NHD - 0220GZ - FSW - GBW - L字符液晶显示模块技术解析

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。今天我们来详细解析Newhaven Display International公司的NHD - 0220GZ - FSW - GBW - L字符液晶显示模块，看看它有哪些特点和技术细节。

文件下载：NHD-0220GZ-FSW-GBW-L.pdf

一、产品概述

NHD - 0220GZ - FSW - GBW - L是一款2行x20字符的液晶显示模块，型号中的各个部分都有特定含义：

• “0220” 表示2行x20字符显示。
• “GZ” 为具体型号。
• “F” 代表半透反射型。
• “SW” 表示侧面白色LED背光。
• “G” 是STN正性、灰色显示。
• “B” 表示6:00最佳视角。
• “W” 意味着宽温度范围。
• “L” 表示低功耗，电流为20mA，并且该产品符合RoHS标准。

二、产品特性

2.1 基本功能

该模块内置ST7066U控制器，采用+5.0V电源供电，具有1/16 duty、1/5 bias的驱动方式。

2.2 引脚分配

引脚编号	符号	外部连接	功能描述
1	VSS	电源	接地
2	VDD	电源	逻辑供电电压（+5.0V）
3	V0	调节电源	对比度供电电压（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	四位低阶双向三态数据总线，4位操作时不使用
11 - 14	DB4 – DB7	MPU	四位高阶双向三态数据总线
15	LED+	电源	背光阳极（通过板载电阻接+5.0V）
16	LED-	电源	背光阴极（接地）

推荐使用2.54mm间距的引脚作为LCD连接器。

三、电气特性

3.1 温度范围

• 工作温度范围：-20°C至+70°C。
• 存储温度范围：-30°C至+80°C。

3.2 电源参数

• 电源电压VDD：4.7V - 5.3V，典型值5.0V。
• 电源电流IDD：在VDD = 5.0V时，0.5 - 2.5mA，典型值1.5mA。
• 液晶对比度供电电压VLCD：在TOP = 25°C时，4.3 - 4.7V，典型值4.5V。

3.3 输入输出电平

• “H” 电平输入VIH：0.7 * VDD至VDD。
• “L” 电平输入VIL：VSS至0.6V。
• “H” 电平输出VOH：3.9V至VDD。
• “L” 电平输出VOL：VSS至0.4V。

3.4 背光参数

• 背光电源电压VLED：4.7 - 5.3V，典型值5.0V。
• 背光电源电流ILED：在VLED = 5.0V时，10 - 30mA，典型值20mA。

四、光学特性

4.1 最佳视角

• 顶部：40°
• 底部：60°
• 左侧：60°
• 右侧：60°

4.2 对比度和响应时间

• 对比度CR：2 - 5。
• 上升响应时间TR：在TOP = 25°C时，典型值150ms，最大值250ms。
• 下降响应时间TF：典型值200ms，最大值300ms。

五、控制器信息

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。

六、显示字符地址代码

该模块的显示字符地址代码如下： 第一行：00 - 13 第二行：40 - 53

七、命令表

模块提供了一系列命令，用于控制显示和操作，例如：	指令	指令代码	描述	270KHZ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
返回主页	0 0 0 0 0 0 0 0 1 -	将DDRAM地址从AC设置为“00H”，如果光标移动则返回原始位置，DDRAM内容不变	1.52ms
输入模式设置	0 0 0 0 0 0 0 1 I/D SH	设置光标移动方向并指定显示移位	37µs
显示开/关控制	0 0 0 0 0 0 1 D C B	D = 1显示开启，C = 1光标开启，B = 1光标闪烁开启	37µs

八、时序特性

8.1 从MPU写入数据到ST7066U

• 使能周期时间Tc：1200ns
• 使能脉冲宽度TPW：140ns
• 使能上升/下降时间TR,TF：25ns
• 地址建立时间TAS：0ns
• 地址保持时间TAH：10ns
• 数据建立时间TDSW：40ns
• 数据保持时间TH：10ns

8.2 从ST7066U读取数据到MPU

• 使能周期时间Tc：1200ns
• 使能脉冲宽度TPW：140ns
• 使能上升/下降时间TR,TF：25ns
• 地址建立时间TAS：0ns
• 地址保持时间TAH：10ns
• 数据建立时间TDDR：100ns
• 数据保持时间TH：10ns

九、初始化程序

9.1 8位初始化

void command(char i) 
{ 
    P1 = i; //put data on output Port
    D_I = 0; //D/I=LOW : send instruction 
    R_W = 0; //R/W=LOW:Write
    E = 1;
    Delay(1);
    Delay(1); //enable pulse width >= 300ns 
    E = 0; //Clock enable: falling edge 
} 

void write(char i) 
{
    E = 0;
    P1 = i;
    P1 = i; //put data on output Port 
    D_I = 1; //D/I=HIGH : send data
    R_W = 0; //R/W=LOW:Write
    E = 1; 
    Delay(1); //enable pulse width >= 300ns 
    Delay(1);
    E = 0; //Clock enable:falling edge
} 

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

9.2 4位初始化

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

void write(char i) 
{ 
    P1 = i; //put data on output Port 
    P1 = i;
    D_I = 1; //D/I=HIGH: send data
    R_W = 0; 
    Nybble(); 
    i = i < < 4; 
    P1 = i; 
    Nybble(); //R/W=LOW: Write //Clock Upper 4 bits //Shift over by 4 bits //put data on output Port //Clock Lower 4 bits
} 

void Nybble() 
{
    E = 1; 
    Delay(1);
    Delay(1); //enable pulse width >= 300ns 
    E = 0; //Clock enable:falling edge
}

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

十、质量信息

该模块经过了一系列的质量测试，包括高温存储、低温存储、高温操作、低温操作、高温高湿操作、热冲击抵抗、振动测试和静电测试等。具体测试条件和注意事项可参考文档中的表格。

十一、使用注意事项

使用LCD/LCM时的注意事项可参考www.newhavendisplay.com/specs/precautions.pdf ，保修信息和条款可查看http://www.newhavendisplay.com/index.php?main_page=terms 。

在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用场景和需求，合理选择和使用这款液晶显示模块。你在使用类似模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。