探索Matrix Orbital LCD0821智能LCD显示屏：功能、设置与应用

一、引言

在电子设计领域，一款优秀的LCD显示屏能极大提升项目的用户体验和功能实现。Matrix Orbital的LCD0821智能LCD显示屏就是这样一款值得关注的产品。它为开发者提供了便捷的解决方案，减少了开发时间，并且具备丰富的功能和灵活的配置选项。本文将深入介绍LCD0821的各个方面，包括其特点、硬件信息、通信方式、文本显示、特殊字符处理、通用输出、显示功能、数据安全以及杂项功能等，帮助电子工程师更好地了解和使用这款显示屏。

文件下载：LCD0821.pdf

二、产品概述

2.1 产品特点

LCD0821是一款8列2行的字母数字液晶显示屏，具有以下显著特点：

• 多种通信协议：支持RS - 232/TTL和I²C协议，可与几乎任何控制器配合使用，通信速度快，RS - 232可达57.6 kbps，I²C可达100 kbps。
• 通用输出：具备一个5V - 20mA的通用输出，可用于多种应用，如控制继电器等外部设备。
• 温度和电压适应范围广：有扩展温度选项（-20°C至70°C）和扩展电压电源，能适应极端环境。
• 自定义字符：内置字体可存储多达8个用户定义字符，还可在非易失性存储器中存储多达40个自定义字符，如条形图、中大型数字等字符集。
• 软件控制：可通过软件控制对比度、亮度，并可配置长达90分钟的超时设置。
• 多颜色可选：提供多种颜色选项，如标准的黄绿、反黄、蓝白、白灰以及适合夜间观看的反红等。

2.2 连接与软件安装

2.2.1 连接到PC

将LCD0821连接到PC进行功能测试，需要标准的RS - 232 9针串口电缆和修改后的5V电源适配器。连接步骤如下：

1. 将串口电缆插入所需的COM端口。
2. 将修改后的5V电源适配器连接到PC电源供应的电源线（需打开计算机机箱）。
3. 将串口电缆连接到显示屏背面的DB - 9连接器。
4. 将5V电源适配器连接到显示屏背面的4针连接器。

注意：不要使用标准的软盘驱动器电源连接器，否则会因电压不正确而损坏显示模块。

2.2.2 安装软件

Matrix Orbital提供了uProject软件，用于测试字母数字显示屏的所有功能。安装步骤如下：

1. 将Matrix Orbital CD - ROM插入CD驱动器。
2. 找到“CD - drive:Download”目录下的uProject.exe文件。
3. 将uProject.exe复制到想要运行的目录。
4. 双击“uProject.exe”。

首次运行uProject时，需检查COM设置中的信息，确保正确输入后即可控制图形显示屏的所有功能。

三、硬件信息

3.1 电源/数据连接器

LCD0821的电源/数据连接器为显示模块供电，标准显示模块需要5V电压，宽电压（V）型号需要9 - 15V电压。电压通过4针电源/数据连接器的1号和4号引脚施加，2号和3号引脚用于串行传输，可根据协议选择跳线选择RS - 232/TTL或I²C协议。

3.2 RS - 232 接口

RS - 232接口提供了另一种串行传输连接器，仅用于RS - 232传输。

3.3 手动重置

手动重置功能可将LCD0821恢复到出厂默认设置。操作步骤如下：

1. 关闭显示模块电源。
2. 在手动重置引脚上放置跳线。
3. 打开显示模块电源。
4. 显示模块将设置为默认值，如亮度255、波特率19.2 kbps、I²C从地址0x50等。
5. 编辑并保存设置。

3.4 通用输出

LCD0821的通用输出可提供高达20mA的电流和+5Vdc，可用于控制继电器和其他外部设备。若驱动的设备需要较高电流且内部电阻大于250欧姆，可移除240欧姆电阻并更换为跳线。但连接继电器时，需使用二极管和电容器进行完全钳位，以吸收产生的电动势。

3.5 协议选择跳线

协议选择跳线可在RS - 232、TTL和I²C协议之间切换显示模块。默认情况下，跳线设置为RS - 232模式，若要切换到I²C模式，需移除232跳线上的焊锡跳线并放置在I²C跳线上；若要切换到TTL模式，只需移除232或I²C跳线上的零欧姆电阻并焊接到TTL跳线上。

四、通信方式

4.1 I²C通信

LCD0821在I²C模式下能够以100 KHz的速度通信，单个I²C通信线路上可寻址127个单元。通信时，需在SCL和SDA通信线路上放置标称值为1K - 10K的上拉电阻。模块的数据响应会自动通过RS232输出，若主机要通过I²C查询模块，需发送命令254 / 160 / 0关闭RS232的数据自动传输。I²C数据线路通常工作在5V，-1U风格的单元工作在3.3V。LCD0821使用8位寻址，第8位（最低有效位LSB）作为读写位，0表示写地址，1表示读地址。默认读地址为0x51，写地址为0x50，可通过cmd 254 / 51 /

更改地址。

典型的I²C事务包含起始序列、寻址、信息和停止序列四个部分。例如，要写入“HELLO”消息，事务算法如下：	步骤	操作
START	数据线路SDA从高到低切换，时钟线路SCL为高
Address	写入地址0x50
Information	发送信息0x48 0x45 0x4C 0x4C 0x4F
STOP	数据线路SDA从低到高切换，时钟线路SCL为高

4.2 串行通信

LCD0821除了支持I²C通信外，还通过RS - 232协议进行本地通信，默认波特率为19,200 bps，支持9600 - 115,200 bps的标准波特率，也可通过命令164（0xA4）设置非标准波特率。通过设置协议选择跳线为TTL，可使显示模块在0 - +5V的TTL电平下通信。

4.3 更改通信参数

4.3.1 更改I²C从地址

通过发送命令0xFE 0x33 [adr]（十六进制）、254 51 [adr]（十进制）或254 “3” [adr]（ASCII）可更改I²C从地址，新地址必须为偶数，读地址自动设置为比写地址高1。

4.3.2 更改波特率

发送命令0xFE 0x39 [speed]（十六进制）、254 57 [speed]（十进制）或254 “9” [speed]（ASCII）可将RS - 232端口设置为指定的波特率。有效波特率对应的十六进制值如下：	十六进制值	波特率
53	1200
29	2400
CF	4800
67	9600
33	19200
22	28800
19	38400
10	57600
8	115200

注意：此命令在I²C模式下不可用。

4.3.3 设置非标准波特率

使用命令0xFE 0xA4 [speed]（十六进制）、254 164 [speed]（十进制）可将RS - 232端口设置为非标准波特率。[speed]通过公式speed = CrystalSpeed / (8 × DesiredBaud) - 1计算，范围为12 - 2047，对应波特率范围为977 - 153,800 baud。实际波特率必须在预期波特率的3%以内，设备才能正常通信。

五、文本显示

5.1 字符集与控制字符

LCD0821能够显示当前字符集定义的所有ASCII格式字符和字符串，默认字体集为日语（-WB颜色选项除外）。同时，它支持以下ASCII控制字符：

• 0x08：退格
• 0x0C：清屏/新页面
• 0x0D：回车
• 0x0A：换行

5.2 文本控制命令

5.2.1 自动滚动

• 自动滚动开启：发送命令0xFE 0x51（十六进制）、254 81（十进制）或254 “Q”（ASCII）可开启自动滚动，当文本到达最后一行末尾时，显示内容会向上移动以显示新的文本行。
• 自动滚动关闭：发送命令0xFE 0x52（十六进制）、254 82（十进制）或254 “R”（ASCII）可关闭自动滚动，文本到达最后一行末尾时会回到显示区域的左上角。

5.2.2 清屏

发送命令0xFE 0x58（十六进制）、254 88（十进制）或254 “X”（ASCII）可立即清除显示屏的所有内容。

5.2.3 更改启动屏幕

发送命令0xFE 0x40（十六进制）、254 64（十进制）或254 “@”（ASCII），后跟要显示的字符，可更改LCD0821启动时显示的文本。

5.2.4 自动换行

• 自动换行开启：发送命令0xFE 0x43（十六进制）、254 67（十进制）或254 “C”（ASCII）可开启自动换行，当当前行满时，光标会自动跳到下一行。
• 自动换行关闭：发送命令0xFE 0x44（十六进制）、254 68（十进制）或254 “D”（ASCII）可关闭自动换行，显示行的顺序会变为交替模式。

5.2.5 光标控制

• 设置光标位置：发送命令0xFE 0x47 [col] [row]（十六进制）、254 71 [col] [row]（十进制）或254 “G” [col] [row]（ASCII）可手动设置光标位置。
• 返回主页：发送命令0xFE 0x48（十六进制）、254 72（十进制）或254 “H”（ASCII）可将光标返回显示区域的左上角。
• 光标移动：发送命令0xFE 0x4C（十六进制）、254 76（十进制）或254 “L”（ASCII）可将光标向后移动一个空格；发送命令0xFE 0x4D（十六进制）、254 77（十进制）或254 “M”（ASCII）可将光标向前移动一个空格。
• 光标样式控制：发送命令0xFE 0x4A（十六进制）、254 74（十进制）或254 “J”（ASCII）可开启下划线光标；发送命令0xFE 0x4B（十六进制）、254 75（十进制）或254 “K”（ASCII）可关闭下划线光标；发送命令0xFE 0x53（十六进制）、254 83（十进制）或254 “S”（ASCII）可开启闪烁块光标；发送命令0xFE 0x54（十六进制）、254 84（十进制）或254 “T”（ASCII）可关闭闪烁块光标。

六、特殊字符处理

6.1 创建自定义字符

LCD0821允许添加多达8个自定义字符，每个自定义字符是一个5×8像素矩阵，每行由一个字节值表示。通过发送命令254 78 [refID] [data]（十进制）或254 “N” [refID] [data]（ASCII）可创建自定义字符，[refID]为字符参考ID（0 - 7），[data]为8字节的字符数据。创建后，发送[refID]即可在当前光标位置显示自定义字符。

6.2 保存和加载自定义字符

6.2.1 保存自定义字符

发送命令0xFE 0xC1 [Bank] [ID] [Data]（十六进制）、254 193 [Bank] [ID] [Data]（十进制）可将自定义字符保存到非易失性存储器的指定内存银行（0 - 4）中。默认情况下，内存银行0包含启动屏幕使用的字符。

6.2.2 加载自定义字符

发送命令254 192 [Bank]（十进制）可将指定内存银行中的自定义字符加载到易失性存储器中，以便使用。

6.2.3 保存启动屏幕自定义字符

发送命令0xFE 0xC2 [refID] [data]（十六进制）、254 194 [refID] [data]（十进制）可创建并保存用于启动屏幕的自定义字符。

6.3 初始化和放置特殊字符

6.3.1 初始化中号数字

发送命令0xFE 0x6D（十六进制）、254 109（十进制）或254 “m”（ASCII）可将默认的中号数字字符加载到易失性存储器中，以便使用“放置中号数字”命令。

6.3.2 放置中号数字

发送命令0xFE 0x6F [Row] [Col] [Digit]（十六进制）、254 111 [Row] [Col] [Digit]（十进制）或254 “o” [Row] [Col] [Digit]（ASCII）可在指定的行和列位置放置中号数字（0 - 9）。

6.3.3 初始化水平条形图

发送命令0xFE 0x68（十六进制）、254 104（十进制）或254 “h”（ASCII）可将默认的水平条形字符加载到易失性存储器中，以便使用“放置水平条形图”命令。

6.3.4 放置水平条形图

发送命令254 124 [Col] [Row] [Dir] [Length]（十进制）或254 “|” [Col] [Row] [Dir] [Length]（ASCII）可在指定的行和列位置放置水平条形图，[Dir]为条形数据的方向（0表示向右，1表示向左），[Length]为条形图的像素大小。

6.3.5 初始化垂直条形图

• 窄垂直条形图：发送命令0xFE 0x73（十六进制）、254 115（十进制）或254 “s”（ASCII）可将窄垂直条形字符加载到易失性存储器中。
• 宽垂直条形图：发送命令0xFE 0x76（十六进制）、254 118（十进制）或254 “v”（ASCII）可将宽垂直条形字符加载到易失性存储器中。

6.3.6 放置垂直条形图

发送命令0xFE 0x3D [Column] [Length]（十六进制）、254 61 [Column] [Length]（十进制）或254 “=” [Column] [Length]（ASCII）可在指定的列位置放置垂直条形图，[Length]为条形图的像素大小。

七、通用输出控制

LCD0821有3个软件控制的通用输出（GPO），可连接LED等设备，提供高达20mA的电流和5V电压。

7.1 通用输出关闭

发送命令254 86 [Num]（十进制）或254 “V” [Num]（ASCII）可关闭指定编号的通用输出，关闭表示输出被拉高。

7.2 通用输出开启

发送命令0xFE 0x57 [Num]（十六进制）、254 87 [Num]（十进制）或254 “W” [Num]（ASCII）可开启指定编号的通用输出，开启表示输出被拉低。

7.3 设置启动GPO状态

发送命令0xFE 0xC3 [Num] [state]（十六进制）、254 195 [Num] [state]（十进制）可设置下一次上电时GPO的启动状态，[state]为0表示关闭，1表示开启。

八、显示功能设置

8.1 显示开关

8.1.1