基于PIC16F877和RA8835的液晶显示界面的设计

周卓然，徐道连，斯芸芸，邓继坤，刑 磊

(重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030)

随着电子产品设计技术的不断发展，电子产品的设计越来越重视人机交互界面设计的人性化，而其中的液晶显示屏由于其显示质量高、没有电磁辐射、可视面积大、体积较小、功率消耗小等优点得到了广泛的应用。同时，随着单片机技术的飞速发展，涌现了多种性能优良且成本很低的单片机品种[1]，PIC系列单片机就是其中之一。在工程应用当中，低功耗的PIC16F877可在满足设计要求的前提下减低成本。因此，本文提出了一种基于PIC16F877和RA8835实现的低成本液晶显示方案。

1 液晶控制器RA8835模块结构

本文采用的液晶显示器型号为JRD320240B，其以功能强大的RA8835作为控制器。适配Intel8080系列和M6800系列MPU的两种操作时序电路，通过硬件设置，可选择二者之一，本文选择Intel8080时序。JRD320240B具有4 bit显示数据线，传输数据迅速；具有强大的作图功能；支持文本显示、图形显示以及图形和文本混合显示；具备简捷的MPU接口和功能齐全的控制指令集。

RA8835是台湾瑞佑科技公司推出的新版液晶控制芯片，内含功能强大的I/O缓冲器，价格低廉，可完全兼容SED1335控制器。RA8835的指令功能丰富，采用4 bit数据并行发送，可支持文字和图形的混合显示，并可将文字和图形的三层重叠显示、水平及垂直卷动等动态效果呈现在液晶屏上[2]。

本设计中，RA8835与PIC16F887单片机连接的主要接口控制引脚(Intel8080时序下)[3]如下：

DB0～DB7：三态数据总线，负责数据的传送与接收；

CS：片选信号，低电平有效，MCU访问 RA8835时，低电平有效；

RD：当为8080时序时，该引脚为读操作信号；

WR：当为8080时序时，该引脚为写操作信号；

A0：I/O缓冲器选择信号，当 A0为 0时，写数据参数和读忙标志，当A0为1时，写指令代码和读数据；

RES：复位信号，低电平有效，每次重新启动 RA8835时，需要使用指令SYSTEMSET；

SEL1、SEL2：为低电车时，选择 Intel8080时序(模块上 R24接 0 Ω 电阻，R25为空)。

2 PIC16F887与RA8835的接口电路设计

MCU采用 PIC16F877，PIC16F877是一款 8 bit单片机，采用纳瓦技术的28位引脚的8 bit CMOS闪存单片机，其具有指令少、执行速度快等优点，主要是因为PIC系列单片机与采用CISC(复杂指令集计算机)的单片机在结构上不同，PIC系列单片机采用了哈佛结构。同时，PIC单片机的功耗也比同类型的单片机要低。

图1 PIC16F877与RA8835的接口电路图

由于采用8080时序，因此将SEL1和SEL2都置为0。PIC16F877与RA8835的接口电路如图1所示。

接口引脚设置如下：/WR(4)脚接到单片机 RCO(32)脚上，/RD(5)脚 接到 RA6(31)脚上，CE 接到 RA7(30)脚上，A0(7)脚接到 RE2(27)上，复位引脚 RST(8)接到 RE1(26)上，数据线 DB0～DB7 分 别接到 RE0(25)、RA5(24)、RA4(DB2)、RA2(21)、RA1(20)、RA0(19)、RB5(15)、RB4(14)引脚上。

设置8080时序下，读写时序操作时序图如图2所示，接口信号的组合功能如表1所示。

图2 8080读写时序图

表1 8080接口信号组合功能

通过设置不同的读写时序，写入不同的指令和数据。

图3 RA8835驱动程序流程图

3 驱动程序设计

液晶显示器JRD320240B为动态驱动结构。对模块的初始化是模块进行显示之前的必要工作，包括初始化完成参数的设置，驱动程序包括系统设置，写入指令和数据，之后就可以方便实现汉字、字符和图形的显示，RA8835驱动程序流程如图3所示。

3.1 初始化程序设置

系统初始化设置程序如下：

其中需要注意的是，由于JRD320240B自带的160种5×7点阵字体的字符字体较小，不符合设计需求[5]，因此，需要向里面写入 8×16点阵的 0～99的字体以及 16×16点阵的三种不同的显示状态的字符。由于不是调用内部字符，因此需要将OYLAY，即显示合成方式中的OY位设为1，即图形合成方式。所以LYLAY需要写入0x5b。

3.2 读写程序设置

初始化之后，向总线上写入一个指令：

通过忙标志(BF)检测RA8835是否空闲，如果BF位为0，就往总线上发送一个8 bit的数据并将其显示。

4 液晶显示界面

设计了一个可以显示0～99数字的界面，这100个数字显示100个设备端口接口号，通过单片机可以读入不同接口的号码，同时设计了三种不同的状态符号来显示不同接口对应的设备状态，三种符号及其定义分别为：“X”表示设备已经连上但工作异常，需要检查；“”表示设备已经连上并且正常；“≠”表示该设备未连接到检测设备上。

而 0～99的 8×16点阵以及三种 16×16点阵的状态符号则通过液晶点阵造字软件直接生成点阵代码。

为此，本文设计了两个函数，一个用来显示设备单元号 void LcdTextGraphic(void)，另一个用来显示不同设备单元的状态unsigned char LcdSymbolGraphic(unsigned char num，unsigned char symbol)，num 的范围为 0～99，通过调用不同的设备号，可以看到显示的设备状态。其函数如下：

由于JRD320240B是320×240点阵，而本设计最大显示的是 99#：，加上一位状态位，所以一行可以显示8个字，一共显示13行即可显示完。

在调试的时候，要注意背光电压大小，JRD320240B数据手册上给出的背光电压大小为5 V～30 V，但在调试过程中，调到24 V时屏幕才能显示出字体，在24 V以下完全看不到字体。

液晶显示程序流程图如4所示。

RA8835液晶控制器的控制能力强，显示速度也很快，本文探讨了基于PIC16F877单片机和RA8835液晶控制器的液晶显示界面的设计方法，给出了对RA8835进行有效控制的具体接口电路及驱动程序。本系统已经经过实际的工程测试，证明其性能稳定、设计的界面简洁，很符合设计要求，同时为相关型号的液晶显示系统的设计提供一种可借鉴的方法。

[1]邓亚平，贾颢.基于C8051F021和 RA8835的液晶显示系统设计[J].新特器件应用，2009，11(9)：12-16.

[2]李广丽，王跃存.液晶控制RA8835与单片机的借口设计[J].仪器仪表用户，2008，15(8)：14-15.

图4 液晶显示程序流程图

[3]RAiOTchnologyInc. RA8835 dotmatrix LCD controller specification.www.ratio.com.tw， 2007， 2008.

[4]Microchop公司.www.microchip.com.2011-04-01.

[5]重庆群鹤电子公司.JRD320240液晶显示模块使用手册.