NHD - 0220GZ - FL - YBW字符液晶显示模块技术剖析

在电子设备的设计中，显示模块是不可或缺的一部分。今天我们来深入了解一下Newhaven Display International推出的NHD - 0220GZ - FL - YBW字符液晶显示模块，看看它有哪些特点和技术细节。

文件下载：NHD-0220GZ-FL-YBW.pdf

一、产品概述

NHD - 0220GZ - FL - YBW模块有着清晰的命名规则，每个部分都代表着特定的含义：

• “NHD - ”：代表Newhaven Display。
• “0220 - ”：表示该模块为2行，每行20个字符的显示规格。
• “GZ - ”：特定的型号标识。
• “F - ”：采用了半反半透技术。
• “L - ”：配备黄色/绿色LED背光。
• “Y - ”：STN正性，黄色/绿色显示。
• “B - ”：最佳视角为6:00方向。
• “W - ”：具备宽温度工作范围。 同时，该模块符合RoHS标准。

二、功能与特性

显示规格

该模块能够显示2行，每行20个字符，满足一般信息显示的需求。

内置控制器

内置了ST7066U控制器，其详细规格可从http://www.newhavendisplay.com/app_notes/ST7066U.pdf下载。

电源要求

采用 +5.0V 电源供电，工作时的一些参数如下：

• 1/16 duty，1/5 bias。
• 工作温度范围为 -20°C 到 +70°C，存储温度范围为 -30°C 到 +80°C。

三、引脚说明与接线图

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	低四位双向三态数据总线，4位操作时不使用
11 - 14	DB4 – DB7	MPU	高四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。

四、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	°C
存储温度范围	TST	绝对最大	-30	-	+80	°C
电源电压	VDD	-	4.8	5.0	5.2	V
电源电流	IDD	VDD = 5.0V	0.5	2.0	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	-	4.8	5.0	5.2	V
背光电源电流	ILED	VLED = 5.0V	110	130	150	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	-	30	-	°
	底部	ϕY -	-	50	-	°
	左侧	θX -	-	50	-	°
	右侧	θX+	-	50	-	°
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

五、控制器信息

内置的ST7066U控制器在模块中起着关键作用。DDRAM地址有特定的分布，如下：	1	2	3	4	5	6	7	8	9	12	13	14	16	17	18	19	20
								00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D				0F	10	11	12	13
								40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D				4F	50	51	52	53

六、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 0 1	向DDRAM写入 “20H” 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”，若光标移动则返回原位置，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	向内部RAM（DDRAM/CGRAM）写入数据	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

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

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	-	-	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、初始化程序

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 
    P1 = i; 
    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

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、高温高湿操作、热冲击抗性、振动测试和静电测试等，具体测试条件和时间可参考文档。

注意事项

使用LCD/LCM时的注意事项可在www.newhavendisplay.com/specs/precautions.pdf查看。同时，保修信息和条款可访问http://www.newhavendisplay.com/index.php?main_page=terms 。

在实际设计中，我们需要根据具体的应用场景，合理选择初始化方式和使用模块的各项功能。大家在使用这个模块的过程中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。