STC8H開發(十): SPI驅動Nokia5110 LCD(PCD8544)

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有片很早以前買的Nokia5110 LCD一直在紙箱里吃灰. 可能是買其它配件時送的? 沒有合適的用途一直扔在那裡, 偶爾見到總會想什麼時候有空給它點一下. 外觀長這樣. 其實市面上這種模塊有幾個不同的版本, 另一種版本是上下有兩排排針, 方便不同的PCB佈局, 功能是一樣的. 單色LCD, 84x... ...

Nokia5110 LCD

有片很早以前買的Nokia5110 LCD一直在紙箱里吃灰. 可能是買其它配件時送的? 沒有合適的用途一直扔在那裡, 偶爾見到總會想什麼時候有空給它點一下.

外觀長這樣. 其實市面上這種模塊有幾個不同的版本, 另一種版本是上下有兩排排針, 方便不同的PCB佈局, 功能是一樣的.

單色LCD, 84x48像素, 帶4顆藍色LED燈珠作為背光. 顯示晶元是Philips PCD8544.

因為是Nokia5110手機的顯示屏, 所以一般都叫它Nokia5110 LCD. 在2014年大屏手機還沒流行的年代, 這是個相當不錯的顯示輸出設備, 相對於1602和2004LCD, 體積小解析度高, 便宜量又足.

現在遍地12864的LCD/OLED, 還有解析度更高的彩色LCD可以選擇, 這個模塊也就沒什麼人用了.

PCD8544

菲利普生產的單片低功耗CMOS LCD驅動控制器晶元, 用於驅動84x48像素的LCD
介面是SPI
顯示記憶體 = 6 banks x 84 segments x 8 bits = 4032 bits = 504位元組
Each bank contains 84 columns/segments (from 0 to 83)
Each column can store 8 bits of data (from 0 to 7)

Pin腳

RST 複位
CE 片選, CS
DC 數據/指令選擇, D/C
DIN SPI數據, MOSI
CLK SPI時鐘線
VCC 電源, 這個模塊相容3.3V和5V, 如果沒有標識建議使用3.3V
BL 背光
GND 接地

指令說明

PCD8544 的指令很少, 比 ST7567還少. 顯示機制和 ST7567 基本上是一樣的.

寫數據和寫命令

使用D/C pin控制, 高電平表示寫入數據, 低電平表示寫命令

功能設置

Function set: 0x20, 疊加下麵的參數

Power down control: 0x04 關機模式
Entry mode: 0x02 定址方式, 設置後變成垂直定址, 先下再右; 正常模式是先右再下, 一般使用正常模式
Extended instruction set: 開啟擴展指令. 開啟後可以修改溫度參數, 電壓基準偏移, 顯示電壓, 後面兩個用於調節LCD的對比度

顯示控制

Display control: 0x08, 疊加下麵的參數

Display blank 顯示空白: 0x00
Normal mode 正常顯示: 0x04
All display segment on 顯示全部: 0x01
Inverse video mode 反顯模式: 0x05

坐標定位

PCD8544的顯示結構

只能定位到位元組, 定位後寫入數據, 會按設置好的定址方式往下寫

設置x坐標: 0x80 疊加 [0x00, 0x84) 之間的值
設置y坐標: 0x40 疊加 [0x00, 0x06) 之間的值

擴展指令

下麵的命令必須在開啟擴展指令後執行才有效

Temperature control 溫度因數, 0x04 疊加取值 [0x00, 0x03]
Bias system 電壓基準控制, 0x10 疊加取值 [0x00, 0x07]
Set Vop 顯示電壓控制, 0x80 疊加取值 [0x00, 0x7F]

這三個指令需要說明一下, 設置不當可能會顯示全黑或者完全無顯示

溫度因數可以不設置, 使用預設
電壓基準設置得越大, 最後的實際顯示電壓越高, LCD顯示部分就越黑, 如果屏幕無顯示, 可以先調成0x07試試
顯示電壓高低和設置的值成正比, 值越高實際顯示電壓越高, LCD顯示部分就越黑

使用 STC8H 進行測試

以下使用 STC8H3K32 和 FwLib_STC8 進行測試

接線

上電前一定要檢查一下VCC和GND是否正確, 電壓是否正確

P37   -> RES, RESET
P36   -> DC, A0
P35   -> CE, Chip Select
P32   -> SCK, SCL, CLK, Clock
P12   -> BL, Backlight
P34   -> MOSI, Din
GND   -> GND
3.3V  -> VCC

代碼

代碼可以從GitHub或者Gitee下載

初始化

// 重置
PCD8544_Reset();
// 設置對比度, 如果顯示太淡或太深, 需要自行調整
PCD8544_SetContrast(0x06, 0x20);
// 設置為正常顯示模式
PCD8544_SetDisplayNormal();

開啟和關閉背光

// 開啟背光
PCD8544_SetBackLightState(HAL_State_ON);
// 關閉背光
PCD8544_SetBackLightState(HAL_State_OFF);

清屏

PCD8544_Fill(0);
PCD8544_UpdateScreen();

反顯

開啟反顯後, 需要再設置為正常顯示模式才能恢復, 不能通過再次調用反顯恢復

PCD8544_SetDisplayInverted();

畫線

// 從(0,0)畫線到(83,0)
PCD8544_DrawLine(0,   0,  83,  0, 1);
PCD8544_DrawLine(0,   0,   0, 47, 1);
PCD8544_DrawLine(83,  0,  83, 47, 1);
PCD8544_DrawLine(0,  47,  83, 47, 1);
PCD8544_UpdateScreen();

顯示文字

// 移動坐標到(3,3)
PCD8544_GotoXY(3, 3);
// 使用5x7字體顯示英文
PCD8544_Puts("LCD:PCD8544", &Font_5x7, 1);
PCD8544_UpdateScreen();

關機模式

// 關機
PCD8544_SetPowerDownMode(HAL_State_ON);
// 開機
PCD8544_SetPowerDownMode(HAL_State_OFF);

參數說明

這三個擴展命令會影響顯示, 設置不當會變成全白或全黑

#define PCD8544_SETTEMP             0x04 // Extended instruction set - Set temperature coefficient
#define PCD8544_SETBIAS             0x10 // Extended instruction set - Set bias system
#define PCD8544_SETVOP              0x80 // Extended instruction set - Write Vop to register

其中

PCD8544_SETTEMP是溫度因數, 通常不需要設置
PCD8544_SETBIAS是偏壓級別, 通常設置為[3,7]之間的指, 對應的寫入就是[0x13, 0x17]
PCD8544_SETVOP是系統電壓, 會受上面的兩個參數影響

如果初始化後無顯示或顯示全黑的, 可以根據上面的範圍調整.

演示

視頻中可以看到不同基準電壓下, 調節顯示電壓造成的對比度變化

https://www.bilibili.com/video/BV1eF411G7Y7

參考

https://github.com/adafruit/Adafruit-PCD8544-Nokia-5110-LCD-library
https://lastminuteengineers.com/nokia-5110-lcd-arduino-tutorial/
使用Arduino UNO 驅動 Nokia5110 LCD https://www.youtube.com/watch?v=VtZvf5T98FI

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