探索LK404 - 25智能显示屏：特性、连接与应用全解析

在电子设备设计领域，选择一款合适的显示屏是实现项目高效运行的关键。今天，我们将深入探讨一款功能强大的智能显示屏——LK404 - 25，为电子工程师们详细介绍其特性、连接方式、软件应用、硬件组成、故障排除以及相关命令等方面的内容。

文件下载：LK402-25.pdf

一、LK404 - 25简介

LK404 - 25是一款智能字母数字液晶显示屏，其设计初衷是为各类项目提供即时解决方案，从而显著减少开发时间。它支持RS232、TTL和I²C协议，能够与多种主机控制器轻松连接。其中，串行协议通信速度高达115.2kbps，I²C协议通信速度为100kbps，确保了显示屏的快速更新。

这款显示屏的命令结构简单，便于通过软件控制多种设置，如背光亮度、屏幕对比度和波特率等。此外，板载内存可存储多达四十个自定义字符，这些字符可用于启动屏幕、条形图或显示更大的数字。用户还可以通过一个5x5矩阵式键盘进行输入，同时，六个通用输出提供了简单的可切换5V电源。另外，Dallas OneWire接口为多达32个设备提供了通信接口。LK404 - 25还提供多种颜色、电压和温度选项，以满足不同的应用需求。

二、快速连接指南

2.1 可用接口

LK404 - 25提供了多种接口，方便与不同设备进行连接。具体接口信息如下表所示：	#	接口	匹配接口	适用型号
1	GPO接口	无	所有型号
2	DB9串行接口	CSS1FT/CSS4FT	所有型号
3	键盘接口	KPP4x4	所有型号
4	通信/电源接口	SCCPC5V/BBC	所有型号

2.2 标准模块

标准版本的LK404 - 25支持三种常见的通信协议配置。它可以使用RS323或TTL电压电平的串行协议进行通信，也可以使用I²C协议进行通信。每种协议的连接都可以通过四针通信/电源接口实现。

推荐配件

• 通信/电源线（SCCPC5V）：这是字母数字矩阵轨道显示屏最常用的电缆，通过熟悉的接口为设备提供简单的连接。DB9和软盘电源接口提供了驱动显示屏所需的所有输入。
• 面包板电缆（BBC）：对于需要更灵活接口的应用，面包板电缆是一个不错的选择。它提供了简单的四线连接，在面包板环境中易于使用，深受开发者喜爱。

串行连接

串行接口是连接LK404 - 25的经典方式。通常使用通信/电源线进行设置，具体步骤如下：

1. 设置协议选择跳线：
   • RS232：使用提供的零欧姆跳线电阻或其他导线或焊接解决方案连接232协议框中的三个跳线。
   • TTL：连接TTL协议框中的两个跳线。 注意：除了正在使用的协议框外，必须移除所有其他协议框中的跳线。
2. 进行连接：
   • 将通信/电源线的四针母头连接到LK404 - 25的通信/电源接口。
   • 将串行电缆的公头插入通信/电源线的相应DB9接口，并将母头连接到计算机的所需通信端口。
   • 从PC电源中选择未修改的软盘电缆，并将其连接到通信/电源线的电源接口。
3. 开始开发：使用uProject或终端程序开始开发，然后可以根据需要进行自己的开发。可以在www.matrixorbital.ca/appnotes上找到许多应用笔记。

I²C连接

I²C协议提供了一种更高级的连接方式，建议使用面包板和面包板电缆进行连接。电源必须从面包板或其他外部电源提供。具体步骤如下：

1. 设置协议选择开关：确保I²C协议框中的两个跳线已连接，而其他跳线处于断开状态。
2. 进行连接：
   • 将面包板电缆连接到LK404 - 25的通信/电源接口，并将四根导线插入面包板。红色导线需要电源，黑色导线应连接到地，绿色和黄色导线应分别连接到控制器的时钟和数据线。
   • 使用1至10千欧姆的电阻将时钟和数据线拉高到5V。
3. 开始开发：虽然在Matrix Orbital AppNote部分（www.matrixorbital.ca/appnotes）有许多示例，但由于控制器和语言众多，无法涵盖所有情况。如果在开发过程中遇到问题，可以切换到标准板上的其他协议，也可以在论坛上寻求其他开发者的支持。

三、软件应用

LK404 - 25支持多种通信协议，其简单的命令结构使得可以使用多种应用程序与显示屏进行通信。文本以字符串的形式发送到显示屏，例如，发送十进制值41将在屏幕上显示字母'A'。同时，还激活了一些控制字符，命令通常以特殊命令字节（十进制254）为前缀。

3.1 uProject

Matrix Orbital字母数字显示屏调谐器uProject可以从www.matrixorbital.ca支持网站免费下载。它允许使用简单的图形用户界面（GUI）系统测试任何显示屏的基本功能。对于高级用户，上传器选项卡中的脚本功能非常实用，可以堆叠、运行和保存命令以供后续使用。其中，“原始数据命令”功能允许将原始字节发送到显示屏，支持多种格式输入并以十进制表示。需要注意的是，当连接USB显示屏时，uProject的自动检测功能可能无法正常工作，需要手动配置。

3.2 应用笔记

在www.matrixorbital.ca/appnotes的应用笔记部分，可以找到用C#语言编写的Matrix Orbital显示屏的完整演示程序和代码。难度从初学者的“Hello World”程序到高级的Dallas One - Wire温度读取应用程序不等。此外，还有许多不同编程语言的其他应用程序，这些程序旨在展示显示屏的功能，但不建议直接集成到最终设计中。如需了解更多关于代码的信息，可以阅读支持网站上的“On Code”文档。

四、硬件组成

4.1 标准型号

通信/电源接口

通信/电源接口为LK404 - 25提供了标准的连接方式。通过四针通信/电源接口的引脚1和4施加电压，在连接电源之前，请参考电压规格确保输入正确的电压。引脚2和3用于串行传输，具体使用RS - 232/TTL还是通过I²C协议进行时钟数据传输，取决于协议选择跳线的设置。该接口使用的Tyco 640456 - 4 - LF风格的接口可以与多种连接器匹配，如Molex 22 - 01 - 3047。

串行DB9连接器

LK404 - 25提供了一个DB - 9连接器，可使用EIA232标准信号电平与串行设备进行接口。通过将协议选择跳线设置为TTL，也可以在0至+5V的TTL电平下进行通信。此外，还可以通过DB - 9连接器的引脚9供电，以减少电缆杂乱。需要注意的是，不要同时通过DB - 9连接器的引脚9和通信/电源接口施加电压。

电源通过DB9跳线

要通过DB - 9连接器的引脚9供电，需要连接标记为D的电源通过DB9跳线。可以使用推荐尺寸为0603的零欧姆电阻或焊接桥进行连接。LK404 - 25允许所有电压型号使用通过DB - 9供电的选项，具体电源要求请参考电压规格。

协议选择跳线

协议选择跳线用于在RS - 232、TTL和I²C协议之间切换LK404 - 25。默认情况下，跳线设置为RS - 232模式，RS232跳线上有焊接跳线。要将显示模块设置为I²C模式，需要先移除RS232跳线上的焊接跳线，然后将其放置在I²C跳线上。此时，显示屏将处于I²C模式，默认从地址为80，除非使用相应命令进行更改。同样，要将显示屏更改为TTL模式，只需从RS232或I²C跳线上移除零欧姆电阻，并将其焊接到TTL跳线上。

4.2 常见特性

通用输出

LK404 - 25的一个独特特性是可以使用一个或六个通用输出（GPO）来控制继电器和其他外部设备。每个输出在开启时可提供高达10mA的5V电流，关闭时可吸收20mA的0V电流。这个两排十四针的接口可以与多种母连接器匹配，以控制所需的任何外围设备。如果连接继电器，务必使用二极管和电容器进行完全钳位，以吸收产生的电动势（EMF）。

Dallas One - Wire连接器

除了六个通用输出外，LK404 - 25还提供了一个可选的Dallas One - Wire接口，允许将多达32个单总线设备连接到显示屏。该接口可以通过定制订单以额外成本配备Tyco 173979连接器。如需更多信息，请通过联系部分向Matrix Orbital销售团队咨询。

键盘接口

为了方便用户输入，LK404 - 25提供了一个键盘接口连接器，允许将最多25键的矩阵式键盘直接连接到显示模块。当检测到行和列之间短路时，会产生按键信号。按键产生时，特定于该按键的字符会自动在Tx通信线上发送。如果显示模块在I²C模式下运行，可以关闭“自动发送按键”功能，以便将按键保留在缓冲区中进行轮询。还可以使用“分配键码”命令更改与每个按键相关的字符。键盘接口连接器的直十二针接口可以与多种设备匹配，包括Matrix Orbital KPP4x4键盘。需要注意的是，接地/+5V引脚通过键盘连接器右侧的跳线进行切换，跳线垫1和2用于+5V，2和3用于GND。

五、故障排除

5.1 电源问题

如果LK404 - 25右上角的电源指示灯未亮起，说明电源未正确供应。可以尝试以下步骤：

1. 确保使用正确的电源连接器。标准的PC电源软盘驱动器电源线可能适合通信/电源接口，但引脚排列可能不正确，无法提供电源。Matrix Orbital提供了用于连接PC的电源电缆适配器，可以在配件部分找到。
2. 检查使用的电源电缆的连续性。如果没有欧姆表，可以尝试使用不同的电源电缆；如果仍然无法解决问题，可以尝试使用不同的电源供应器。
3. 如果通过DB9连接器供电，确保电源通过DB9跳线已连接。
4. 如果对协议选择块进行了更改，确保所有适当的协议选择跳线已连接，并且所有未使用的协议跳线已断开。
5. 最后，检查显示屏上使用的接口连接器。如果电源连接松动，或者无法解决问题，请联系Matrix Orbital获取更多信息。

5.2 显示问题

如果显示屏已成功通电，但启动时未显示Matrix Orbital标志或用户创建的屏幕，可以检查以下几点：

1. 确保对比度设置不过高或过低，否则可能导致屏幕变暗或空白。可以参考手动覆盖部分将其重置为默认值。
2. 确保启动屏幕不为空。有可能会覆盖Matrix Orbital标志启动屏幕，导致屏幕空白。在检查对比度后，可以尝试向显示屏写入内容以确保其功能正常。

5.3 通信问题

当文本或命令的通信中断时，可以尝试以下步骤：

1. 检查通信电缆的连续性。如果没有欧姆表，可以尝试使用不同的通信电缆；如果使用PC，可以尝试使用不同的COM端口。
2. 确保显示模块设置为使用你正在使用的协议进行通信，检查协议选择跳线。
3. 在串行协议中，确保主机系统和显示模块都使用相同的波特率进行通信。显示模块的默认波特率为19200 bps。
4. 将显示屏的Rx与主机的发送引脚匹配，Tx引脚与接收引脚匹配。
5. 如果通过I²C与显示屏通信，请确保数据发送到正确的地址。显示模块的默认从地址为80。
6. 在I²C模式下，将Rx连接到控制器的时钟线，Tx连接到数据输出。
7. 解锁显示屏，具体信息请参考“设置和保存数据锁定”命令。
8. 最后，可以使用下面概述的手动覆盖程序将显示屏重置为默认设置。需要注意的是，I²C通信始终需要在SCL和SDA上使用1至10千欧姆的上拉电阻。

5.4 手动覆盖

如果显示屏的设置发生了严重影响可用性的更改，可以临时恢复默认设置。具体步骤如下：

1. 断开显示屏的电源。
2. 在键盘的中间两个引脚（R5和C1）上放置一个跳线。
3. 重新连接设备电源，等待启动屏幕显示后再移除跳线。
4. 设置将临时覆盖为“手动覆盖设置”表中列出的默认值。此时，应设置并保存任何重要设置，如对比度、背光或波特率，以便在覆盖移除后保持不变。

六、命令详解

6.1 通信命令

• 更改波特率：立即更改波特率，但在I²C模式下不可用。可以通过手动覆盖临时将波特率强制设置为19200。支持的波特率值包括1200、2400、4800等，每个波特率对应一个特定的速度字节。
• 更改I²C从地址：立即更改I²C写入地址，只允许偶数地址，下一个奇数地址将成为读取地址，默认值为80。
• 选择传输协议：选择显示屏用于数据传输的协议，不影响向显示屏的数据传输。必须设置为正在使用的协议才能正确接收数据。
• 设置非标准波特率：立即将波特率更改为非标准值，波特率必须是977至153800之间的整数。由于舍入误差，波特率越高误差越大，实际波特率必须在所需波特率的3%以内以确保准确通信。在I²C模式下不可用，可以通过手动覆盖临时将波特率强制设置为19200。

6.2 文本命令

包括清除屏幕、更改启动屏幕、自动滚动开关、自动换行开关、设置光标位置等命令，这些命令可以方便地控制显示屏上文本的显示和布局。

6.3 特殊字符命令

可以创建、保存和加载自定义字符，还可以初始化和放置中等和大型数字以及各种条形图。这些功能为显示屏的显示效果提供了更多的灵活性。

6.4 通用输出命令

可以控制通用输出的开启和关闭，以及设置其启动状态。这些命令可用于控制外部设备。

6.5 Dallas One - Wire命令

可以搜索单总线设备并执行单总线事务。通过这些命令，可以与连接到Dallas One - Wire接口的设备进行通信。

6.6 键盘命令

包括自动发送按键开关、轮询按键、清除按键缓冲区、设置去抖时间、设置自动重复模式和分配键盘代码等命令，方便用户通过键盘进行输入和交互。

6.7 显示功能命令

可以控制显示屏的背光开关、亮度和对比度，以及设置和保存这些参数。这些命令可以改善显示屏的视觉效果。

6.8 数据安全命令

包括设置记忆开关、设置数据锁定和设置并保存数据锁定等命令，用于保护显示屏的设置和数据安全。

6.9 杂项命令

可以写入和读取用户定义的数据块，读取固件版本号和模块类型。这些命令可以帮助用户管理显示屏的相关信息。

七、附录信息

7.1 命令总结

提供了所有命令的详细总结，包括命令名称、十进制和十六进制代码、所需参数、返回响应以及设置是否被记住的信息。这对于快速查找和使用命令非常有帮助。

7.2 字符集

展示了显示屏支持的字符集，包括欧洲字符集的相关信息。

7.3 框图

提供了显示屏的功能框图，帮助用户了解其内部结构和工作原理。

7.4 环境规格

列出了显示屏的标准和扩展环境限制，包括工作温度、存储温度、相对湿度和热冲击等参数。

7.5 电气公差

介绍了显示屏的电流消耗、背光电流消耗和输入电压规格，帮助用户合理选择电源和设计电路。

7.6 尺寸图

提供了显示屏和标准型号的尺寸图，方便用户进行机械设计和安装。

7.7 光学特性

列出了显示屏的光学特性，如模块尺寸、 viewing area、 active area、字符尺寸、像素尺寸等，有助于用户评估显示屏的视觉效果。

八、订购信息

8.1 零件编号方案

介绍了LK404 - 25的零件编号方案，包括产品类型、显示尺寸、键盘尺寸、颜色、电压、协议和温度等选项。

8.2 选项

详细说明了各个选项的含义和可选值，帮助用户根据自己的需求选择合适的型号。

8.3 配件

列出了可用的配件，包括电源、通信和外围设备配件，方便用户进行配套使用。

九、定义

对文中涉及的一些术语进行了定义，如ASCII、BPS、DOW、GPO、GUI等，帮助读者更好地理解文档内容。

十、联系信息

提供了销售和支持的联系电话和电子邮件地址，以及在线购买和支持的网站链接，方便用户获取进一步的帮助和服务。

通过以上对LK404 - 25智能显示屏的详细介绍，相信电子工程师们对其有了更全面的了解。在实际设计和应用中，合理利用其特性和功能，可以为项目带来更高效、更稳定的显示解决方案。你在使用类似显示屏时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。