NHD-0224BZ-FL-GBW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。今天我们要深入探讨的是Newhaven Display International公司的NHD - 0224BZ - FL - GBW字符液晶显示模块，它具有诸多特点和优势，适用于多种应用场景。

文件下载：NHD-0224BZ-FL-GBW.pdf

一、产品概述

NHD - 0224BZ - FL - GBW是一款2行×24字符的液晶显示模块，内置ST7066U控制器，采用+5.0V电源供电，具备1/16 duty、1/5 bias的驱动方式，并且符合RoHS标准。其型号命名规则如下：

• “NHD - ”：代表Newhaven Display。
• “0224 - ”：表示2行×24字符。
• “BZ - ”：为具体型号。
• “F - ”：表示半透反射型。
• “L - ”：采用黄/绿色LED背光源。
• “G - ”：STN正性、灰色显示。
• “B - ”：最佳视角为6:00方向。
• “W - ”：宽温度范围。

二、引脚分配与功能

2.1 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	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	低4位双向三态数据总线，4位操作时不使用
11 - 14	DB4 - DB7	MPU	高4位双向三态数据总线
15	LED+	电源	LED背光源供电（通过板载电阻提供+5.0V）
16	LED -	电源	背光源接地

2.2 推荐连接器

推荐使用2.54mm间距的引脚作为LCD连接器，不过文档中未提及背光源连接器的具体信息。

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	°C
存储温度范围	TST	绝对最大	-30	-	+80	°C
供电电压	VDD	-	4.5	5.0	5.5	V
供电电流	IDD	VDD = 5.0V	1.5	2.5	3.0	mA
LCD供电（对比度）	VLCD	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
背光源供电电压	VLED	-	4.8	5.0	5.2	V
背光源供电电流	ILED	VLED = 5.0V	90	120	150	mA

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	-	°
	底部	ϕY -	-	60	-	°
	左侧	θX -	-	60	-	°
	右侧	θX+	-	60	-	°
对比度		CR	-	2	5	-	-
响应时间	上升	TR	TOP = 25°C	-	150	250	ms
	下降	TF	-	200	300	ms

四、控制器信息

该模块内置ST7066U控制器，相关规格说明书可从http://www.newhavendisplay.com/app_notes/ST7066U.pdf 下载。DDRAM地址分配如下：
									00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13 14 15 16 17
									40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 51 52 53 54 55 56 57

五、指令表

指令	指令代码	描述	270 KHZ执行时间（fosc = ）
清除显示	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”，如果光标已移动则返回其原始位置，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，在数据读写时执行这些参数	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中，也可读取地址计数器内容	0s
写入数据到地址	1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0	将数据写入内部RAM（DDRAM/CGRAM）	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写入数据

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

6.2 从ST7066U向MPU读取数据

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

七、初始化程序示例

7.1 8位初始化

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

7.2 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; 
    Nybble(); //R/W = LOW: Write
    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; //R/W = LOW: Write
    Nybble(); //Clock lower 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); //enable pulse width >= 300ns 
    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 
    Delay(10); //can check busy flag now instead of delay 
    P1 = 0x20; //put 0x20 on the output port 
    Nybble(); //Function set: 4 - bit interface 
    command(0x28); //Function set: 4 - bit/2 - line 
    command(0x10); //Set cursor
    command(0x0F); //Display ON; Blinking cursor 
    command(0x06); //Entry Mode set 
}

八、质量信息与注意事项

8.1 质量测试

测试项目	测试内容	测试条件	备注
高温存储	长时间施加高存储温度的耐久性测试	+80°C，48hrs	2
低温存储	长时间施加低存储温度的耐久性测试	-30°C，48hrs	1,2
高温操作	长时间施加电应力（电压和电流）和高热应力的耐久性测试	+70°C，48hrs	2
低温操作	长时间施加电应力（电压和电流）和低热应力的耐久性测试	-20°C，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	+40°C，90% RH，48hrs	1,2
热冲击抗性	在高低热应力循环期间施加电应力（电压和电流）的耐久性测试	0°C，30min -> 25°C，5min -> 50°C，30min = 1 周期，共10个周期
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，每个X、Y、Z方向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

8.2 注意事项

• 注意1：测试过程中不应观察到冷凝现象。
• 注意2：在25°C、0%RH下存储4小时后进行测试。
• 注意3：测试在产品本身进行，而非在容器内。

此外，使用LCD/LCM时的