NHD-0416BZ-FL-GBW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（LCM）是不可或缺的人机交互界面。今天我们来深入剖析Newhaven Display公司的NHD - 0416BZ - FL - GBW字符液晶显示模块，了解它的特性、参数以及使用方法。

文件下载：NHD-0416BZ-FL-GBW.pdf

一、产品概述

NHD - 0416BZ - FL - GBW是一款4行16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的特性，并且符合RoHS标准。其型号中的各个部分含义如下：

• “0416”：代表4行16字符显示。
• “BZ”：为特定的型号标识。
• “F”：表示具有透反特性。
• “L”：采用黄/绿色LED背光，STN正性、灰色显示。
• “B”：最佳视角为6:00方向。
• “W”：具备宽温度工作范围。

二、引脚说明与接线图

该模块共有16个引脚，各引脚功能如下：	引脚编号	符号	外部连接	功能描述
1	VSS	电源地	提供电源接地
2	VDD	电源	逻辑电源电压（+5.0V）
3	V0	电源	对比度调节电源电压（约0.4V）
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	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、电气与光学特性

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	-	4.7	5.0	5.3	V
电源电流	IDD	VDD = 5.0V	1.0	1.5	2.5	mA
LCD电源（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
背光电源电压	VLED	-	4.7	5.0	5.3	V
背光电源电流	ILED	VLED = 5.0V	120	140	160	mA

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	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

模块内置ST7066U控制器，可从http://www.newhavendisplay.com/app_notes/ST7066U.pdf下载其详细规格书。

五、显示字符地址码

该模块的显示字符地址码如下：	1	2	3	4	5	6	7	8	9	14
									00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
									40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F
									10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F
									50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F

六、命令表

该模块提供了多种命令，用于控制显示和操作，以下是部分常用命令：	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 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 0 1 -	将DDRAM地址从AC设置为“00H”，若光标已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，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

七、时序特性

从MPU向ST7066U写数据

参数	描述	引脚	最小值	典型值	最大值	单位
Tc	使能周期时间	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

从ST7066U向MPU读数据

参数	描述	引脚	最小值	典型值	最大值	单位
Tc	使能周期时间	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

八、初始化程序示例

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) 
{ 
    P1 = i; //put data on output Port 
    R_W = 0; 
    D_I = 1; //D/I=HIGH : send data 
    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);
    command(0x30); //command 0x30 = Wake up #2
    Delay(10);
    command(0x30); //command 0x30 = Wake up #3
    Delay(10);
    command(0x38); //Function set: 8-bit/2-line 
    command(0x10); 
    command(0x0c); 
    command(0x06); //Set cursor //Display ON; Cursor ON //Entry mode set
}

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; //Send lower 4 bits //Shift over by 4 bits
    P1 = i;
    Nybble(); //Send upper 4 bits
}

void write(char i) 
{ 
    P1 = i; //put data on output Port 
    R_W = 0; 
    Nybble(); 
    i = i < < 4; 
    P1 = i; 
    D_I = 1; //D/I=HIGH : send data 
    Nybble(); //Clock upper 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); //Wait >40 msec after power is applied 
    P1 = 0x30; 
    Delay(30);
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up
    Delay(10);
    Nybble(); //command 0x30= Wake up #2
    Delay(10);
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up #3 
    Delay(10);
    P1 = 0x20; 
    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
}

九、质量信息与注意事项

该模块经过了多种测试，包括高温存储、低温存储、高温运行、低温运行、高温高湿运行、热冲击抵抗、振动测试和静电测试等。在使用时，需注意查看www.newhavendisplay.com/specs/precautions.pdf中的使用注意事项，并了解http://www.newhavendisplay.com/index.php?main_page=terms的保修信息和条款。

NHD - 0416BZ - FL - GBW液晶显示模块具有丰富的功能和良好的性能，适用于多种电子设备的显示需求。电子工程师在设计时，可根据实际情况合理选择和使用该模块。你在使用这款模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。