探索Matrix Orbital LK204 - 25智能LCD显示模块

在电子设计领域，一款优秀的显示模块能为项目带来极大的便利。Matrix Orbital LK204 - 25智能LCD显示模块就是这样一款值得深入研究的产品，下面我们就来详细了解它。

文件下载：BLK204A-BK-WB.pdf

一、产品概述

LK204 - 25是一款旨在减少开发时间的智能LCD显示模块。它支持通过串行RS - 232/TTL和I²C协议进行通信，能与几乎任何控制器配合使用。其直观的命令结构可对显示设置进行软件控制，如背光亮度、对比度和波特率等。此外，它还能在非易失性存储器中存储多达32个自定义字符，方便随时调用显示。

1.1 显示选项

该模块有多种颜色可供选择，包括标准的黄/绿、反色黄、流行的蓝/白、清晰的白/灰以及适合夜间查看的反色红。同时，还提供扩展电压和温度选项，以满足不同项目的需求。

1.2 配件

Matrix Orbital提供了使显示模块正常运行所需的所有接口配件，如5V和12V电源电缆适配器、面包板电缆、串口电缆等。这些配件可在其电子商务网站（http://www.matrixorbital.com）上找到。

1.3 产品特性

• 显示规格：20列×4行的字母数字液晶显示屏。
• 通信协议：可选RS - 232、TTL或I²C通信协议。
• 通用输出：六个5V - 20mA的通用输出，适用于各种应用。
• 通信速度：RS - 232最高可达57.6 kbps，I²C最高可达100 kbps。
• 温度范围：扩展温度范围为 - 20°C至70°C，适用于极端环境。
• 电源供应：提供扩展电压和高效电源。
• 字体设置：内置字体，可自定义8个字符。
• 模块连接：同一2线I²C接口最多可连接127个模块。
• 可选功能：可选Dallas One - Wire总线，可与多达32个设备通信。
• 缓冲功能：全缓冲设计，无需传输延迟。
• 定制功能：可添加自定义启动屏幕。
• 软件控制：软件控制对比度和亮度，可配置长达90分钟的超时设置。
• 键盘支持：支持最多25键键盘，带有10键缓冲区。
• 图形显示：支持水平或垂直条形图。
• 安装适配：可适配Matrix Orbital的安装配件，无需修改。

二、硬件信息

2.1 DB - 9连接器

LK204 - 25通过DB - 9连接器与使用EIA232标准信号电平（±12V）的串行设备进行接口。也可通过设置协议选择跳线为TTL模式，以0至 + 5V的TTL电平进行通信。还可通过DB - 9连接器的引脚9供电，但需设置Power Through DB - 9跳线。

2.2 电源/数据连接器

该连接器为显示模块提供标准电源。标准显示模块需要5V电源，宽电压（V）版本需要9至15V，宽电压且带高效电源模块（VPT）版本需要9至35V。电压通过4针电源/数据连接器的引脚1和4施加，引脚2和3用于串行传输，协议由协议选择跳线决定。

2.3 协议选择跳线

用于在RS - 232、TTL和I²C协议之间切换。默认情况下，跳线设置为RS - 232模式。要切换到I²C模式，需移除232跳线上的焊锡跳，并将其放置在I²C跳线上；切换到TTL模式则移除232或I²C跳线上的零欧姆电阻，并焊接到TTL跳线上。

2.4 通用输出

LK204 - 25的通用输出可控制继电器和其他外部设备，能提供高达20mA的电流和 + 5Vdc。若驱动的设备需要较高电流且内阻大于250欧姆，可移除240欧姆电阻并替换为跳线。连接继电器时，需使用二极管和电容器进行完全钳位，以吸收产生的电动势。

2.5 Dallas 1 - Wire桥

该模块提供可选的Dallas 1 - Wire桥，可连接多达32个1 - Wire设备。不过，显示模块通常不自带此桥，需定制订购。

2.6 手动覆盖

可将LK204 - 25重置为出厂默认设置。当显示模块设置为未知波特率或I²C从地址且无法通信时，此功能很有用。操作步骤为：关闭显示模块电源，在手动覆盖引脚上放置跳线，开启电源，此时模块将设置为默认值。

2.7 键盘接口连接器

允许最多5×5矩阵式键盘直接连接到显示模块。按键按下时，会在Tx通信线上自动发送与按键关联的字符。在I²C模式下，可关闭“自动发送按键”功能，使按键保持在缓冲区以便轮询。还可使用“分配按键代码”命令更改每个按键关联的字符。

三、故障排除

3.1 显示模块通电后不亮

首先确保使用正确的电源连接器，避免使用标准软盘驱动器电源电缆，因为其引脚输出可能不正确。接着检查电源电缆的连续性，可尝试更换电缆或电源。最后检查LK204 - 25的电源/数据连接器，若松动或无法解决问题，可联系Matrix Orbital。

3.2 显示模块无法通信

检查通信电缆的连续性，可尝试更换电缆或使用不同的COM端口。确保显示模块设置为使用的通信协议，可通过检查协议选择跳线进行更改。确保主机系统和显示模块使用相同的波特率，显示模块的默认波特率为19200 bps。若通过I²C通信，确保数据发送到正确的地址，显示模块的默认从地址为0x50。必要时，可使用手动覆盖跳线将显示模块重置为默认设置。

3.3 显示模块能通信但无法显示文本

常见原因可能是对比度设置过低，可调整对比度设置，大多数环境下默认设置128较为合适。需注意，最佳对比度设置可能会因温度、视角和光照条件等因素而有所不同。

四、通信设置

4.1 I²C通信

LK204 - 25在I²C模式下能以100 KHz的速度通信，单个I²C通信线路可寻址127个单元。通信时，需在SCL和SDA通信线上放置标称值为1K至10K的上拉电阻。模块的数据响应会自动通过RS232输出，若主机要通过I²C查询模块，需发送命令254 / 160 / 0关闭RS232的数据自动传输。I²C数据线路通常工作在5V， - 1U风格单元为3.3V。LK204 - 25使用8位寻址，第8位（最低有效位）为读写位，0表示写地址，1表示读地址。默认读地址为0x51，写地址为0x50，可使用cmd 254 / 51 /

更改地址。

4.2 更改I²C从地址

使用命令0xFE 0x33 [adr]（十六进制）、254 51 [adr]（十进制）或254 “3” [adr]（ASCII）可更改I²C从地址。确保地址为偶数，读地址会自动设置为比写地址高1。

4.3 更改波特率

使用命令0xFE 0x39 [speed]（十六进制）、254 57 [speed]（十进制）或254 “9” [speed]（ASCII）可更改RS - 232端口的波特率。有效速度值在文档中有详细列表，若传输出现错误，可通过设置手动覆盖跳线将模块重置为19200 baud。此命令在I²C模式下不可用。

4.4 设置非标准波特率

使用命令0xFE 0xA4 [speed]（十六进制）、254 164 [speed]（十进制）可设置非标准波特率。参数[speed]通过公式speed = CrystalSpeed / (8 × DesiredBaud) - 1计算得出，范围为12至2047，对应波特率范围为977至153,800 baud。设置超出此范围可能导致显示模块工作异常，需使用手动覆盖跳线重置。此命令在I²C模式下不可用。

五、文本显示控制

5.1 字符集和控制字符

LK204 - 25能显示当前字符集中定义的所有ASCII格式字符和字符串。同时支持一些ASCII控制字符，如0x08（退格）、0x0C（清屏/新页面）、0x0D（回车）、0x0A（换行）。

5.2 自动滚动

可通过命令0xFE 0x51（十六进制）、254 81（十进制）或254 “Q”（ASCII）开启自动滚动功能，当文本到达最后一行末尾时，显示内容会向上滚动以显示新行。使用命令0xFE 0x52（十六进制）、254 82（十进制）或254 “R”（ASCII）可关闭自动滚动功能，此时文本到达最后一行末尾时会换行到显示区域的左上角。

5.3 清屏和设置启动屏幕

使用命令0xFE 0x58（十六进制）、254 88（十进制）或254 “X”（ASCII）可立即清除显示内容。使用命令0xFE 0x40（十六进制）、254 64（十进制）或254 “@”（ASCII）可更改启动屏幕显示的文本，发送该命令后紧接着发送要显示的字符，字符会自动换行。

5.4 光标控制

可使用命令0xFE 0x47 [col] [row]（十六进制）、254 71 [col] [row]（十进制）或254 “G” [col] [row]（ASCII）手动设置光标位置。使用命令0xFE 0x48（十六进制）、254 72（十进制）或254 “H”（ASCII）可将光标返回显示区域的左上角。使用命令0xFE 0x4C（十六进制）、254 76（十进制）或254 “L”（ASCII）可将光标向后移动一个位置，使用命令0xFE 0x4D（十六进制）、254 77（十进制）或254 “M”（ASCII）可将光标向前移动一个位置。

5.5 光标显示

使用命令0xFE 0x4A（十六进制）、254 74（十进制）或254 “J”（ASCII）可显示下划线光标，使用命令0xFE 0x4B（十六进制）、254 75（十进制）或254 “K”（ASCII）可关闭下划线光标。使用命令0xFE 0x53（十六进制）、254 83（十进制）或254 “S”（ASCII）可显示闪烁块光标，使用命令0xFE 0x54（十六进制）、254 84（十进制）或254 “T”（ASCII）可关闭闪烁块光标。

六、特殊字符处理

6.1 创建自定义字符

使用命令254 78 [refID] [data]（十进制）或254 “N” [refID] [data]（ASCII）可创建自定义字符。自定义字符是一个5×8像素矩阵，每行由一个字节值表示。创建后，可通过发送[refID]在当前光标位置显示自定义字符。

6.2 保存和加载自定义字符

使用命令0xFE 0xC1 [Bank] [ID] [Data]（十六进制）、254 193 [Bank] [ID] [Data]（十进制）可将自定义字符保存到非易失性存储器的指定存储库中。使用命令0xFE 0xC0 [Bank]（十六进制）、254 192 [Bank]（十进制）可将存储库中的自定义字符加载到易失性存储器中。

6.3 保存启动屏幕自定义字符

使用命令0xFE 0xC2 [refID] [data]（十六进制）、254 194 [refID] [data]（十进制）可创建并保存用于启动屏幕的自定义字符。更改在电源循环后生效。

6.4 初始化和放置特殊字符

可使用相应命令初始化和放置中等数字、大数字、水平条形图、窄垂直条形图和宽垂直条形图等特殊字符。例如，使用0xFE 0x6D（十六进制）、254 109（十进制）或254 “m”（ASCII）初始化中等数字，使用0xFE 0x6F [Row] [Col] [Digit]（十六进制）、254 111 [Row] [Col] [Digit]（十进制）或254 “o” [Row] [Col] [Digit]（ASCII）放置中等数字。

七、通用输出控制

7.1 通用输出开关

使用命令0xFE 0x56 [Num]（十六进制）、254 86 [Num]（十进制）或254 “V” [Num]（ASCII）可关闭通用输出，使用命令0xFE 0x57 [Num]（十六进制）、254 87 [Num]（十进制）或254 “W” [Num]（ASCII）可开启通用输出。

7.2 设置启动GPO状态

使用命令0xFE 0xC3 [Num] [state]（十六进制）、254 195 [Num] [state]（十进制）可设置通用输出在下次启动时的状态，0表示关闭，1表示开启。

八、Dallas 1 - Wire通信

8.1 搜索1 - Wire设备

使用命令0xFE 0xC8 0x2（十六进制）、254 200 2（十进制）可搜索1 - Wire总线上的设备，返回包含每个设备信息的数据包。

8.2 1 - Wire事务

使用命令254 200 1 [flags] [SndBits] [RcvBits] [Data]（十进制）可在1 - Wire总线上执行单个事务，包括总线复位、发送数据和接收数据。需指定发送和接收的位数。

九、键盘控制

9.1 键盘接口

LK204 - 25支持最多25键的矩阵式键盘，可通过RS - 232自动发送按键代码，也可在I²C模式下进行轮询。

9.2 按键发送模式

使用命令0xFE 0x41（十六进制）、254 65（十进制）或254 “A”（ASCII）可开启自动发送按键功能，使用命令0xFE 0x4F（十六进制）、254 79（十进制）或254 “O”（ASCII）可关闭自动发送按键功能，将按键缓冲，等待主机系统轮询。

9.3 轮询按键和清除按键缓冲区

使用命令0xFE 0x26（十六进制）、254 38（十进制）或254 “&”（ASCII）可轮询按键，返回缓冲的按键代码。使用命令0xFE 0x45（十六进制）、254 69（十进制）或254 “E”（ASCII）可清除未读的按键。

9.4 设置消抖时间和自动重复模式

使用命令0xFE 0x55 [time]（十六进制）、254 85 [time]（十进制）或254 “U” [time]（ASCII）可设置按键消抖时间，默认值为8（约52ms）。使用命令0xFE 0x7E [mode]（十六进制）、254 126 [mode]（十进制）或254 “~” [mode]（ASCII）可设置自动重复模式，有“重发按键”和“按键上下”两种模式可供选择。使用命令0xFE 0x60（十六进制）、254 96（十进制）或254 “‘”（ASCII）可关闭自动重复模式。

9.5 分配键盘代码

使用命令0xFE 0xD5 [KDown] [KUp]（十六进制）、254 213 [KDown] [KUp]（十进制）可重新分配矩阵式键盘按键对应的代码。

十、显示功能设置

10.1 显示开关和定时

使用命令0xFE 0x42 [min]（十六进制）、254 66 [min]（十进制）或254 “B” [min]（ASCII）可设置显示在指定分钟后开启，最大定时为90分钟，0表示立即开启并保持开启状态。使用命令0xFE 0x46（十六进制）、254 70（十进制）或254 “F”（ASCII）可立即关闭显示。

10.2 亮度和对比度设置

使用命令0xFE 0x99 [brightness]（十六进制）