深入解析NHD - 0420DZ - NSW - BBW字符液晶显示模块

在电子设备的设计中，液晶显示模块是不可或缺的一部分，它为用户提供了直观的信息交互界面。今天我们就来详细解析Newhaven Display International推出的NHD - 0420DZ - NSW - BBW字符液晶显示模块。

文件下载：NHD-0420DZ-NSW-BBW.pdf

一、产品概述

NHD - 0420DZ - NSW - BBW是一款具有4行20字符显示能力的液晶显示模块。其型号中的每个部分都有特定含义：

• “NHD - ”代表Newhaven Display。
• “0420 - ”表示4行20字符的显示规格。
• “DZ - ”为具体型号。
• “N - ”代表透射型。
• “SW - ”表示边缘白色LED背光。
• “B - ”表示STN负性、蓝色显示。
• “B - ”代表6:00最佳视角。
• “W - ”意味着宽温度范围，并且该产品符合RoHS标准。

二、功能与特性

2.1 基本功能

• 显示能力：具备4行20字符的显示能力，能够满足大多数信息显示需求。
• 内置控制器：采用ST7066U控制器，可通过链接下载其详细规格。
• 电源要求：使用 +5.0V 电源供电，采用1/16 duty、1/5 bias的驱动方式。

2.2 环保特性

产品符合RoHS标准，这意味着它在生产过程中限制了有害物质的使用，更加环保。

三、引脚说明与接线图

该模块共有16个引脚，每个引脚都有其特定的功能：	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	背光阳极（5V时48mA）
16	LED -	电源	背光

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连接器的具体信息。

四、电气与光学特性

4.1 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
电源电压	VDD	-	4.5	5.0	5.5	V
电源电流	IDD	VDD = 5.0V	1.0	1.2	1.5	mA
LCD供电（对比度）	VLCD	TOP = 25°C	4.4	4.5	4.6	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	ILED = 48mA	4.9	5.0	5.1	V
背光电源电流	ILED	-	15	48	60	mA

需要注意的是，背光采用电流驱动，不要超过60mA，因为亮度与背光电源电流直接相关。

4.2 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	-	20	-	°
	底部	ϕY -	-	40	-	°
	左侧	θX -	-	30	-	°
	右侧	θX +	-	30	-	°
对比度	CR	-	-	-	3	-
响应时间	上升	TR	TOP = 25°C	-	150	200	ms
	下降	TF	-	150	200	ms

五、控制器信息

模块内置ST7066U控制器，其DDRAM地址有特定的分布：	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11		12 13	14
						00 01 02 03 04 05 06	07 08		09			0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 11 12 13
						40 41 42 43 44 45 46	47 48		49			4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 51 52 53
										14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E	1F	20	21
										54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E	5F	60	61

六、指令表

该模块有多种指令，不同指令的代码和执行时间如下：	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
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
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	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

七、时序特性

7.1 从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

7.2 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

八、内置字体表

文档中给出了内置字体表，但内容较为复杂，这里不再详细列出。在实际使用中，可根据需要参考该字体表进行字符显示。

九、初始化程序示例

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 
    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 
}

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 
    RW = 0; 
    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); //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 
}

十、质量信息与注意事项

10.1 质量测试

该模块进行了多项质量测试，包括高温存储、低温存储、高温操作、低温操作、高温/湿度存储、热冲击抗性、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，200小时	2
低温存储	长时间施加低存储温度的耐久性测试	-30°C，200小时	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，