉字，每个汉字占16*16个格

void Show_Chinese(char x0,char y0,chark,char *chn)

//x0,y0为显示位置x0: 0~3， y0: 0~7， k为汉字个数， chn为汉字数组

{

         charadr,i;

         switch(x0)

         {

                   case0: adr = 0x80 + y0;break; //在第1行y列显示

                   case1: adr = 0x90 + y0;break; //在第2行y列显示

                  case 2: adr = 0x88 + y0;break; //在第3行y列显示

                   case3: adr = 0x98 + y0;break; //在第4行y列显示

                   default:;

         }

         LCD_Write(0,adr);

         for(i=0;i<2*k;i++)

         LCD_Write(1,chn);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

显示字符串：

分4行，一行可显示16个汉字，每个汉字占8*16个格

void Show_String(char x0,char y0,chark,char *chn)

//x0,y0为显示位置x0: 0~8， y0:0~3， k为字符串个数， chn为字符串

{

         charadr,i;

         switch(x0)

         {

                   case0: adr = 0x80 + y0;break; //在第1行y列显示

                   case1: adr = 0x90 + y0;break; //在第2行y列显示

                   case2: adr = 0x88 + y0;break; //在第3行y列显示

                   case3: adr = 0x98 + y0;break; //在第4行y列显示

                   default:;

         }

         LCD_Write(0,0x30);

         LCD_Write(0,adr);

         for(i=0;i<k;i++)

         LCD_Write(1,chn);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

显示数字：

void Show_Number(char x0,char y0,charnum)//显示两位数字

//x0,y0为显示位置x0: 0~8， y0:0~3，显示数字位数可调

{

         charadr;

         switch(x0)

         {

                   case0: adr = 0x80 + y0;break; //在第1行y列显示

                   case1: adr = 0x90 + y0;break; //在第2行y列显示

                   case2: adr = 0x88 + y0;break; //在第3行y列显示

                   case3: adr = 0x98 + y0;break; //在第4行y列显示

                   default:;

         }

         LCD_Write(0,0x30);

         LCD_Write(0,adr);

         //LCD_Write(1,num/100%10+'0');

//上句不注释则显示3位数字，要显示更多位可以此类推，不过要注意num的字长

LCD_Write (1,num/10%10+'0');

    LCD_Write(1,num%10+'0');

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

显示图片：

char lcd_x,lcd_y;

void Show_Image(char *p) //水平扫描

//P含128*64/8=1024字节

//可用字模软件获得任意图片的水平扫描码

{

         chari,j,k;

         lcd_x=0x9f;

         lcd_y=0x80;

         LCD_Write(0,0x34);

         for(i=0;i<2;i++)//分为上下两屏

         {

                   for(j=0;j<32;j++)

                   {

                            LCD_Write(0,lcd_y+j);

                        LCD_Write (0,lcd_x);

                            for(k=0;k<16;k++)//写入显示数据

                        { LCD_Write (1,*p++); }

                   }

                   lcd_x=0x87;

         }

         LCD_Write(0,0x36);

         LCD_Write(0,0x30);

}

图片模式下清屏:

void Clear_Gcrom()

{

         chari,j,k;

       lcd_x=0x80;

       lcd_y=0x80;

       LCD_Write (0,0x34);

         for(i=0;i<2;i++)

         {

                   for(j=0;j<32;j++)

                   {

                            LCD_Write(0,lcd_y+j);

                        LCD_Write (0,lcd_x);

                            for(k=0;k<16;k++){ LCD_Write (1,0x00); }

                   }

         lcd_x=0x88;

         }

         LCD_Write(0,0x36);

         LCD_Write(0,0x30);

}

显示两字节，LCD12864每次至少刷新16格：

void Show_2Byte(char x,char y,chardat1,char dat2)// x:0~7 y:0~63

{

if(y<32)//下屏

  {

   x+=8;

   y=31-y;

  }

else//上屏

  {

   y=63-y;

  }

LCD_Write (0,0x34);

LCD_Write (0,0x80+y);//y:0~31

LCD_Write (0,0x80+x);//x:0~15

LCD_Write (1,dat1);

LCD_Write (1,dat2);

LCD_Write (0,0x36);

LCD_Write (0,0x30);

}

刷新1行：

void Show_Hang(char y,char p[64][16]) //显示一行 y:0~63

{

         chark,y0=y;  

         lcd_y=0x80;

         LCD_Write(0,0x34);

         if(y<32)

       {

         lcd_x=0x80+8;//下屏

         y=31-y;

       }

       else

       {

         lcd_x=0x80;//上屏

         y=63-y;

         }

         //LCD_Write(0,0x80+0);//y1:0~31

       //LCD_Write (0,0x80+0);//x1:0~15

       LCD_Write (0,lcd_y+y);

       LCD_Write (0,lcd_x);

         for(k=0;k<16;k++)//写入显示数据

       { LCD_Write (1,p[y0][k]); }

         LCD_Write(0,0x36);

         LCD_Write(0,0x30);

}

有了以上函数就可以轻松玩转LCD12864了，注意在main函数中应先执行初始化程序：

void main()
{
SPI_MasterInit(); 
LCD_INTI ();
while(1)
{

}
}

最后是我用ATMEGA324PA单片机和LCD12864做的一个贪吃蛇游戏，见开头视频。

有兴趣的可以看下

全部程序如下：
/***********************************************************************
LCD12864贪吃蛇
贪吃蛇游戏（不死版）
单片机：ATMEGA324PA
编程软件：IAR
编程语言：C++
屏幕：LCD12864
按键：上下左右
***********************************************************************/
<main.cpp>:
#define F_CPU 8
#include"delay.h"
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include<ioavr.h>
#include "function.h"
#define K0 PINA_Bit0
#define K1 PINA_Bit1
#define K2 PINA_Bit2
#define K3 PINA_Bit3
#define K4 PINA_Bit4
#define K5 PINA_Bit5
class Point{
public:
  char x;//x:0~127
  char y;//y:0~63
  Point(){};
  Point(char m,char n){x=m;y=n;}
  bool operator==(Point &a)
  {
    if(x==a.x&&y==a.y)return true;
    else return false;
  }
  //char Get_x(){return x;}
  //char Get_y(){return y;}  
};
class Snake{
public:
  char length;
  Point body[64];//头：body[0]尾：body[length-1] 其余：空
  Point food;
  Snake()
  {
    length=3;
    for(char i=0;i<64;i++)body=Point(0,0);
    body[0]=Point(64,33);
    body[1]=Point(64,32);
    body[2]=Point(64,31);
  }
  void Go_ahead();
  //void Go_back();
  void Turn_left();
  void Turn_right();
  void Turn_up();
  void Turn_down();
  void Generate_food();
  void Eat();
  void Restart();
  bool Near_food();
  char Get_direction();
  void Refresh(Point p);
};
void Snake::Go_ahead()
{
  Point temp=body[0],temp1=body[length-1];
  char v=Get_direction();
  switch(v)
  {
  case 0:
    if(body[0].y==63)Restart();
    else body[0].y++;break;
  case 1:
    if(body[0].y==0)Restart();
    else body[0].y--;break;
  case 2:
    if(body[0].x==0)Restart();
    else body[0].x--;break; 
  case 3:
    if(body[0].x==127)Restart();
    else body[0].x++;break;
  default:break;
  }
  if(body[0].x==food.x&&body[0].y==food.y)
  {
    length++;
    for(char i=length-1;i>1;i--)
    {
      body=body[i-1];
    }
    body[1]=temp;
    Generate_food();
  }
  else 
  {
    for(char i=length-1;i>1;i--)
    {
      body=body[i-1];
    }
    body[1]=temp;
  }
  Refresh(body[0]);
  Refresh(temp1);
}
void Snake::Turn_left()
{
  Point temp1=body[length-1];
  for(char i=length-1;i>0;i--)
  {
    body=body[i-1];
  }
  if(body[0].x==0)Restart();
  else body[0].x--; 
  Refresh(body[0]);
  Refresh(temp1);
}
void Snake::Turn_right()
{
  Point temp1=body[length-1];
  for(char i=length-1;i>0;i--)
  {
    body=body[i-1];
  }
  if(body[0].x==127)Restart();
  else body[0].x++;
  Refresh(body[0]);
  Refresh(temp1); 
}
void Snake::Turn_up()
{
  Point temp1=body[length-1];
  for(char i=length-1;i>0;i--)
  {
    body=body[i-1];
  }
  if(body[0].y==63)Restart();
  else body[0].y++;
  Refresh(body[0]);
  Refresh(temp1);
}
void Snake::Turn_down()
{
  Point temp1=body[length-1];
  for(char i=length-1;i>0;i--)
  {
    body=body[i-1];
  }
  if(body[0].y==0)Restart();
  else body[0].y--;
  Refresh(body[0]);
  Refresh(temp1);  
}
void Snake::Generate_food()
{
  char x,y,i=0;
  while(i!=length)
  { x=rand()%128;
    y=rand()%64;
    food=Point(x,y);
    for(i=0;i<length;i++)
    {
      if(food==body)break;
    }
  }
  Refresh(food);
}
bool Snake::Near_food()
{
  bool k;
  if(body[0].x==food.x&&body[0].y==food.y)
    k=true;
  else k=false;
  return k;
}
void Snake::Eat()
{

  for(char i=length;i>0;i--)
  {
    body=body[i-1];
  }
  body[0]=food;
  length++;
  Generate_food();
}
//enum direction{up,down,left,right}
char Snake::Get_direction()
{
  char i;
  if(body[0].x==body[1].x)
  {
    if(body[0].y>body[1].y){i=0;}
      else i=1;
  }
  else
  {
    if(body[0].x>body[1].x){i=3;}
      else i=2;
  }
  return i;
}
void Snake::Refresh(Point p)
{
  char temp1=0,temp2=0,a,b,c;  
  for(char i=0;i<2;i++)
  {
    a=p.x-p.x%8;
    if((p.x/8)%2==0)
    {
      b=a+8;
      c=b+8;
    }
    else
    {
      b=a;
      a-=8;
      c=b+8;
    }
    for(char i=0;i<length;i++)
    {
      if(body.y==p.y)
      {
        if(body.x>=a&&body.x<b)temp1|=(1<<7-body.x%8);
        if(body.x>=b&&body.x<c)temp2|=(1<<7-body.x%8);
      }
      if(food.y==p.y)
      {
        if(food.x>=a&&food.x<b){temp1|=(1<<7-food.x%8);}
        if(food.x>=b&&food.x<c){temp2|=(1<<7-food.x%8);}
      }      
    }
    Show_2Byte(p.x/16,p.y,temp1,temp2);
  }
}

void WDT_off(void)
{
  __disable_interrupt();
  __watchdog_reset();
  /* Clear WDRF in MCUSR */
  MCUSR &= ~(1<<WDRF);
  /* Write logical one to WDCE and WDE */
  /* Keep old prescaler setting to prevent unintentional time-out */
  WDTCSR |= (1<<WDCE) | (1<<WDE);
  /* Turn off WDT */
  WDTCSR = 0x00;
  __enable_interrupt();
}
void WDT_Prescaler_Change(void)
{
  __disable_interrupt();
  __watchdog_reset();
  /* Start timed equence */
  WDTCSR |= (1<<WDCE) | (1<<WDE);
  /* Set new prescaler(time-out) value = 64K cycles (~16 ms) */
  WDTCSR = (1<<WDE);
  __enable_interrupt();
}
void Snake::Restart()
{  
  //WDT_Prescaler_Change();
}
void main()
{
  WDT_off();
  Snake Snake1;
  DDRB=0xff;
  PORTA=0x00;
  DDRA=0x00;
  SPI_MasterInit();
  LCD_INIT();
  Clear_Gcrom();
  Snake1.Generate_food();
  while(1)
  {

    {
      delay_ms(50);
      Snake1.Go_ahead();
      if(!K2)
      {
        Snake1.Turn_left();
      }
      if(!K3)
      {
        Snake1.Turn_up();
      }
      if(!K4)
      {
        Snake1.Turn_right();
      }
      if(!K5)
      {
        Snake1.Turn_down();
      }      
      //if(Snake1.body[0].x<0||Snake1.body[0].x>127||Snake1.body[0].y<0||

Snake1.body[0].y>63)
      //Snake1.Die();
    }
  }
}
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
<LCD12864.c>:
#define F_CPU 8
#include<ioavr.h>
#include"delay.h"
void SPI_MasterInit(void)
{
  /* Set MOSI and SCK output, all others input */
  //DDRB =(1<<7)|(1<<5)|(1<<4);//(1<<5)|(1<<7);
  /* Enable SPI, Master, set clock rate fck/16 */
  SPCR = (1<<6)|(1<<4);//|(1<<1)|0x01;//1<<SPE 1<<MSTR 1<<SPR1//128分频
  SPSR = 1<<0;//SPI2X倍速
}

void SPI_MasterTransmit(char cData)
{

  /* Start transmission */
  SPDR = cData;
  /* Wait for transmission complete */
  while(!(SPSR & (1<<7)));//1<<SPIF
}
void LCD_Write (char RS,char content)
{        char Start,High4,Low4;
        Start=0xf8|(RS<<1);
        High4=content&0xf0;
        Low4=(content<<4)&0xf0;
        //SS=1;
        SPI_MasterTransmit(Start);
        SPI_MasterTransmit(High4);
        SPI_MasterTransmit(Low4);
        //SS=0;
        delay_us(300);
}
/*-----------------------------------*/
void LCD_INIT(void)
{
        LCD_Write (0,0x30); /*30---基本指令动作*/ 
        LCD_Write (0,0x01); /*清屏，地址指针指向00H*/
        LCD_Write (0,0x06); /*光标的移动方向*/
        LCD_Write (0,0x0c); /*开显示，关游标*/
}
/*--------------清DDRAM------------------*/
void ClearRam(void)
{
        LCD_Write (0,0x30);
        LCD_Write (0,0x01);
}
char lcd_x,lcd_y;
void Clear_Gcrom() 
{
        char i,j,k; 
        lcd_x=0x80; 
        lcd_y=0x80; 
        LCD_Write (0,0x34); 
        for(i=0;i<2;i++) 
        { 
                for(j=0;j<32;j++) 
                {
                        LCD_Write (0,lcd_y+j); 
                        LCD_Write (0,lcd_x); 
                        for(k=0;k<16;k++) { LCD_Write (1,0x00); } 
                } 
        lcd_x=0x88; 
        } 
        LCD_Write (0,0x36); 
        LCD_Write (0,0x30); 
}
void Show_2Byte(char x,char y,char dat1,char dat2)// x:0~7 y:0~63
{
  if(y<32)//下屏
  {
    x+=8;
    y=31-y;
  }
  else//上屏
  {
    y=63-y;
  }
  LCD_Write (0,0x34);
  LCD_Write (0,0x80+y);//y:0~31
  LCD_Write (0,0x80+x);//x:0~15
  LCD_Write (1,dat1);
  LCD_Write (1,dat2);
  LCD_Write (0,0x36); 
  LCD_Write (0,0x30); 
}
void Show_Hang(char y,char p[64][16]) //显示一行 y:0~63
{ 
        char k,y0=y;  
        lcd_y=0x80; 
        LCD_Write (0,0x34); 
        if(y<32)
        {
          lcd_x=0x80+8;//下屏
          y=31-y;
        }
        else 
        {
          lcd_x=0x80;//上屏
          y=63-y;
        } 
        //LCD_Write (0,0x80+0);//y1:0~31
        //LCD_Write (0,0x80+0);//x1:0~15
        LCD_Write (0,lcd_y+y);
        LCD_Write (0,lcd_x); 
        for(k=0;k<16;k++) //写入显示数据 
        { LCD_Write (1,p[y0][k]); } 

        LCD_Write (0,0x36); 
        LCD_Write (0,0x30); 
} 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
<delay.h>:
#ifndef __IAR_DELAY_H
#define __IAR_DELAY_H
#include <intrinsics.h>
#define   delay_us(x)   __delay_cycles ((unsigned long)(x * F_CPU)) 
#define   delay_ms(x)   __delay_cycles ((unsigned long)(x * F_CPU*1000UL))
#define   delay_s(x)    __delay_cycles ((unsigned long)(x * F_CPU*1000000UL))
#endif 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
<function.h>:
#ifndef _FUNCTION_INCLUDED
#define _FUNCTION_INCLUDED
extern void Show_Hang(char y,char p[64][16]); //显示一行 y:0~63
extern void LCD_INIT(void);
extern void Clear_Gcrom();
extern void ClearRam(void);
extern void SPI_MasterInit(void);
extern void Show_2Byte(char x,char y,char dat1,char dat2);// x:0~7 y:0~63
#endif