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);
}
}
