摘要 集成LCD显示驱动器SD0432,具有工作电压低、串行接口等特点;内部具有看门狗（WDT）及音频输出电路。这是其他LCD驱动器所没有的功能。文中介绍该电路的工作特性及工作原理,给出SD0432与8051微处理器的接口电路及部分程序代码。

关键词 LCD显示驱动器  SD0432  8051 单片机  看门狗（WDT）  音频输出

1SD0432简介LCD显示驱动芯片SD0432是具有128段（32×4位）和映射存储器的多功能LCD驱动器,通过配置,可使之适合于多种LCD的应用。主控制器(如单片机)与SD0432之间的接口只需4根线。此外,SD0432还可以通过掉电指令来降低器件的功耗。
2SD0432结构及工作原理
图1是SD0432的内部结构原理,主要由显示存储器RAM 、系统振荡器、时基及看门狗定时器（WDT）、音频发生器、LCD驱动器及偏压发生器、控制和定时电路等几个部分组成。表1是SD0432的引脚及功能定义。
图1SD0432内部结构原理2.1显示存储器RAM
静态显示存储器（RAM）用以存储要显示的数据,其容量为32×4位。RAM的内容直接反映LCD驱动器的内容,RAM中的数据由READ、WRITE以及READMODIFYWRITE指令进行存取。
2.2看门狗定时器（WDT）
图2是系统时基及看门狗（WDT）的结构。时基发生器经过256分频,以产生精确时基。看门狗定时器在此基础上,经过4分频产生中断,即从未知或不希望的跳转及误操作中中断主控制器或其他子系统,看门狗定时器定时结束将导致内部看门狗定时结束标志置1。时基发生器及WDT定时结束标志的输出可通过命令选择与IRQ输出相连接。共有八个频率源适用于时基发生器及看门狗定时器时钟,该频率可由fout=32 kHz/2n表1
引脚号码〖〗引脚名称〖〗功能1～8〖〗SEG0～SEG7〖〗LCD段输出端9〖〗CS〖〗片选输入（内部上拉电阻）：CS=1时,禁止向SD0432读/写数据,同时串行接口电路复位;CS=0时,允许主控制器与SD0432之间传送数据及命令10〖〗RD〖〗读同步输入（内部上拉电阻）：SD0432中的数据在RD信号的下降沿输出且放置在数据线上,主控制器可在下一个上跳沿锁存这些数据11〖〗WR〖〗写同步输入（内部上拉电阻）：DATA线上的数据可在WR信号的上升沿写入SD043212〖〗DATA〖〗串行数据输入/输出（内部上拉电阻）13〖〗VSS〖〗接地14、15〖〗OSCO、OSCI〖〗与32.768 kHz晶振相连以产生系统时钟。若系统时钟由外部时钟源提供,该时钟源应接至OSCI;若系统时钟由内部RC振荡器提供,则此两脚悬空16〖〗VLCD〖〗LCD偏置电压输入脚17〖〗VDD〖〗正电源18〖〗IRQ〖〗时基/看门狗定时器溢出标志,NMOS漏极开路输出19、20〖〗BZ、BZ〖〗音频输出21～24〖〗COM0～COM3〖〗LCD公共输出端25～48〖〗SEG31～SEG8〖〗LCD段输出端计算。其中,n=0～7,32 kHz为系统频率,可由32.768 kHz晶振,256 kHz内部振荡器或256 kHz外部频率产生。若采用片内振荡器或外部256 kHz频率作为系统频率源,可通过一个三级预分频器分频为32 kHz。使用时基发生器及WDT相关命令时应注意,因为两者共用一个八级计数器。例如：调用WDT DIS 命令可禁止时基发生器,而WDT EN 命令不仅允许时基发生器且可将WDT 定时结束标志输出（将将WDT定时结束标志接至IRQ引脚）,在TIMER EN 命令发生后,WDT从IRQ引脚断开而时基发生器的输出连至该引脚。CLR WDT 命令可清零WDT,时基发生器的内容则可由CLR WDT或CL TIMER命令应在WD EN或TIMER EN命令前执行。
在IRQ EN 命令执行前应产生执行CLR WDT,一旦出现WDT定时结束,IRQ引脚将保持低电平状态直至发出CLR WDT 或者IRQ DIS 命令。在IRQ引脚禁止后,其输出处于漏极开路状态。IRQ输出可由IRQ EN或IRQ DIS命令来使能或禁止,IRQ EN命令可将时基发生器或WDT 定时结束标志的输出送至IRQ引脚。时基发生器及WDT 配置如图2所示,若采用片内RC振荡器或晶振,掉电模式会降低功耗,这是因为可根据系统命令启动或关闭振荡器。在掉电模式下时基/WDT 将失去其所有功能。
图2系统时基及看门狗结构2.3音频输出
SD0432中集成了一个简单的声音发生器。此发声器可输出一对不同的驱动信号至BZ和BZ以产生单音。执行TONE 4K与TONE 2K命令,可选择两个不同的音频输出,即4 kHz与2 kHz这两个频率,TONE ON 及TONE OFF命令可打开或关闭语音输出。语音输出BZ和BZ,是一对不同的带驱动蜂鸣器。当系统关闭或语音输出被禁止时,BZ及BZ将处于低电平状态。
2.4LCD驱动器
SD0432是128（32×4）段LCD驱动器。它可设置为1/2或1/3偏置且通过S/W配置设置为2、3或4个公共端的LCD驱动器,适于多种LCD应用。LCD驱动时钟从系统时钟内产生,一般为256 kHz。表2是LCD的命令及功能。
表2
指令名称〖〗指令码〖〗功能LCD OFF〖〗10000000010x〖〗关闭LCDLCD ON〖〗10000000011x〖〗打开LCDBIAS & COM〖〗1000010abxcx〖〗c=0:1/2偏置方式;
c=1:1/3偏置方式;
ab=00:2个公共端;
ab=01：3个公共端;
ab=10：4个公共端3SD0432的命令及工作时序
3.1SD0432的命令及格式
SD0432可由S/W设置来配置。有两种命令模式分别用来配置SD0432和传送LCD显示数据。配置SD0432的命令模式（普通模式）识别码为100,此命令模式由系统配置命令、LCD配置命令、音频选择命令、定时器/看门狗定时器设置命令及操作命令组成。另外,数据模式包括READ、WRITE及READMODIFYWRITE操作。表3为数据模式及命令模式的识别码。
表3
操作 〖〗模式 〖〗识别码 READ 〖〗数据D 〖〗110 WRITE 〖〗数据D 〖〗101 READ-MODIFY-WRITE 〖〗数据D〖〗101 COMMAND 〖〗命令C 〖〗100
模式识别码必须在数据/命令传送前发出。当连续发出命令时,可省略命令模式识别码,即100。当系统操作处于不连续命令或不连续的地址数据模式时,CS引脚须置1,且以前的操作模式将被复位。一旦CS清零,将首先发出一个新的操作模式识别码。表4是SD0432的部分常用命令格式及功能。
3.2SD0432的工作时序
图3、图4和图5分别是READ模式、WRITE模式和READMODIFYWRITE模式的工作时序。
4SD0432与单片机的接口设计
4.1SD0432与单片机的硬件接口
图6是LCD显示驱动芯片SD0432与单片机的硬件接口电路。可以看出,与SD0432接口只需4条线。CS线用以初始化串行接口电路且终止主控制器8051与SD0432的通信。若CS=1,主控制器8051及SD0432间发送的数据及命令首先被禁止即而进行初始化,在模式命令或模式转换发出前,需要一高电平脉冲以初始化SD0432的串行接口;数据的读/写命令及命令的写入必须通过DATA数据线。RD为读输入,RAM内的数据在RD表4
命令名称〖〗命令
识别码〖〗命令代码〖〗数据D/
命令C〖〗功能READ〖〗110〖〗A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3〖〗D〖〗读RAM中的数据WRITE〖〗101〖〗A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3〖〗D〖〗写数据到RAM中READMODIFYWRITE〖〗101〖〗A5A4A3A2A1A0D0D1D2D3〖〗D〖〗读写RAMSYS DIS〖〗100〖〗00000000X〖〗C〖〗同时关闭系统振荡器及LCD偏置发生器SYS EN〖〗100〖〗00000001X〖〗C〖〗开启系统振荡器LCD OFF〖〗100〖〗00000010X〖〗C〖〗关闭LCD偏置发生器LCD ON〖〗100〖〗00000011X〖〗C〖〗开启LCD偏置发生器TIME DIS〖〗100〖〗00000010X〖〗C〖〗禁止时间基准输出WDT DIS〖〗100〖〗00000011X〖〗C〖〗禁止WDT暂定标志位输出TIME EN〖〗100〖〗00000100X〖〗C〖〗允许时间基准输出WDT EN〖〗100〖〗00000101X〖〗C〖〗允许WDT暂定标志位输出TONE OFF〖〗100〖〗00000110X〖〗C〖〗关闭蜂鸣输出TONE ON〖〗100〖〗00001000X〖〗C〖〗开启蜂鸣输出CLR TIME〖〗100〖〗000011XXX〖〗C〖〗清除时基发生器的内容CLR WDT〖〗100〖〗0000111XX〖〗C〖〗清除WDT的内容
图3READ模式（识别码110）时序图4WRITE模式（识别码101）时序图5READMODIFYWRITE模式（识别码101）时序信号的下降沿同步送出至数据线上,使主控制器可以在RD信号的上升沿及下一个下降沿到来期间读入正确的数据。WR为写输入,数据线上的数据、地址及命令将在WR信号的上升沿写入SD0432。一条可选择的IRQ线也可用作主控制器件及SD0432间的接口,IRQ引脚可通过S/W,设置选择作为定时输出或是WDT溢出标志输出。主控制器可在与IRQ相连时执行时基或WDT功能。
在图6中,要注意以下几点：
① VLCD <VDD
② 调节可调电阻VR以改变LCD偏置电压。当VVDD=5 V,VVLCD=4 V时,VR的阻值为R=15（1±0.02)kΩ。
③ 可通过调节R（外接上拉电阻）来适应用户的基准时钟。
图6SD0432与8051单片机的硬件接口原理
4.2SD0432与单片机的软件接口
（1） 初始化程序
COM_REGEQU 20H;指令寄存器

ADD_REG EQU 21H;数据地址寄存器
DATA_REG EQU 22H ;数据寄存器
COM_DATA EQU 23H ;指令数据寄存器
SDATA EQU P3.4
SWR EQU P3.3
CS EQU P3.2
KEY EQU P3.1
WR_MODE EQU 05H ;写数据模式
COM_MODE EQU 04H ;发送指令模式
ORG0000H
LJMP START
ORG 0100H ;程序初始化
START: MOVSP,#60H;堆栈栈顶设置
MOV COM_REG,#COM_MODE
;启动SD0432
MOV COM_DATA, #01H
LCALL SD0432
MOV COM_REG, #COM_MODE
;LCD ON
MOV COM_DATA, #03H
LCALL SD0432
MOV COM_REG,#COM_MODE
;LCD 1/3偏置方式,4公共端
MOV COM_DATA, #29H
LCALL SD0432（2） SD0432通信子程序
通信子程序实现MCU与SD0432之间的通信和传输指令与数据。指令模式存放在COM_REG中,指令数据存放在COM_DATA中,数据地址存放在ADD_REG中,数据存放在DATA_REG中。程序中CLK是时钟子程序,其功能是发送时钟信号,使数据传送到SD0432中。这里省略该段子程序。SD0432: CLR CS;启动SD0432
MOV R2,#03H ;发送显示模式(3位)
MOV A, COM_REG
SENDMODE: NOP
MOV C, ACC.2
MOV SDATA, C
LCALL CLK
RLC A
DJNZ R2,SENDMODE
JNB ACC.3, SENDCOM
MOV R2,#06H ;发送数据地址(6位)
MOV A, ADD_REG
SENDADD:NOP
MOV C, ACC.5
MOV SDATA, C
LCALL CLK
RLC A
DJNZ R2, SENDADD
MOV R2,#04H;发送数据(4位)
MOV A, DATA_REG
SENDDATA:NOP
MOV C, ACC.0
MOV SDATA, C
LCALL CLK
RRC A
DJNZ R2, SENDDATA
JMP SENDEND
SENDCOM: MOV R2, #08H
MOV A, COM_DATA
SENDCOM1:NOP
MOV C, ACC.7
MOV SDATA, C
LCALL CLK
RLC A
DJNZ R2, SENDCOM1
CLR SDATA ;发送第9位
LCALL CLK
SENDEND: SETB CS ;关闭SD0432
RET
 结语
SD0432芯片具有接口简单、无需外围接口芯片、编程灵活等特点。它内部具有看门狗（WDT）及音频输出电路（这是其他LCD驱动所没有的功能）;可广泛应用于仪器仪表、工业控制器、条形显示器、控制面板等场合。
参考文献
1深圳市兴威帆电子技术有限公司. SD0432用户指南.
2高登芳,潘承武,朱英杰. 微型计算机实用测控接口技术［M］. 北京：北京科学技术出版社,1990
3余永权,汪明慧,黄英. 单片机在控制系统中的应用［M］. 北京：电子工业出版社,2003