一．接口

LCD1602是很多單片機(jī)愛好者較早接觸的字符型液晶顯示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。與此相仿的是LCD12864液晶顯示器，它是一種圖形點(diǎn)陣顯示器，能顯示的內(nèi)容比LCD1602要豐富得多，除了普通字符外，還可以顯示點(diǎn)陣圖案，帶有漢字庫的還可以顯示漢字，它的并行驅(qū)動(dòng)方式與LCD1602相差無幾，所以，在這里花點(diǎn)時(shí)間是值得的。

一般來說，LCD1602有16條引腳，據(jù)說還有14條引腳的，與16腳的相比缺少了背光電源A(15腳)和地線K(16腳)。這塊LCD1602的型號(hào)是HJ1602A，是繪晶科技公司的產(chǎn)品，它有16條引腳。如圖1所示：

圖1

再來一張它的背面的，如圖2所示：

圖2

它的16條引腳定義如下：

對(duì)這個(gè)表的說明：

1. VSS接電源地。

2. VDD接+5V。

3. VO是液晶顯示的偏壓信號(hào)，可接10K的3296精密電位器。或同樣阻值的RM065/RM063藍(lán)白可調(diào)電阻。見圖3。

圖3

4. RS是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，接單片機(jī)的一個(gè)I/O，當(dāng)RS為低電平時(shí)，選擇命令；當(dāng)RS為高電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)。

5. RW是讀/寫選擇引腳，接單片機(jī)的一個(gè)I/O，當(dāng)RW為低電平時(shí)，向LCD1602寫入命令或數(shù)據(jù)；當(dāng)RW為高電平時(shí)，從LCD1602讀取狀態(tài)或數(shù)據(jù)。如果不需要進(jìn)行讀取操作，可以直接將其接VSS。

6. E，執(zhí)行命令的使能引腳，接單片機(jī)的一個(gè)I/O。

7. D0—D7，并行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，可接單片機(jī)的P0—P3任意的8個(gè)I/O口。如果接P0口，P0口應(yīng)該接4.7K—10K的上拉電阻。如果是4線并行驅(qū)動(dòng)，只須接4個(gè)I/O口。

8. A背光正極，可接一個(gè)10—47歐的限流電阻到VDD。

9. K背光負(fù)極，接VSS。見圖4所示。

圖4

二．基本操作

LCD1602的基本操作分為四種：

1. 讀狀態(tài)：輸入RS=0，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為狀態(tài)字。

2. 讀數(shù)據(jù)：輸入RS=1，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為數(shù)據(jù)。

3. 寫命令：輸入RS=0，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。

4. 寫數(shù)據(jù)：輸入RS=1，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。

讀操作時(shí)序圖(如圖5)：

圖5

寫操作時(shí)序圖(如圖6)：

圖6

時(shí)序時(shí)間參數(shù)(如圖7)：

圖7

三．DDRAM、CGROM和CGRAM

DDRAM(Display Data RAM)就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下(如圖8)：

圖8

DDRAM相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的顯存，我們?yōu)榱嗽谄聊簧巷@示字符，就把字符代碼送入顯存，這樣該字符就可以顯示在屏幕上了。同樣LCD1602共有80個(gè)字節(jié)的顯存，即DDRAM。但LCD1602的顯示屏幕只有16×2大小，因此，并不是所有寫入DDRAM的字符代碼都能在屏幕上顯示出來，只有寫在上圖所示范圍內(nèi)的字符才可以顯示出來，寫在范圍外的字符不能顯示出來。這樣，我們?cè)诔绦蛑锌梢岳孟旅娴摹肮鈽?biāo)或顯示移動(dòng)指令”使字符慢慢移動(dòng)到可見的顯示范圍內(nèi)，看到字符的移動(dòng)效果。

前面說了，為了在液晶屏幕上顯示字符，就把字符代碼送入DDRAM。例如，如果想在屏幕左上角顯示字符‘A’，那么就把字符‘A’的字符代碼41H寫入DDRAM的00H地址處即可。至于怎么寫入，后面會(huì)有說明。那么為什么把字符代碼寫入DDRAM，就可以在相應(yīng)位置顯示這個(gè)代碼的字符呢？我們知道，LCD1602是一種字符點(diǎn)陣顯示器，為了顯示一種字符的字形，必須要有這個(gè)字符的字模數(shù)據(jù)，什么叫字符的字模數(shù)據(jù)，看看下面的這個(gè)圖就明白了(如圖9)。

圖9

上圖的左邊就是字符‘A’的字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“○”代表0，用“■”代表1。從而顯示出‘A’這個(gè)字形。從下面的圖可以看出，字符‘A’的高4位是0100，低4位是0001，合在一起就是01000001b，即41H。它恰好與該字符的ASCII碼一致，這樣就給了我們很大的方便，我們可以在PC上使用P2=‘A’這樣的語法。編譯后，正好是這個(gè)字符的字符代碼。

在LCD1602模塊上固化了字模存儲(chǔ)器，就是CGROM和CGRAM，HD44780內(nèi)置了192個(gè)常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有8個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖(如圖12)說明了CGROM和CGRAM與字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從ROM和RAM的名字我們也可以知道，ROM是早已固化在LCD1602模塊中的，只能讀取；而RAM是可讀寫的。也就是說，如果只需要在屏幕上顯示已存在于CGROM中的字符，那么只須在DDRAM中寫入它的字符代碼就可以了；但如果要顯示CGROM中沒有的字符，比如攝氏溫標(biāo)的符號(hào)，那么就只有先在CGRAM中定義，然后再在DDRAM中寫入這個(gè)自定義字符的字符代碼即可。和CGROM中固化的字符不同，CGRAM中本身沒有字符，所以要在DDRAM中寫入某個(gè)CGROM不存在的字符，必須在CGRAM中先定義后使用。程序退出后CGRAM中定義的字符也不復(fù)存在，下次使用時(shí)，必須重新定義。

圖10

上面這個(gè)圖(如圖10)說明的是5×8點(diǎn)陣和5×10點(diǎn)陣字符的字形和光標(biāo)的位置。先來說5×8點(diǎn)陣，它有8行5列。那么定義這樣一個(gè)字符需要8個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的前3個(gè)位沒有被使用。例如，定義攝氏溫標(biāo)的符號(hào){0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00}。

圖11

上面這個(gè)圖(如圖11)說明的是設(shè)置CGRAM地址指令。從這個(gè)指令的格式中我們可以看出，它共有aaaaaa這6位，一共可以表示64個(gè)地址，即64個(gè)字節(jié)。一個(gè)5×8點(diǎn)陣字符共占用8個(gè)字節(jié)，那么這64個(gè)字節(jié)一共可以自定義8個(gè)字符。也就是說，上面這個(gè)圖的6位地址中的DB5DB4DB3用來表示8個(gè)自定義的字符，DB2DB1DB0用來表示每個(gè)字符的8個(gè)字節(jié)。這DB5DB4DB3所表示的8個(gè)自定義字符(0--7)就是要寫入DDRAM中的字符代碼。我們知道，在CGRAM中只能定義8個(gè)自定義字符，也就是只有0—7這8個(gè)字符代碼，但在下面的這個(gè)表(如圖12)中一共有16個(gè)字符代碼(××××0000b--××××1111b)。實(shí)際上，如圖所示，它只能表示8個(gè)自定義字符 (××××0000b=××××1000b, ××××0001b=××××1001b……依次類推)。也就是說，寫入DDRAM中的字符代碼0和字符代碼8是同一個(gè)自定義字符。5×10點(diǎn)陣每個(gè)字符共占用16個(gè)字節(jié)的空間，所以CGRAM中只能定義4個(gè)這樣的自定義字符。

那么如何在CGRAM中自定義字符呢？在上面的介紹中，我們知道有一個(gè)設(shè)置CGRAM地址指令，同寫DDRAM指令相似，只須設(shè)置好某個(gè)自定義字符的字模數(shù)據(jù)，然后按照上面介紹的方法，設(shè)置好CGRAM地址，依次寫入這個(gè)字模數(shù)據(jù)即可。我們?cè)诤竺娴睦又性龠M(jìn)行說明。

圖12

四．LCD1602指令

1．工作方式設(shè)置指令(如圖13)

圖13

×：不關(guān)心，也就是說這個(gè)位是0或1都可以，一般取0。

DL：設(shè)置數(shù)據(jù)接口位數(shù)。

DL=1：8位數(shù)據(jù)接口(D7—D0)。

DL=0：4位數(shù)據(jù)接口(D7—D4)。

N=0：一行顯示。

N=1：兩行顯示。

F=0：5×8點(diǎn)陣字符。

F=1：5×10點(diǎn)陣字符。

說明：因?yàn)槭菍懼噶钭郑訰S和RW都是0。LCD1602只能用并行方式驅(qū)動(dòng)，不能用串行方式驅(qū)動(dòng)。而并行方式又可以選擇8位數(shù)據(jù)接口或4位數(shù)據(jù)接口。這里我們選擇8位數(shù)據(jù)接口(D7—D0)。我們的設(shè)置是8位數(shù)據(jù)接口，兩行顯示，5×8點(diǎn)陣，即0b00111000也就是0x38。(注意：NF是10或11的效果是一樣的，都是兩行5×8點(diǎn)陣。因?yàn)樗荒芤詢尚?×10點(diǎn)陣方式進(jìn)行顯示，換句話說，這里用0x38或0x3c是一樣的)。

2．顯示開關(guān)控制指令(如圖14)

圖14

D=1：顯示開，D=0：顯示關(guān)。

C=1：光標(biāo)顯示，C=0：光標(biāo)不顯示。

B=1：光標(biāo)閃爍，B=0：光標(biāo)不閃爍。

說明：這里的設(shè)置是顯示開，不顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍，設(shè)置字為0x0c。

3．進(jìn)入模式設(shè)置指令(如圖15、16)

圖15

I/D=1：寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移。

I/D=0：寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移。

S=1：顯示移動(dòng)。

S=0：顯示不移動(dòng)。

圖16

說明：這里的設(shè)置是0x06。

4．光標(biāo)或顯示移動(dòng)指令(如圖17、18)

圖17

圖18

說明：在需要進(jìn)行整屏移動(dòng)時(shí)，這個(gè)指令非常有用，可以實(shí)現(xiàn)屏幕的滾動(dòng)顯示效果。初始化時(shí)不使用這個(gè)指令。

5．清屏指令(如圖19)

圖19

說明：清除屏幕顯示內(nèi)容。光標(biāo)返回屏幕左上角。執(zhí)行這個(gè)指令時(shí)需要一定時(shí)間。

6．光標(biāo)歸位指令(如圖20)

圖20

說明：光標(biāo)返回屏幕左上角，它不改變屏幕顯示內(nèi)容。

7．設(shè)置CGRAM地址指令(如圖21)

圖21

說明：這個(gè)指令在上面已經(jīng)介紹過。用法在后面例子中說明。

8．設(shè)置DDRAM地址指令(如圖22)

圖22

說明：這個(gè)指令用于設(shè)置DDRAM地址。在對(duì)DDRAM進(jìn)行讀寫之前，首先要設(shè)置DDRAM地址，然后才能進(jìn)行讀寫。前面我們說過，DDRAM就是LCD1602的顯示存儲(chǔ)器。我們要在它上面進(jìn)行顯示，就要把要顯示的字符寫入DDRAM。同樣，我們想知道DDRAM某個(gè)地址上有什么字符，也要先設(shè)置DDRAM地址，然后將它讀出到單片機(jī)。

9．讀忙信號(hào)和地址計(jì)數(shù)器AC(如圖23)

圖23

說明：這個(gè)指令用來讀取LCD1602狀態(tài)。對(duì)于單片機(jī)來說，LCD1602屬于慢速設(shè)備。當(dāng)單片機(jī)向其發(fā)送一個(gè)指令后，它將去執(zhí)行這個(gè)指令。這時(shí)如果單片機(jī)再次發(fā)送下一條指令，由于LCD1602速度較慢，前一條指令還未執(zhí)行完畢，它將不接受這新的指令，導(dǎo)致新的指令丟失。因此這條讀忙指令可以用來判斷LCD1602是否忙，能否接收單片機(jī)發(fā)來的指令。當(dāng)BF=1，表示LCD1602正忙，不能接受單片機(jī)的指令；當(dāng)BF=0，表示LCD1602空閑，可以接收單片機(jī)的指令。RS=0，表示是指令；RW=1，表示是讀取。這條指令還有一個(gè)副產(chǎn)品：即可以得到地址記數(shù)器AC的值(address counter)。LCD1602維護(hù)了一個(gè)地址計(jì)數(shù)器AC，用來記錄下一次讀寫CGRAM或DDRAM的位置。需要強(qiáng)調(diào)的是：這條指令我一次也沒有執(zhí)行成功。很多網(wǎng)友似乎也是這樣。好在我們有另外的辦法，也就是延時(shí)。通過查看每條指令的執(zhí)行時(shí)間，再經(jīng)過一些試驗(yàn)，可以確定指令的延時(shí)。這樣就可以在上一條指令執(zhí)行完畢后再執(zhí)行下一條指令了。

10．寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM指令(如圖24)

圖24

說明：RS=1，數(shù)據(jù)；RW=0，寫。指令執(zhí)行時(shí)，要在DB7—DB0上先設(shè)置好要寫入的數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行寫命令。

11．從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)指令(如圖25)

圖25

說明：RS=1，數(shù)據(jù)；RW=1，讀。先設(shè)置好CGRAM或DDRAM的地址，然后執(zhí)行讀取命令。數(shù)據(jù)就被讀入后DB7—DB0。

五．實(shí)例

下面我們就以一個(gè)實(shí)例來結(jié)束這篇文章。先介紹一下背景：單片機(jī)最小系統(tǒng)(擴(kuò)充了外部RAM 62256)。采用STC89C52RC，晶振22.1184MHZ。以5×8點(diǎn)陣，16×2行，8位數(shù)據(jù)端口。首先在第一行顯示“I love MCU!”,第二行顯示“LCD1602 Test!”。延時(shí)一段時(shí)間，清屏。然后在第一行顯示自定義字符：攝氏溫標(biāo)標(biāo)志。第二行顯示圓周率(pai)標(biāo)志。再延時(shí)一段時(shí)間，清屏。最后在第一行顯示“Welcome to my blog!”，顯示方式是從屏幕右面移入，左面移出。周而復(fù)始(如圖26)。

圖26

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