一、芯片介绍
AMPIRE12864图形点阵液晶显示器，它主要采用动态驱动原理由行驱动—控制器和列驱动器两部分组成了128(列)×64(行)的全点阵液晶显示。可显示8×4个16×16点阵汉字或16×4个16×8点阵ASCII字符集，也可完成图形的显示。与CPU接口采用5条位控制总线和8位并行数据总线输入输出，具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式。
AMPIRE12864共18个引脚其中包括8个三态数据引脚，5个控制信号引脚，1个复位引脚和4个电源相关引脚。AMPIRE12864详细引脚描述见表2-7。
表2-7 AMPIRE12864详细引脚描述
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引脚号
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引脚名称
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级 别
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引脚功能描述
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3
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GND
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0V
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电源地
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4
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VCC
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+5V
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电源电压
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5
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V0
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0～-10V
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LCD驱动负电压，要求VDD-VLCD=13V
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6
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RS
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H/L
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寄存器选择信号
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7
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R/W
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H/L
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读/写操作选择信号
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8
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E
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H/L
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使能信号
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9
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DB0
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H/L
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八位三态并行数据总线
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10
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DB1
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||
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11
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DB2
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||
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12
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DB3
|
||
|
13
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DB4
|
||
|
14
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DB5
|
||
|
15
|
DB6
|
||
|
16
|
DB7
|
||
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1
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CS1
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H/L
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片选信号，当CS1=H时,液晶左半屏显示
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2
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CS2
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H/L
|
片选信号，当CS2=H时,液晶右半屏显示
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17
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/RST
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H/L
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复位信号,低电平有效
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18
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Vout
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-10V
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输出-10V的负电压(单电源供电)
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AMPIRE12864引脚图如图2-7所示。
图2-7 AMPIRE12864引脚图
1）AMPIRE12864液晶显示器主要硬件构成
AMPIRE12864液晶显示器主要包括以下几个硬件模块：
① 显示数据RAM(DDRAM)
DDRAM（64×8×8 bits）是存储图形显示数据的。此RAM的每一位数据对应显示面板上一个点的显示（数据为H）与不显示（数据为L）。DDRAM的地址与显示位置关系对照如表2-8所示。
表2-8 DDRAM的地址与显示位置关系对照图
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CS2=1
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CS1=1
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||||||||
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Y=
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0
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1
|
……
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63
|
0
|
1
|
……
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63
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行号
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X=0
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DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
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DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
0
7
|
|
……
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
8
56
|
|
X=7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
DB0
DB7
|
57
63
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② I/O缓冲器（DB0～DB7）
I/O缓冲器为双向三态数据缓冲器。是LCM（液晶显示模块）内部总线与MPU总线的结合部。其作用是将两个不同时钟下工作的系统连接起来，实现通讯。I/O缓冲器在片选信号/CS有效状态下,I/O缓冲器开放，实现LCM（液晶显示模块）与MPU之间的数据传递。当片选信号为无效状态时，I/O缓冲器将中断LCM（液晶显示模块）内部总线与MPU数据总线的联系，对外总线呈高阻状态，从而不影响MPU的其它数据操作功能。
③ 输入寄存器
输入寄存器用于接收在MPU运行速度下传送给LCM（液晶显示模块）的数据并将其锁存在输入寄存器内，其输出将在LCM（液晶显示模块）内部工作时钟的运作下将数据写入指令寄存器或显示存储器内。
④ 输出寄存器
输出寄存器用于暂存从显示存储器读出的数据，在MPU读操作时，输出寄存器将当前锁存的数据通过I/O缓冲器送入MPU数据总线上。
⑤ 指令寄存器
指令寄存器用于接收MPU发来的指令代码，通过译码将指令代码置入相关的寄存器或触发器内。
⑥ 状态字寄存器
状态字寄存器是LCM（液晶显示模块）与MPU通讯时唯一的“握手”信号。状态字寄存器向MPU表示了LCM（液晶显示模块）当前的工作状态。尤其是状态字中的“忙”标志位是MPU在每次对LCM（液晶显示模块）访问时必须要读出判别的状态位。当处于“忙”标志位时，I/O缓冲器被封锁，此时MPU对LCM（液晶显示模块）的任何操作（除读状态字操作外）都将是无效的。
⑦ X地址寄存器
X地址寄存器是一个三位页地址寄存器，其输出控制着DDRAM中8个页面的选择，也是控制着数据传输通道的八选一选择器。X地址寄存器可以由MPU以指令形式设置。X地址寄存器没有自动修改功能，所以要想转换页面需要重新设置X地址寄存器的内容。
⑧ Y地址计数器
Y地址计数器是一个6位循环加一计数器。它管理某一页面上的64个单元。Y地址计数器可以由MPU以指令形式设置，它和页地址指针结合唯一选通显示存储器的一个单元，Y地址计数器具有自动加一功能。在显示存储器读/写操作后Y地址计数将自动加一。当计数器加至3FH后循环归零再继续加一。
2) AMPIRE12864液晶显示器控制接口信号说明
AMPIRE12864液晶显示器共有5个控制引脚，对应5个控制信号。它们分别是寄存器选择信号RS，读写控制信号R/W，使能信号E，左屏片选信号CS1，右屏片选信号CS2。下面通过几个表格来详细说明这些控制信号的作用。
RS，R/W的配合选择决定读写方式的4种模式，如表2-9。
表2-9 RS，R/W的配合选择决定读写方式的4种模式
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RS信号
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R/W信号
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功能说明
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L
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L
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MPU写指令到指令暂存器（IR）
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|
L
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H
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读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态
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|
H
|
L
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MPU写入数据到数据暂存器（DR）
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|
H
|
H
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MPU从数据暂存器（DR）中读出数据
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使能信号E控制方式见表2-10。
表2-10 使能信号E控制方式
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E状态
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执行动作
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功能
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高——>低
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I/O缓冲——> DDRAM
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配合R/W写数据或指令
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高
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DDRAM——>I/O缓冲
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配合RS进行读数据或指令
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低——>高
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无动作
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3) AMPIRE12864液晶显示器指令说明
AMPIRE12864液晶显示器的寄存器选择信号RS，读写控制信号R/W与8位三态数据口输入输出的控制代码的不同组合就组成了不同的控制指令，这些指令控制液晶显示器完成各种操作。下面就用一个表格对这些指令做出详细的说明，如表2-11所示。
表2-11 AMPIRE12864液晶显示器指令说明
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指令
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指令码
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功能
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RS
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R/W
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D7
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D6
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D5
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D4
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D3
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D2
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D1
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D0
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||
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清除
显示
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0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
将DDRAM填满"20H",并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H"
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地址
归位
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0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
X
|
设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H",并且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM 的内容
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|
显示状态开/关
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0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
D
|
C
|
B
|
D=1: 整体显示 ON
C=1: 游标ON
B=1:游标位置反白允许
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进入点
设定
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0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
I/D
|
S
|
指定在数据的读取与写入时,设定游标的移动方向及指定显示的移位
|
|
游标或显示移位控制
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0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
S/C
|
R/L
|
X
|
X
|
设定游标的移动与显示的移位控制位;这个指令不改变DDRAM 的内容
|
|
功能
设定
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1
|
DL
|
X
|
RE
|
X
|
X
|
DL=0/1：4/8位数据
RE=1: 扩充指令操作
RE=0: 基本指令操作
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|
设定DDRAM列地址
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0
|
0
|
1
|
0
|
AC5
|
AC4
|
AC3
|
AC2
|
AC1
|
AC0
|
设定DDRAM 列地址（Y地址）
第一行：80H－87H
第二行：90H－97H
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|
设定DDRAM行地址
|
0
|
0
|
0
|
1
|
1
|
1
|
1
|
P2
|
P1
|
P0
|
设定DDRAM页面地址（X地址）
|
|
读取忙标志和地址
|
0
|
1
|
BF
|
AC6
|
AC5
|
AC4
|
AC3
|
AC2
|
AC1
|
AC0
|
读取忙标志(BF)可以确认内部动作是否完成,同时可以读出地址计数器(AC)的值
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|
写数据到RAM
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1
|
0
|
数据
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将数据D7——D0写入到内部的RAM
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|||||||
|
读出RAM值
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1
|
1
|
数据
|
从内部RAM读取数据D7——D0
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|||||||
二、驱动程序源码分析
接口定义：ucharxdata DB _at_ 0x3fff;//定义地址为3fffh的扩展口为AMPIRE12864的三态数据输入口，当然可根据自己具体情况定义；
uchar xdata CS _at_0x5fff;//定义地址5fffh的扩展口为AMPIRE12864的左右屏选择控制信号输入口；
uchar xdata RSRWE _at_0x7fff;//定义地址为7fffh的扩展口为AMPIRE12864的寄存器选择信号，读/写操作选择信号和使能信号的输入口。
1）检测忙信号标志BF
BF标志提供内部工作情况。BF=1表示模块在进行内部操作，此时模块不接受外部指令和数据。BF=0时模块为准备状态，随时可接受外部指令和数据。利用表2-11中的“读取忙标志和地址”指令，可以将BF读到DB7总线，从而检验模块之工作状态。检测忙信号标志BF驱动函数代码如下：
void check_busy()
{
uchar a;
RSRWE=1;//R/W=1,RS=0,E=0读出忙标志（BF）准备
while(1)
{
RSRWE=5; //R/W=1,RS=0,E=1读出忙标志（BF）就绪
if(!(DB&0x80))//读取忙信号
break;//不忙跳出
RSRWE=1;
a++;
if(a>10)//防止死循环
break;
}
RSRWE=1; //R/W=1,RS=0,E=0读出忙标志（BF）准备
}
2）写控制命令
在AMPIRE12864的初始化，DDRAM列地址的设定和行地址的设定都是由写控制命令来完成的。当R/W=0,RS=0时在使能信号的配合下就可以把控制命令写入到指令暂存器（IR）。写时序图如图3-5示。
图3-5 AMPIRE12864写时序图
写控制命令驱动函数代码如下：
void write_cm(uchar command)
{
check_busy();//检测忙信号
RSRWE=0; //R/W=0,RS=0,E=0写控制命令准备
DB=command;//送出控制命令
RSRWE=4; //R/W=0,RS=0,E=1写控制命令
_nop_();
_nop_();
RSRWE=0;
}
3）写数据
当寄存器控选择控制信号RS=0写指令寄存器（IR）即为写控制命令，RS=1时写数据寄存器即为写数据。
写数据驱动函数代码如下：
void write_data(uchar Data)
{
check_busy();
RSRW=2; //R/W=0,RS=1,E=0写控数据准备
DB=Data; //送出数据
RSRW=6; //R/W=0,RS=1,E=1写数据
_nop_();
_nop_();
RSRW=2;
}
1）设定显示字符行列地址
在AMPIRE12864上显示一个字符是必须先设定其行列地址，设定行列地址的操作指令见表2-11。
设定显示字符行列地址驱动函数代码如下：
void set_xy(uchar x,uchar y)//x为行，y为列
{
if(y>=64)//列地址大于等于64时右屏显示
{
CS=1;
y=y-64;
}
else//列地址小于64时左屏显示
{
CS=2;
}
write_cm(0x40|y);写列地址
_nop_();
write_cm(0xb8|x);写行地址
}
2）AMPIRE12864的初始化
在对AMPIRE12864操作前须初始化，对其做一些必要的设置。这些设置包括：基本指令操作设置；开显示，关光标，不闪烁；清除显示；光标的移动方向，DDRAM的地址计数器加1。设置的操作指令详见表2-11。
AMPIRE12864初始化驱动函数代码如下：
void LCD_Init()
{
write_cm (0x30);//30H--基本指令操作delayus(4);write_cm (0x0c);//开显示，关光标，不闪烁。delayus(10);write_cm (0x01);//清除显示delayms(10);
write_cm (0x06);//光标的移动方向左，DDRAM的地址计数器（AC）加1。
delayus(10);
}
3）AMPIRE12864显示功能模块
AMPIRE12864显示功能通过函数void disp(ucharindex[4][16])实现。入口参数uchar index[4][16]为字库索引数组，给出在指定位置显示的字符的图形点阵在uchar code zk[][16]中的索引地址，本系统中所有字符的图形点阵都由字模提取软件提取并存储在图形点阵数组ucharcode zk[][16]中。
在voiddisp(uchar index[4][16])调用了两个函数：void Disp_hz(uchar R,ucharL,uchar *p)用来显示汉字，其程序代码如下：
void Disp_hz(uchar R,uchar L,uchar *p)
{
uchar i;
for(i=0;i<16;i++)
{
set_xy(2*R,16*L+i);//设定显示位置
write_data(p[i]);//写入DDRAM
set_xy(2*R+1,16*L+i);
write_data(p[i+16]);
}
}
入口参数uchar R，uchar L分别指明字符或汉字的显示位置的行号和列号，uchar *p为图形点阵数组的首地址指针。
voidDisp_zf(uchar R,uchar L,uchar *p)用来显示ASCII字符，其程序代码如下：
voidDisp_zf(uchar R,uchar L,uchar *p)
{
uchari;
for(i=0;i<8;i++)
{
set_xy(2*R,8*L+i);
write_data(p[i]);
set_xy(2*R+1,8*L+i);
write_data(p[i+8]);
}
}
入口参数uchar R，uchar L分别指明字符或汉字的显示位置的行号和列号，uchar *p为图形点阵数组的首地址指针。
AMPIRE12864显示功能模块程序代码如下：
void disp(uchar index[4][16])
{
uchar i,j;
for(i=0;i<4;i++)
for(j=0;j<16;j++)
if(index[i][j]>14)
{
Disp_hz(i,j/2,&zk[index[i][j]][0]);//显示汉字
j++;
}
else
Disp_zf(i,j,&zk[index[i][j]][0]);//显示ASCII字符
}
显示以一整屏为单位，在显示之前应先给index[4][16]赋值以确定液晶显示器的显示内容。如给index[4][16]以下赋值：
index[0][2]=131;index[0][4]=133;
index[0][6]=135;index[0][8]=137;
index[0][10]=139;index[0][12]=139;
显示的内容如图3-6所示。
图3-6 液晶显示器显示示例
AMPIRE12864驱动程序各函数包含于头文件12864.h中，在主函数中加入宏定义#include"12864.h"。