LCD1602 是很多单片机爱好者较早接触的字符型液晶显示器,它的主控芯片是 HD44780 或者其它兼容芯片。刚开始接触它的大多是单片机的初学者。由于对它的不了解,不能随心所欲地对它进行驱动。经过一段时间的学习,我对它的驱动有了一点点心得,今天把它记录在这里,以备以后查阅。

 

与此相仿的是 LCD12864 液晶显示器,它是一种图形点阵显示器,能显示的内容比 LCD1602 要丰富得多,除了普通字符外,还可以显示点阵图案,带有汉字库的还可以显示汉字,它的并行驱动方式与 LCD1602 相差无几,所以,在这里花点时间是值得的。

 

一般来说,LCD1602 有 16 条引脚,据说还有 14 条引脚的,与 16 脚的相比缺少了背光电源 A(15 脚)和地线 K(16 脚)。我手里这块 LCD1602 的型号是 HJ1602A,它有 16 条引脚,如图 1 所示:

 

图 1

 

再来一张它的背面的,如图 2 所示:

 

图 2

 

它的 16 条引脚定义如下:

 

表:引脚说明

 

对表格的说明:

1)VSS 接电源地。


2)VDD 接+5V。


3)VO 是液晶显示的偏压信号,可接 10K 的 3296 精密电位器,或同样阻值的 RM065/RM063 蓝白可调电阻。见图 3。

 

图 3

 

4)RS 是命令 / 数据选择引脚,接单片机的一个 I/O,当 RS 为低电平时,选择命令;当 RS 为高电平时,选择数据。

 

5)RW 是读 / 写选择引脚,接单片机的一个 I/O,当 RW 为低电平时,向 LCD1602 写入命令或数据;当 RW 为高电平时,从 LCD1602 读取状态或数据。如果不需要进行读取操作,可以直接将其接 VSS。

 

6)E,执行命令的使能引脚,接单片机的一个 I/O。

 

7)D0—D7,并行数据输入 / 输出引脚,可接单片机的 P0—P3 任意的 8 个 I/O 口。如果接 P0 口,P0 口应该接 4.7K—10K 的上拉电阻。如果是 4 线并行驱动,只须接 4 个 I/O 口。

 

8)A 背光正极,可接一个 10—47 欧的限流电阻到 VDD。

 

9)K 背光负极,接 VSS。见图 4 所示。

 

图 4


基本操作

LCD1602 的基本操作分为四种:


读状态。输入 RS=0,RW=1,E=高脉冲。输出:D0—D7 为状态字。


读数据。输入 RS=1,RW=1,E=高脉冲。输出:D0—D7 为数据。


写命令。输入 RS=0,RW=0,E=高脉冲。输出:无。


写数据。输入 RS=1,RW=0,E=高脉冲。输出:无。

 

读操作时序图,如图 5 所示:

 

图 5

 

写操作时序图,如图 6 所示:

 

图 6

 

时序时间参数,如图 7 所示:

 

图 7


DDRAM/CGROM/CGRAM

DDRAM(Display Data RAM)就是显示数据 RAM,用来寄存待显示的字符代码。共 80 个字节,其地址和屏幕的对应关系如下(如图 8):

 

图 8

 

DDRAM 相当于计算机的显存,我们为了在屏幕上显示字符,就把字符代码送入显存,这样该字符就可以显示在屏幕上了。同样 LCD1602 共有 80 个字节的显存,即 DDRAM。但 LCD1602 的显示屏幕只有 16×2 大小,因此,并不是所有写入 DDRAM 的字符代码都能在屏幕上显示出来,只有写在上图所示范围内的字符才可以显示出来,写在范围外的字符不能显示出来。这样,我们在程序中可以利用下面的“光标或显示移动指令”使字符慢慢移动到可见的显示范围内,看到字符的移动效果。

 

前面说了,为了在液晶屏幕上显示字符,就把字符代码送入 DDRAM。例如,如果想在屏幕左上角显示字符‘A’,那么就把字符‘A’的字符代码 41H 写入 DDRAM 的 00H 地址处即可。至于怎么写入,后面会有说明。

 

那么为什么把字符代码写入 DDRAM,就可以在相应位置显示这个代码的字符呢?我们知道,LCD1602 是一种字符点阵显示器,为了显示一种字符的字形,必须要有这个字符的字模数据,什么叫字符的字模数据,看看下面的这个图就明白了(如图 9)。

 

图 9

 

上图的左边就是字符‘A’的字模数据,右边就是将左边数据用“○”代表 0,用“■”代表 1。从而显示出‘A’这个字形。从图 12 可以看出,字符‘A’的高 4 位是 0100,低 4 位是 0001,合在一起就是 01000001b,即 41H。它恰好与该字符的 ASCII 码一致,这样就给了我们很大的方便,我们可以在 PC 上使用 P2=‘A’这样的语法。编译后,正好是这个字符的字符代码。

 

在 LCD1602 模块上固化了字模存储器,就是 CGROM 和 CGRAM,HD44780 内置了 192 个常用字符的字模,存于字符产生器 CGROM(Character Generator ROM)中,另外还有 8 个允许用户自定义的字符产生 RAM,称为 CGRAM(Character Generator RAM)。图 12 说明了 CGROM 和 CGRAM 与字符的对应关系。

 

从 ROM 和 RAM 的名字我们也可以知道,ROM 是早已固化在 LCD1602 模块中的,只能读取;而 RAM 是可读写的。也就是说,如果只需要在屏幕上显示已存在于 CGROM 中的字符,那么只须在 DDRAM 中写入它的字符代码就可以了;但如果要显示 CGROM 中没有的字符,比如摄氏温标的符号,那么就只有先在 CGRAM 中定义,然后再在 DDRAM 中写入这个自定义字符的字符代码即可。和 CGROM 中固化的字符不同,CGRAM 中本身没有字符,所以要在 DDRAM 中写入某个 CGROM 不存在的字符,必须在 CGRAM 中先定义后使用。程序退出后 CGRAM 中定义的字符也不复存在,下次使用时,必须重新定义。

 

图 10

 

图 10 说明的是 5×8 点阵和 5×10 点阵字符的字形和光标的位置。先来说 5×8 点阵,它有 8 行 5 列。那么定义这样一个字符需要 8 个字节,每个字节的前 3 个位没有被使用。例如,定义摄氏温标的符号{0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00}。

 

图 11

 

图 11 说明的是设置 CGRAM 地址指令。从这个指令的格式中我们可以看出,它共有 aaaaaa 这 6 位,一共可以表示 64 个地址,即 64 个字节。一个 5×8 点阵字符共占用 8 个字节,那么这 64 个字节一共可以自定义 8 个字符。

 

也就是说,图 11 的 6 位地址中的 DB5DB4DB3 用来表示 8 个自定义的字符,DB2DB1DB0 用来表示每个字符的 8 个字节。这 DB5DB4DB3 所表示的 8 个自定义字符(0--7)就是要写入 DDRAM 中的字符代码。我们知道,在 CGRAM 中只能定义 8 个自定义字符,也就是只有 0—7 这 8 个字符代码,但在下面的这个表(如图 12)中一共有 16 个字符代码(××××0000b--××××1111b)。

 

实际上,如图 11 所示,它只能表示 8 个自定义字符 (××××0000b=××××1000b, ××××0001b=××××1001b……依次类推)。也就是说,写入 DDRAM 中的字符代码 0 和字符代码 8 是同一个自定义字符。5×10 点阵每个字符共占用 16 个字节的空间,所以 CGRAM 中只能定义 4 个这样的自定义字符。

 

那么如何在 CGRAM 中自定义字符呢?在上面的介绍中,我们知道有一个设置 CGRAM 地址指令,同写 DDRAM 指令相似,只须设置好某个自定义字符的字模数据,然后按照上面介绍的方法,设置好 CGRAM 地址,依次写入这个字模数据即可。我们在后面的例子中再进行说明。

 

图 12


LCD1602 指令

1、工作方式设置指令(图 13)

 

图 13

 

×:不关心,也就是说这个位是 0 或 1 都可以,一般取 0。


DL:设置数据接口位数。


DL=1:8 位数据接口(D7—D0)。


DL=0:4 位数据接口(D7—D4)。


N=0:一行显示。


N=1:两行显示。


F=0:5×8 点阵字符。


F=1:5×10 点阵字符。

 

因为是写指令字,所以 RS 和 RW 都是 0。LCD1602 只能用并行方式驱动,不能用串行方式驱动。而并行方式又可以选择 8 位数据接口或 4 位数据接口。这里我们选择 8 位数据接口(D7—D0)。我们的设置是 8 位数据接口,两行显示,5×8 点阵,即 0b00111000 也就是 0x38。(注意:NF 是 10 或 11 的效果是一样的,都是两行 5×8 点阵。因为它不能以两行 5×10 点阵方式进行显示,换句话说,这里用 0x38 或 0x3c 是一样的)。

 

2、显示开关控制指令(图 14)

 

图 14

 

D=1:显示开,D=0:显示关。


C=1:光标显示,C=0:光标不显示。


B=1:光标闪烁,B=0:光标不闪烁。

 

这里的设置是显示开,不显示光标,光标不闪烁,设置字为 0x0c。

 

3、进入模式设置指令(图 15、16)

 

图 15

 

I/D=1:写入新数据后光标右移。


I/D=0:写入新数据后光标左移。


S=1:显示移动。


S=0:显示不移动。

 

图 16

 

这里的设置是 0x06。

 

4、光标或显示移动指令(图 17、18)

 

图 17

 

图 18

 

在需要进行整屏移动时,这个指令非常有用,可以实现屏幕的滚动显示效果。初始化时不使用这个指令。

 

5、清屏指令(图 19)

 

图 19

 

清除屏幕显示内容。光标返回屏幕左上角。执行这个指令时需要一定时间。

 

6、光标归位指令(图 20)

 

图 20

 

光标返回屏幕左上角,它不改变屏幕显示内容。

 

7、设置 CGRAM 地址指令(图 21)

 

图 21

 

这个指令在上面已经介绍过。用法在后面例子中说明。

 

8、设置 DDRAM 地址指令(图 22)

 

图 22

 

这个指令用于设置 DDRAM 地址。在对 DDRAM 进行读写之前,首先要设置 DDRAM 地址,然后才能进行读写。前面我们说过,DDRAM 就是 LCD1602 的显示存储器。我们要在它上面进行显示,就要把要显示的字符写入 DDRAM。同样,我们想知道 DDRAM 某个地址上有什么字符,也要先设置 DDRAM 地址,然后将它读出到单片机。

 

9、读忙信号和地址计数器 AC(图 23)

 

图 23

 

这个指令用来读取 LCD1602 状态。对于单片机来说,LCD1602 属于慢速设备。当单片机向其发送一个指令后,它将去执行这个指令。这时如果单片机再次发送下一条指令,由于 LCD1602 速度较慢,前一条指令还未执行完毕,它将不接受这新的指令,导致新的指令丢失。因此这条读忙指令可以用来判断 LCD1602 是否忙,能否接收单片机发来的指令。

 

当 BF=1,表示 LCD1602 正忙,不能接受单片机的指令;当 BF=0,表示 LCD1602 空闲,可以接收单片机的指令。RS=0,表示是指令;RW=1,表示是读取。

 

这条指令还有一个副产品:即可以得到地址记数器 AC 的值(address counter)。LCD1602 维护了一个地址计数器 AC,用来记录下一次读写 CGRAM 或 DDRAM 的位置。

 

需要强调的是:这条指令我一次也没有执行成功。很多网友似乎也是这样。好在我们有另外的办法,也就是延时。通过查看每条指令的执行时间,再经过一些试验,可以确定指令的延时。这样就可以在上一条指令执行完毕后再执行下一条指令了。

 

10、写数据到 CGRAM 或 DDRAM 指令(图 24)

 

图 24

 

RS=1,数据;RW=0,写。指令执行时,要在 DB7—DB0 上先设置好要写入的数据,然后执行写命令。

 

11、从 CGRAM 或 DDRAM 读数据指令(图 25)

图 25

 

RS=1,数据;RW=1,读。先设置好 CGRAM 或 DDRAM 的地址,然后执行读取命令。数据就被读入后 DB7—DB0。

 


实 例

 

下面我们就以一个实例来结束这篇文章。

 

先介绍一下背景:


单片机最小系统(扩充了外部 RAM 62256)。


采用 STC89C52RC,晶振 22.1184MHZ。


以 5×8 点阵,16×2 行,8 位数据端口。

 

首先在第一行显示“I love MCU!”,第二行显示“LCD1602 Test!”。延时一段时间,清屏。

 

然后在第一行显示自定义字符:摄氏温标标志。第二行显示圆周率(pai)标志。再延时一段时间,清屏。

 

最后在第一行显示“Welcome to my blog!”,显示方式是从屏幕右面移入,左面移出。

 

周而复始(如图 26)。

 

图 26

 

//File1

 

#ifndef __ZHANGTYPE_H__


#define __ZHANGTYPE_H__

#define uint8     unsigned char


#define uint16   unsigned short int


#define uint32   unsigned long int


#define int8       signed char


#define int16     signed short int


#define int32     signed long int


#define uint64   unsigned long long int


#define int64     signed long long int

 

#endif

 

//File2

 

#ifndef __FUN_H__


#define __FUN_H__


#include "ZhangType.h"


#include


void Delay(uint16 time);


#endif

 

//File3

 

#include "fun.h"


void Delay(uint16 time)


{


    while(time--);


}

 

//File4

 

#ifndef __1602_H__


#define __1602_H__

 

#include


#include "ZhangType.h"  // 变量类型


#include "fun.h"  // 常用函数 

 

#define SETMODE  0x38  //16*2 显示,5*7 点阵,8 位数据接口


#define DISOPEN  0x0C  // 显示开,不显示光标,光标不闪烁


#define DISMODE  0x06  // 读写字符后地址加 1,屏显不移动


#define SETADDR  0x80  // 设置数据地址指针初始值


#define CLEAR  0x01  // 清屏,数据指针清零


#define RET  0x02  // 回车,数据指针清零


#define PORT  P2  //I/O 口

 

sbit RS = P1^0;


sbit RW = P1^1;


sbit E = P1^2;

 

void Init1602(void);  // 初始化 1602


void Write1602_Com(uint8 com);  // 写命令


void Write1602_Dat(uint8 dat);  // 写数据


void CheckBusy(void);  // 检查忙


void Write1602_One_Dat(uint8 X,uint8 Y,uint8 dat);


// 写一个数据


void Write1602_Str(uint8 addr,uint8 length,uint8 *pbuf);


// 写一个数据串


#endif//

 

//File5

 

#include "1602.h"

 

void Write1602_Com(uint8 com)


{


    E=0;


    RS=0;  // 命令


    Delay(50);  // 延时


    RW=0;  // 写


    Delay(50);


    PORT=com;  // 端口赋值


    Delay(50);


    E=1;  // 高脉冲


    Delay(50);


    E=0;


}

 

void Write1602_Dat(uint8 dat)


{


    E=0;


    RS=1;  // 数据


    Delay(50);  // 延时


    RW=0;  // 写


    Delay(50);


    PORT=dat;  // 端口赋值


    Delay(50);


    E=1;  // 高脉冲


    Delay(50);


    E=0;


}

 

void CheckBusy(void)


{


    uint8 temp;


    RS=0;  // 命令


    RW=1;  // 读


    E=0;


    while(1)


    {


       PORT=0xFF;  // 端口为输入


       E=1;  // 高脉冲


       temp=PORT;


       E=0;


       if ((temp&0x80)==0)  // 检查 BF 位是否为 0


           break;


    }


}

 

void Init1602(void)


{


    Write1602_Com(SETMODE);  // 模式设置


    Delay(500);


    Write1602_Com(DISOPEN);  // 显示设置


    Delay(500);


    Write1602_Com(DISMODE);  // 显示模式


    Delay(500);


    Write1602_Com(CLEAR);  // 清屏


    Delay(500);


}

 

void Write1602_One_Dat(uint8 x,uint8 y,uint8 dat)


{


    x&=0x0f;


    y&=0x01;


    if(y)


       x|=0x40;


    x|=0x80;


    Write1602_Com(x);


    Write1602_Dat(dat);


}

 

void Write1602_Str(uint8 addr,uint8 length,uint8 *pbuf)


{


    uint8 i;


    Write1602_Com(addr);


    for(i=0;i


    {


       Write1602_Dat(pbuf[i]);


    }


}

 

//File6


/*******************************************************


*名称:主文件(_main.c)


*功能:测试


*日期:2014/09/09


*******************************************************/

 

#include "1602.h"


#include "fun.h" 


uint8 code hot[8]={  // 摄氏温度字模


0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00


};


uint8 code pi[8]={


0x00,0x1f,0x0a,0x0a,0x0a,0x13,0x00,0x00  //pai


};


uint8 code strMCU[]="I love MCU!";


uint8 code strTest[]="LCD1602 Test!";


uint8 code blog[]="Welcome to my blog!";


uint8 i;


void main()


{


    Init1602();  // 初始化 1602


    // 自定义 CGRAM


    Write1602_Str(0x40,8,hot);  // 摄氏温标


    Write1602_Str(0x48,8,pi);  //pai

 

    Write1602_Str(0x80,strlen(strMCU),strMCU);


    //"I love MCU!"


    Write1602_Str(0x80+0x40,strlen(strTest),strTest);


    //"LCD1602 Test!"

 

    for(i=0;i<50;i++)  // 延时一段时间


       Delay(10000);

 

    Write1602_Com(CLEAR);  // 指令执行时间较长


    Delay(500);  // 多加一些延时


    for(i=0;i<16;i++)


       Write1602_Dat(0);

 

    Write1602_Com(0xc0);  // 设置 DDRAM 地址


    for(i=0;i<16;i++)


       Write1602_Dat(1);


    for(i=0;i<50;i++)  // 延时一段时间


       Delay(10000);

 

    Write1602_Com(CLEAR);  // 指令执行时间较长


    Delay(500);  // 多加一些延时


    Write1602_Str(0x80+0x10,strlen(blog),blog);


    // 写在显示之外


    while(1)


    {


       Write1602_Com(0x18);  // 左移


       for(i=0;i<20;i++)  // 延时


           Delay(10000);


    }


}