深入剖析NHD - 02161Z - FSY - YBW - C字符液晶显示模块

在电子设备的设计中，液晶显示模块是人机交互的重要组成部分。今天我们就来详细探讨一下Newhaven Display International推出的NHD - 02161Z - FSY - YBW - C字符液晶显示模块，看看它有哪些特性和优势。

文件下载：NHD-02161Z-FSY-YBW-C.pdf

一、产品概述

1.1 产品命名解析

NHD - 02161Z - FSY - YBW - C这个型号包含了丰富的信息：

• “NHD - ”代表Newhaven Display。
• “0216 - ”表示该模块有2行，每行可显示16个字符。
• “1Z - ”是具体的型号。
• “F - ”代表半透反射型。
• “SY - ”表示侧面黄/绿色LED背光。
• “Y - ”是STN - 黄/绿色显示模式。
• “B - ”表示最佳视角为6:00方向。
• “W - ”意味着宽温度范围。
• “C - ”表示带有连接器，并且该产品符合RoHS标准。

1.2 公司信息

Newhaven Display International, Inc.位于2661 Galvin Ct., Elgin IL, 60124，联系电话是847 - 844 - 8795，传真为847 - 844 - 8796，官网是www.newhavendisplay.com，技术和销售邮箱分别为[e-mail]和[e-mail]。

1.3 文档修订历史

该产品文档经历了多次修订，从2009年3月19日的初始版本发布，到2021年1月29日修正电气特性表中的拼写错误，每次修订都对产品的信息进行了更新和完善。

二、功能与特性

2.1 基本显示功能

该模块具有2行×16字符的显示能力，内置ST7066U控制器，采用+5.0V电源供电，支持1/16 duty、1/5 bias驱动方式，并且符合RoHS标准。

2.2 引脚分配与功能

引脚编号	符号	外部连接	功能描述
1	VSS	电源地	电源接地端
2	VDD	电源	逻辑供电电压（+5.0V）
3	V0	电源	对比度调节电压（约0.5V）
4	RS	MPU	寄存器选择信号，RS = 0为命令，RS = 1为数据
5	R/W	MPU	读写选择信号，R/W = 1为读，R/W = 0为写
6	E	MPU	操作使能信号，下降沿触发
7 - 10	DB0 – DB3	MPU	低四位双向三态数据总线，4位操作时不使用
11 - 14	DB4 – DB7	MPU	高四位双向三态数据总线
15	A	电源	背光阳极（20 mA @ 4.0V）
16	K	电源	背光阴极（接地）

推荐使用1.0mm间距的引脚作为LCD连接器，不过文档未提及背光连接器的具体信息。

三、电气与光学特性

3.1 电气特性

项目	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
工作温度范围	TOP	绝对最大	-20	-	+70	⁰C
存储温度范围	TST	绝对最大	-30	-	+80	⁰C
电源电压	VDD	-	4.8	5.0	5.2	V
电源电流	IDD	VDD = 5.0V	1.0	1.5	2.5	mA
LCD供电（对比度）	VDD – V0	TOP = 25°C	4.3	4.5	4.7	V
“H” 电平输入	VIH	-	0.7 * VDD	-	VDD	V
“L” 电平输入	VIL	-	VSS	-	0.6	V
“H” 电平输出	VOH	-	3.9	-	VDD	V
“L” 电平输出	VOL	-	VSS	-	0.4	V
背光电源电流	ILED	-	-	20	30	mA
背光电源电压	VLED	ILED = 20 mA	3.8	4.0	4.2	V

需要注意的是，背光的LED由电流驱动，驱动电压仅作参考，必须选择合适的驱动电压以确保背光电流在最大允许值以下。

3.2 光学特性

项目		符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
最佳视角	顶部	ϕY+	Cr ≥ 2	-	40	-	⁰
	底部	ϕY -	-	60	-	⁰
	左侧	θX -	-	60	-	⁰
	右侧	θX+	-	60	-	⁰
对比度		Cr	-	-	2	-	-
响应时间	上升	Tr	-	-	120	150	ms
	下降	Tf	-	-	120	150	ms

四、控制器信息

该模块内置ST7066U控制器，其详细规格可从http://www.newhavendisplay.com/app_notes/ST7066U.pdf下载。DDRAM地址分布为第一行是00 - 0F，第二行是40 - 4F。

五、指令表

指令	指令代码（RS、R/W、DB7 - DB0）	描述	270 KHZ执行时间（fosc = ）
清屏	0 0 0 0 0 0 0 0 0 1	将“20H”写入DDRAM并将DDRAM地址从AC设置为“00H”	1.52ms
归位	0 0 0 0 0 0 0 0 1 -	将DDRAM地址从AC设置为“00H”，若光标移动则返回原位置，DDRAM内容不变	1.52ms
输入模式设置	0 0 0 0 0 0 0 1 I/D SH	设置光标移动方向和显示移位，在数据读写时执行	37µs
显示开/关控制	0 0 0 0 0 0 1 D C B	D = 1：整个显示开启；C = 1：光标开启；B = 1：闪烁光标开启	37µs
光标或显示移位	0 0 0 0 0 1 S/C R/L - -	设置光标移动和显示移位控制位及方向，不改变DDRAM数据	37µs
功能设置	0 0 0 0 1 DL N F - -	DL：接口数据为8/4位；N：行数为2/1；F：字体大小为5x11/5x8	37µs
设置CGRAM地址	0 0 0 1 - - - - - AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0	在地址计数器中设置CGRAM地址	37µs
设置DDRAM地址	0 0 1 - - - - - - AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0	在地址计数器中设置DDRAM地址	37µs
读取忙标志和地址	0 1 BF - - - - - - AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0	通过读取BF可知是否处于内部操作，也可读取地址计数器内容	0s
向地址写入数据	1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0	向内部RAM（DDRAM/CGRAM）写入数据	37µs
从RAM读取数据	1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0	从内部RAM（DDRAM/CGRAM）读取数据	37µs

六、时序特性

6.1 MPU向ST7066U写数据

时间参数	描述	引脚	最小值	典型值	最大值	单位
Tc	使能周期时间	Pin E	1200			ns
TPW	使能脉冲宽度	Pin E	140			ns
TR,TF	使能上升/下降时间	Pin E			25	ns
TAS	地址建立时间	Pins: RS,RW,E	0	0		ns
TAH	地址保持时间	Pins: RS,RW,E	10	-		ns
TDSW	数据建立时间	Pins: DB0 - DB7	40	-		ns
TH	数据保持时间	Pins: DB0 - DB7	10			ns

6.2 ST7066U向MPU读数据

时间参数	描述	引脚	最小值	典型值	最大值	单位
Tc	使能周期时间	Pin E	1200		0	ns
TPW	使能脉冲宽度	Pin E	140			ns
TR,TF	使能上升/下降时间	Pin E			25	ns
TAS	地址建立时间	Pins: RS,RW,E	0	0		ns
TAH	地址保持时间	Pins: RS,RW,E	10			ns
TDDR	数据建立时间	Pins: DB0 - DB7		-	100	ns
TH	数据保持时间	Pins: DB0 - DB7	10			ns

七、内置字体表

文档中给出了内置字体表，但由于格式问题，这里就不详细列出了。大家可以根据实际需求去查看具体的字体编码。

八、初始化程序示例

8.1 8位初始化

/**********************************************************/ 
void command(char i) 
{
    P1 = i; //put data on output Port 
    D_I = 0; //D/I=LOW : send instruction 
    RW = 0; //R/W=LOW:Write
    E = 1;
    Delay(1);
    E = 0; //Clock enable: falling edge 
}

void write(char i) 
{
    P1 = i; //put data on output Port 
    D_I = 1; //D/I=HIGH : send data 
    RW = 0; //R/W=LOW: Write
    E = 1; 
    Delay(1);
    E = 0; //Clock enable: falling edge 
}

void init() 
{
    E = 0; 
    Delay(100); //Wait >40 msec after power is applied 
    command(0x30); //command 0x30 = Wake up 
    Delay(30); //must wait 5ms, busy flag not available 
    command(0x30); //command 0x30 = Wake up #2 
    Delay(10); //must wait 160us, busy flag not available 
    command(0x30); //command 0x30 = Wake up #3 
    Delay(10); //must wait 160us, busy flag not available 
    command(0x38); //Function set: 8-bit/2-line 
    command(0x10); 
    command(0x0c); //Set cursor
    command(0x06); //Entry mode set 
}

8.2 4位初始化

/**********************************************************/ 
void command(char i) 
{
    P1 = i; //put data on output Port 
    D_I = 0; //D/I=LOW : send instruction 
    RW = 0; //R/W=LOW: Write
    Nybble(); //Send upper 4 bits 
    i = i < < 4; //Shift over by 4 bits 
    P1 = i; //put data on output Port 
    Nybble(); //Send upper 4 bits 
}

void write(char i) 
{
    P1 = i; //put data on output Port 
    D_I = 1; //D/I=HIGH : send data 
    RW = 0; 
    Nybble(); //Clock upper 4 bits 
    i = i < < 4; //Shift over by 4 bits 
    P1 = i; //put data on output Port 
    Nybble(); //Clock upper 4 bits 
}

void Nybble() 
{
    E = 1; 
    Delay(1);
    E = 0; //Clock enable: falling edge 
}

void init() 
{
    P1 = 0; 
    P3 = 0; 
    Delay(100); //Wait >40 msec after power is applied 
    P1 = 0x30; //put 0x30 on the output port 
    Delay(30); //must wait 5ms, busy flag not available 
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up 
    Delay(10); //must wait 160us, busy flag not available 
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up #2 
    Delay(10); //must wait 160us, busy flag not available 
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up #3 
    P1 = 0x20; //put 0x20 on the output port 
    Delay(10);
    Nybble(); //Function set: 4-bit interface 
    command(0x28); //Function set: 4-bit/2-line 
    command(0x0F); 
    command(0x10); //Set cursor
    command(0x0F); //Display ON; Blinking cursor 
    command(0x06); //Entry Mode set 
}

九、质量信息与注意事项

9.1 质量测试

测试项目	测试内容	测试条件	备注
高温存储	长时间施加高温存储条件的耐久性测试	+80⁰C , 48hrs	2
低温存储	长时间施加低温存储条件的耐久性测试	-30⁰C , 48hrs	1,2
高温操作	长时间施加电应力（电压和电流）和高温应力的耐久性测试	+70⁰C 48hrs	2
低温操作	长时间施加电应力（电压和电流）和低温应力的耐久性测试	-20⁰C , 48hrs	1,2
高温/高湿操作	长时间施加电应力（电压和电流）以及高温高湿应力的耐久性测试	+40⁰C , 90% RH , 48hrs	1,2
热冲击抗性	在高低温应力循环中施加电应力（电压和电流）的耐久性测试	0⁰C,30min -> 25⁰C,5min -> 50⁰C,30min = 1 cycle 10 cycles
振动测试	施加振动以模拟运输和使用的耐久性测试	10 - 55Hz , 15mm振幅。在X、Y、Z三个方向各60秒，共15分钟	3
静电测试	施加静电放电的耐久性测试	VS = 800V, RS = 1.5kΩ, CS = 100pF 一次

备注说明：

• 注意1：观察无冷凝现象。
• 注意