NHD - 0420H1Z - FL - GBW - 33V3字符液晶显示模块技术详解

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。今天我们就来详细了解一下 Newhaven Display 公司的 NHD - 0420H1Z - FL - GBW - 33V3 字符液晶显示模块。

文件下载：NHD-0420H1Z-FL-GBW-33V3.pdf

一、产品概述

NHD - 0420H1Z - FL - GBW - 33V3 是一款 4 行 20 字符的液晶显示模块，型号为 H1Z，采用了半透反射技术（F），配备了灰黄/绿色 LED 背光源（L - G - STN），具有宽温特性（B - W），最佳视角为 6:00，工作电压为 3.3V（33V3），并且符合 RoHS 标准。

二、功能与特性

2.1 基本规格

• 显示能力：能够显示 4 行，每行 20 个字符，满足一般信息显示需求。
• 内置控制器：采用 ST7066U 控制器，为显示功能提供了稳定的支持。

2.2 电气特性

• 电源供应：采用 +3.3V 电源，1/16 占空比，1/4 偏置，符合 RoHS 标准，环保且稳定。
• 工作与存储温度范围：工作温度范围为 -20°C 至 +70°C，存储温度范围为 -30°C 至 +80°C，能适应较宽的环境温度变化。

2.3 光学特性

• 最佳视角：上下左右视角分别为 40°、60°、60°、60°，在这些角度范围内能获得较好的显示效果。
• 对比度：对比度比值在 2 - 5 之间，保证了清晰的显示效果。
• 响应时间：上升时间约为 150ms，下降时间约为 200ms，能满足一般的动态显示需求。

三、引脚说明与接线图

Pin No.	Symbol	External Connection	Function Description
1	VSS	Power Supply	Ground
2	VDD	Power Supply	Supply Voltage for logic (+3.3V)
3	V0	Power Supply	Supply Voltage for contrast (approx. 0.1V)
4	RS	MPU	Register Select signal. RS = 0: Command, RS = 1: Data
5	R/W	MPU	Read/Write select signal, R/W = 1: Read R/W = 0: Write
6	E	MPU	Operation Enable signal. Falling edge triggered.
7 - 10	DB0 - DB3	MPU	Four low order bi - directional three - state data bus lines. Not used during 4 - bit operation.
11 - 14	DB4 - DB7	MPU	Four high order bi - directional three - state data bus lines.
15	A	Power Supply	Backlight Anode (+3.0V)
16	K	Power Supply	Backlight Cathode (Ground)

LCD 连接器采用 2.54mm 间距引脚，在实际设计中，需要根据这些引脚功能进行正确的连接，以确保模块正常工作。你在设计接线时，是否会遇到引脚连接错误导致模块无法正常显示的情况呢？

四、电气与光学参数

4.1 电气参数

Item	Symbol	Condition	Min.	Typ.	Max.	Unit
Operating Temperature Range	TOP	Absolute Max	-20	-	+70	⁰C
Storage Temperature Range	TST	Absolute Max	-30	-	+80	⁰C
Supply Voltage	VDD	-	3.1	3.3	3.6	V
Supply Current	IDD	VDD = 3.3V	-	1.5	2.5	mA
Supply for LCD (contrast)	VDD – V0	TOP = 25°C	3.1	3.3	3.5	V
“H” Level input	VIH	-	0.7*VDD	-	VDD	V
“L” Level input	VIL	-	VSS	-	0.6	V
“H” Level output	VOH	-	0.75*VDD	-	VDD	V
“L” Level output	VOL	-	VSS	-	0.2*VDD	V
Backlight Supply Voltage	VLED	-	2.8	3.0	3.2	V
Backlight Supply Current	ILED	VLED = 3.0V	130	150	180	mA

4.2 光学参数

Item			Symbol	Condition	Min.	Typ.	Max.	Unit
Optimal Viewing Angles	Top		ϕY+	CR ≥ 2	-	40	-	⁰
Bottom		ϕY -	-	60	-	⁰
Left		θX -	-	60	-	⁰
Right			θX+	-	60	-	⁰
Contrast Ratio			CR	-	2	5	-	-
Response Time		Rise	TR	TOP = 25°C	-	150	250	ms
	Fall	TF	-	200	300	ms

这些参数是设计和使用该模块的重要依据，在实际应用中，需要根据具体需求进行合理的调整。你是否会根据这些参数来优化你的设计呢？

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。了解控制器的功能和特性，有助于我们更好地实现对显示模块的控制。

六、DDRAM 地址

DDRAM 地址表规定了字符在显示区域的存储位置，对于准确显示字符非常重要。在实际编程中，需要根据这个地址表来定位字符的显示位置。

七、命令表

Instruction	Instruction code										Description	270 KHZ Execution time (fosc =
RS							R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
Clear Display	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	Write “20H” to DDRA and set DDRAM address to “00H” from AC	1.53ms
Return Home	0	0	0	0	0	0	0	0	1	-	Set DDRAM address to “00H” From AC and return cursor to Its original position if shifted. The contents of DDRAM are not changed.	1.53ms
Entry mode Set	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	SH	Assign cursor moving direction And blinking of entire display	39us
Display ON/ OFF control	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B	Set display (D), cursor (C), and Blinking of cursor (B) on/off Control bit.
Cursor or Display shift	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	-	-	Set cursor moving and display Shift control bit, and the Direction, without changing of DDRAM data.	39us
Function set	0	0	0	0	1	DL	N	F	-	-	Set interface data length (DL: 8 - Bit/4 - bit), numbers of display Line (N: =2 - line/1 - line) and, Display font type (F: 5x11/5x8)	39us
Set CGRAM Address	0	0	0	1				AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0			Set CGRAM address in address counter.	39us
Set DDRAM Address	0	0	1					AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0			Set DDRAM address in address counter.	39us
Read busy Flag and Address	0	1	BF					AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0			Whether during internal Operation or not can be known By reading BF. The contents of Address counter can also be read.	0us
Write data To Address	1	0	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	Write data into internal RAM (DDRAM/CGRAM).	43us
Read data From RAM	1	1	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	Read data from internal RAM (DDRAM/CGRAM).	43us

这些命令是实现对显示模块各种操作的基础，在编程时需要根据需求选择合适的命令。你在使用这些命令时，有没有遇到过命令执行错误的情况呢？

八、时序特性

8.1 写入数据

在将数据从 MPU 写入 ST7066U 时，需要注意地址建立时间、使能脉冲宽度等时序参数，以确保数据的正确传输。

8.2 读取数据

从 ST7066U 读取数据到 MPU 时，同样需要关注地址建立时间、数据建立时间等时序参数。

九、内置字体表

内置字体表规定了字符的显示样式，在显示字符时，需要根据这个字体表来进行编码。

十、初始化程序示例

10.1 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) 
{
    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);
    Delay(1); //enable pulse width >= 300ns 
    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); //Set cursor
    command (0x0c);
    command(0x0c); //Display ON; Cursor ON 
    command (0x06); //Entry mode set
}

10.2 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; //Send lower 4 bits //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; 
    Nybble (); 
    P1 = i; 
    i = i < < 4; //Clock lower 4 bits //Shift over by 4 bits
    P1 = i; //put data on output Port 
    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);
    Delay(100); //Wait >40 msec after power is applied 
    P1 = 0x30; //put 0x30 on the output port 
    P1 = 0x30;
    Delay (30);
    Delay(30); //must wait 5ms, busy flag not available 
    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 ();
    Nybble(); //command 0x30 = Wake up #3 
    Delay(10); //can check busy flag now instead of delay 
    Delay (10);
    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); //Set cursor
    command (0x0F);
    command(0x0F); //Display ON; Blinking cursor 
    command (0x06); //Entry Mode set
}

以上初始化程序为我们提供了一种快速初始化显示模块的方法，在实际应用中可以根据需要进行调整。

十一、质量信息与注意事项

11.1 质量测试

该模块经过了多项质量测试，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，确保了产品的可靠性。

11.2 注意事项

在使用该模块时，需要注意一些事项，具体可参考 www.newhavendisplay.com/specs/precautions.pdf。同时，关于保修信息和条款可访问 http://www.newhavendisplay.com/index.php?main_page=terms。

总之，NHD - 0420H1Z - FL - GBW - 33V3 字符液晶显示模块具有丰富的功能和良好的性能，在电子设备设计中具有广泛的应用前景。在实际设计中，我们需要根据具体需求，合理运用其特性和功能，以实现最佳的显示效果。你在使用这款显示模块时，有什么独特的经验或遇到过什么问题吗？欢迎在评论区分享。