NHD - 0220FZ - FSW - GBW - P - 3V3字符液晶显示模块技术剖析

在电子设计领域，液晶显示模块是不可或缺的组件，它为设备提供直观的信息展示界面。今天，我们就来深入剖析NHD - 0220FZ - FSW - GBW - P - 3V3这款字符液晶显示模块，了解它的各项特性和使用方法。

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一、模块概述

NHD - 0220FZ - FSW - GBW - P - 3V3由Newhaven Display International, Inc.生产，是一款2行20字符的液晶显示模块。它具有以下特点：

• 显示特性：采用STN - Gray（G）显示模式，拥有6:00视角（B），支持宽温度范围（ - 20°C ~ +70°C，W），具备侧白光LED背光（SW），采用半透反射（F）技术。
• 电气特性：使用3.3V电源（3V3），内置控制器（SPLC780D或ST7066U），符合RoHS标准。

二、电气与光学特性

（一）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
电源电压	VDD		3.0	3.3	-	V
电源电流	IDD	Ta = 25°C，VDD = 3.3V	-	1.5	2.5	mA
液晶对比度电源	VDD - V0	Ta = 25°C	-	3.0	-	V
“H” 电平输入	Vih		0.7VDD	-	VDD	V
“L” 电平输入	Vil		0	-	0.6	V
“H” 电平输出	Voh		0.75VDD	-	-	V
“L” 电平输出	Vol		-	-	0.2VDD	V
背光电源电压	Vled	-	-	3.3	-	V
背光电源电流	Iled	Vled = 3.3V	-	20	-	mA

（二）光学特性

项目	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
垂直视角（顶部）	AV	Cr ≥ 2	-	25	-	°
垂直视角（底部）	AV	Cr ≥ 2	-	70	-	°
水平视角（左侧）	AH	Cr ≥ 2	-	30	-	°
水平视角（右侧）	AH	Cr ≥ 2	-	30	-	°
对比度	Cr		-	2	-	-
响应时间（上升）	Tr	-	-	120	150	ms
响应时间（下降）	Tf	-	-	120	150	ms

这些特性决定了模块在不同环境下的显示效果和性能表现，工程师在设计时需要根据实际需求进行考量。比如，在高温或低温环境下使用时，要确保模块的工作温度范围能满足要求。

三、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	电源接地
2	VDD	电源	逻辑电源电压（+3.3V）
3	V0	电源	对比度电源（约0.3V）
4	RS	MPU	寄存器选择信号，RS = 0：命令，RS = 1：数据
5	R/W	MPU	读写选择信号，R/W = 1：读，R/W = 0：写
6	E	MPU	操作使能信号，下降沿触发
7 - 10	DB0 – DB3	MPU	四个低阶双向三态数据总线，4位操作时不使用
11 - 14	DB4 – DB7	MPU	四个高阶双向三态数据总线
15	LED+	电源	LED背光电源（+3.3V）
16	LED -	电源	背光接地

推荐使用1.27mm间距的引脚作为LCD连接器。在实际接线时，工程师需要严格按照引脚功能进行连接，避免因接线错误导致模块无法正常工作。

四、控制器信息与指令表

（一）控制器

模块内置ST7066U控制器，其规格说明书可从http://www.newhavendisplay.com/app_notes/ST7066U.pdf下载。

（二）指令表

指令	指令代码	描述	执行时间（270KHz）
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”	1.52 ms
返回主页	0 0 0 0 0 0 0 0 1 X	将DDRAM地址从AC设置为 “00H”，若光标已移动则返回原位置，DDRAM内容不变	1.52 ms
输入模式设置	0 0 0 0 0 0 0 1 VD S	设置光标移动方向并指定显示移位，在数据读写时执行	37 us
显示开/关	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：光标位置开启	37 us
光标或显示移位	0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X	设置光标移动和显示移位控制位及方向，不改变DDRAM数据	37 us
功能设置	0 0 0 0 1 DL N F X X	DL：接口数据为8/4位；N：行数为2/1；F：字体大小为5x11/5x8	37 us
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	37 us
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	37 us
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	0 us
写入数据到RAM	1 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO	将数据写入内部RAM（DDRAM/CGRAM）	37 us
从RAM读取数据	1 1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 DO	从内部RAM（DDRAM/CGRAM）读取数据	37 us

工程师在编写程序控制模块时，需要根据这些指令来实现相应的功能。例如，要清除显示内容，就需要发送清除显示指令。

五、初始化程序

（一）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); //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 
    R_W = 0; //R/W=LOW: Write
    E = 1; 
    Delay(1); //enable pulse width >= 300ns 
    E = 0; //Clock enable: falling edge 
}
void init() 
{ 
    E = 0; 
    Delay(100); //Wait >15 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(0x0c); //Display ON; Cursor ON 
    command(0x06); //Entry mode set 
} 
/**********************************************************/

（二）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(); //Send lower 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 
    R_W = 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 >15 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
}
****

在实际应用中，工程师可根据具体需求选择8位或4位初始化方式。不同的初始化方式在数据传输和控制上有所差异，需要根据系统的资源和性能要求进行权衡。

六、质量与使用注意事项

（一）质量测试

该模块经过多项质量测试，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如下：	测试项目	测试内容	测试条件	注意事项
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
热冲击抵抗	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，10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

注意：1. 无冷凝现象；2. 在25°C，0%RH下存储4小时后进行；3. 在产品本身进行测试，而非在容器内。

（二）使用注意事项

使用LCD/LCM时，可参考www.newhavendisplay.com/specs/precautions.pdf中的注意事项。同时，关于保修信息和条款条件可查看http://www.newhavendisplay.com/index.php?main_page=terms 。

综上所述，NHD - 0220FZ - FSW - GBW - P - 3V3字符液晶显示模块具有丰富的功能和良好的性能，但在使用过程中，工程师需要充分了解其各项特性和注意事项，才能确保模块稳定、可靠地工作。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。