(玩電子) 電子技術學習與研究
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                      LCD1602的單片機驅動詳解

                      作者:佚名   來源:本站原創   點擊數:x  更新時間:2014年09月20日   【字體:

                      一.接口

                       

                      LCD1602是很多單片機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。剛開始接觸它的大多是單片機的初學者。由于對它的不了解,不能隨心所欲地對它進行驅動。經過一段時間的學習,我對它的驅動有了一點點心得,今天把它記錄在這里,以備以后查閱。與此相仿的是LCD12864液晶顯示器,它是一種圖形點陣顯示器,能顯示的內容比LCD1602要豐富得多,除了普通字符外,還可以顯示點陣圖案,帶有漢字庫的還可以顯示漢字,它的并行驅動方式與LCD1602相差無幾,所以,在這里花點時間是值得的。

                      一般來說,LCD1602有16條引腳,據說還有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)。我手里這塊LCD1602的型號是HJ1602A,是繪晶科技公司的產品,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:

                      引腳號

                      符號

                      引腳說明

                      引腳號

                      符號

                      引腳說明

                      1

                      VSS

                      電源地

                      9

                      D2

                      數據端口

                      2

                      VDD

                      電源正極

                      10

                      D3

                      數據端口

                      3

                      VO

                      偏壓信號

                      11

                      D4

                      數據端口

                      4

                      RS

                      命令/數據

                      12

                      D5

                      數據端口

                      5

                      RW

                      讀/寫

                      13

                      D6

                      數據端口

                      6

                      E

                      使能

                      14

                      D7

                      數據端口

                      7

                      D0

                      數據端口

                      15

                      A

                      背光正極

                      8

                      D1

                      數據端口

                      16

                      K

                      背光負極

                      對這個表的說明:

                      1.    VSS接電源地。

                      2.    VDD接+5V。

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


                      圖3

                      4.    RS是命令/數據選擇引腳,接單片機的一個I/O,當RS為低電平時,選擇命令;當RS為高電平時,選擇數據。

                      5.    RW是讀/寫選擇引腳,接單片機的一個I/O,當RW為低電平時,向LCD1602寫入命令或數據;當RW為高電平時,從LCD1602讀取狀態或數據。如果不需要進行讀取操作,可以直接將其接VSS。

                      6.    E,執行命令的使能引腳,接單片機的一個I/O。

                      7.    D0—D7,并行數據輸入/輸出引腳,可接單片機的P0—P3任意的8個I/O口。如果接P0口,P0口應該接4.7K—10K的上拉電阻。如果是4線并行驅動,只須接4個I/O口。

                      8.    A背光正極,可接一個10—47歐的限流電阻到VDD。

                      9.    K背光負極,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:輸入RS=0,RW=1,E=高脈沖。輸出:D0—D7為狀態字。

                      2.    讀數據:輸入RS=1,RW=1,E=高脈沖。輸出:D0—D7為數據。

                      3.    寫命令:輸入RS=0,RW=0,E=高脈沖。輸出:無。

                      4.    寫數據:輸入RS=1,RW=0,E=高脈沖。輸出:無。

                      讀操作時序圖(如圖5):


                       圖5

                      寫操作時序圖(如圖6):


                      圖6

                      時序時間參數(如圖7):


                      圖7

                      三.DDRAM、CGROM和CGRAM

                      DDRAM(Display Data RAM)就是顯示數據RAM,用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節,其地址和屏幕的對應關系如下(如圖8):


                       圖8

                      DDRAM相當于計算機的顯存,我們為了在屏幕上顯示字符,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個字節的顯存,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,我們在程序中可以利用下面的“光標或顯示移動指令”使字符慢慢移動到可見的顯示范圍內,看到字符的移動效果。

                      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,后面會有說明。那么為什么把字符代碼寫入DDRAM,就可以在相應位置顯示這個代碼的字符呢?我們知道,LCD1602是一種字符點陣顯示器,為了顯示一種字符的字形,必須要有這個字符的字模數據,什么叫字符的字模數據,看看下面的這個圖就明白了(如圖9)。


                      圖9

                      上圖的左邊就是字符‘A’的字模數據,右邊就是將左邊數據用“○”代表0,用“■”代表1。從而顯示出‘A’這個字形。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,正好是這個字符的字符代碼。

                      在LCD1602模塊上固化了字模存儲器,就是CGROM和CGRAM,HD44780內置了192個常用字符的字模,存于字符產生器CGROM(Character Generator ROM)中,另外還有8個允許用戶自定義的字符產生RAM,稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖(如圖12)說明了CGROM和CGRAM與字符的對應關系。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,比如攝氏溫標的符號,那么就只有先在CGRAM中定義,然后再在DDRAM中寫入這個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存在,下次使用時,必須重新定義。


                      圖10

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


                       圖11

                      上面這個圖(如圖11)說明的是設置CGRAM地址指令。從這個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個地址,即64個字節。一個5×8點陣字符共占用8個字節,那么這64個字節一共可以自定義8個字符。也就是說,上面這個圖的6位地址中的DB5DB4DB3用來表示8個自定義的字符,DB2DB1DB0用來表示每個字符的8個字節。這DB5DB4DB3所表示的8個自定義字符(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個自定義字符,也就是只有0—7這8個字符代碼,但在下面的這個表(如圖12)中一共有16個字符代碼(××××0000b--××××1111b)。實際上,如圖所示,它只能表示8個自定義字符 (××××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是同一個自定義字符。 5×10點陣每個字符共占用16個字節的空間,所以CGRAM中只能定義4個這樣的自定義字符。

                      那么如何在CGRAM中自定義字符呢?在上面的介紹中,我們知道有一個設置CGRAM地址指令,同寫DDRAM指令相似,只須設置好某個自定義字符的字模數據,然后按照上面介紹的方法,設置好CGRAM地址,依次寫入這個字模數據即可。我們在后面的例子中再進行說明。


                       圖12

                      四.LCD1602指令

                      1.工作方式設置指令(如圖13)


                       圖13

                      ×:不關心,也就是說這個位是0或1都可以,一般取0。

                      DL:設置數據接口位數。

                      DL=1:8位數據接口(D7—D0)。

                      DL=0:4位數據接口(D7—D4)。

                      N=0:一行顯示。

                      N=1:兩行顯示。

                      F=0:5×8點陣字符。

                      F=1:5×10點陣字符。

                      說明:因為是寫指令字,所以RS和RW都是0。LCD1602只能用并行方式驅動,不能用串行方式驅動。而并行方式又可以選擇8位數據接口或4位數據接口。這里我們選擇8位數據接口(D7—D0)。我們的設置是8位數據接口,兩行顯示,5×8點陣,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點陣。因為它不能以兩行5×10點陣方式進行顯示,換句話說,這里用0x38或0x3c是一樣的)。

                      2.顯示開關控制指令(如圖14)


                      圖14

                      D=1:顯示開,D=0:顯示關。

                      C=1:光標顯示,C=0:光標不顯示。

                      B=1:光標閃爍,B=0:光標不閃爍。

                      說明:這里的設置是顯示開,不顯示光標,光標不閃爍,設置字為0x0c。

                      3.進入模式設置指令(如圖15、16)


                      圖15

                      I/D=1:寫入新數據后光標右移。

                      I/D=0:寫入新數據后光標左移。

                      S=1:顯示移動。

                      S=0:顯示不移動。


                       圖16

                      說明:這里的設置是0x06。

                      4.光標或顯示移動指令(如圖17、18)


                      圖17


                       圖18

                      說明:在需要進行整屏移動時,這個指令非常有用,可以實現屏幕的滾動顯示效果。初始化時不使用這個指令。

                      5.清屏指令(如圖19)


                      圖19

                      說明:清除屏幕顯示內容。光標返回屏幕左上角。執行這個指令時需要一定時間。

                      6.光標歸位指令(如圖20)

                       

                       圖20

                      說明:光標返回屏幕左上角,它不改變屏幕顯示內容。

                      7.設置CGRAM地址指令(如圖21)


                      圖21

                      說明:這個指令在上面已經介紹過。用法在后面例子中說明。

                      8.設置DDRAM地址指令(如圖22)


                      圖22

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

                      9.讀忙信號和地址計數器AC(如圖23)


                      圖23

                      說明:這個指令用來讀取LCD1602狀態。對于單片機來說,LCD1602屬于慢速設備。當單片機向其發送一個指令后,它將去執行這個指令。這時如果單片機再次發送下一條指令,由于LCD1602速度較慢,前一條指令還未執行完畢,它將不接受這新的指令,導致新的指令丟失。因此這條讀忙指令可以用來判斷LCD1602是否忙,能否接收單片機發來的指令。當BF=1,表示LCD1602正忙,不能接受單片機的指令;當BF=0,表示LCD1602空閑,可以接收單片機的指令。RS=0,表示是指令;RW=1,表示是讀取。這條指令還有一個副產品:即可以得到地址記數器AC的值(address counter)。LCD1602維護了一個地址計數器AC,用來記錄下一次讀寫CGRAM或DDRAM的位置。需要強調的是:這條指令我一次也沒有執行成功。很多網友似乎也是這樣。好在我們有另外的辦法,也就是延時。通過查看每條指令的執行時間,再經過一些試驗,可以確定指令的延時。這樣就可以在上一條指令執行完畢后再執行下一條指令了。

                      10.寫數據到CGRAM或DDRAM指令(如圖24)


                      圖24

                      說明:RS=1,數據;RW=0,寫。指令執行時,要在DB7—DB0上先設置好要寫入的數據,然后執行寫命令。

                      11.從CGRAM或DDRAM讀數據指令(如圖25)


                      圖25

                      說明:RS=1,數據;RW=1,讀。先設置好CGRAM或DDRAM的地址,然后執行讀取命令。數據就被讀入后DB7—DB0。

                       

                      五.實例

                      下面我們就以一個實例來結束這篇文章。先介紹一下背景:單片機最小系統(擴充了外部RAM 62256)。采用STC89C52RC,晶振22.1184MHZ。以5×8點陣,16×2行,8位數據端口。首先在第一行顯示“I love MCU!”,第二行顯示“LCD1602 Test!”。延時一段時間,清屏。然后在第一行顯示自定義字符:攝氏溫標標志。第二行顯示圓周率(pai)標志。再延時一段時間,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。周而復始(如圖26)。


                      圖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"          //變量類型

                      #include "fun.h"            //常用函數 

                       

                      #define    SETMODE    0x38          //16*2顯示,5*7點陣,8位數據接口

                      #define DISOPEN   0x0C          //顯示開,不顯示光標,光標不閃爍

                      #define DISMODE   0x06          //讀寫字符后地址加1,屏顯不移動

                      #define    SETADDR    0x80          //設置數據地址指針初始值

                      #define CLEAR 0x01          //清屏,數據指針清零

                      #define RET       0x02          //回車,數據指針清零 

                      #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);  //寫命令

                      void Write1602_Dat(uint8 dat);  //寫數據

                      void CheckBusy(void);           //檢查忙

                      void Write1602_One_Dat(uint8 X,uint8 Y,uint8 dat);          //寫一個數據

                      void Write1602_Str(uint8 addr,uint8 length,uint8 *pbuf);    //寫一個數據串 

                      #endif//

                      //File5

                       

                      #include "1602.h" 

                       

                      void Write1602_Com(uint8 com)

                      {

                          E=0;

                          RS=0;                    //命令

                          Delay(50);               //延時

                          RW=0;                    //寫         

                          Delay(50);

                          PORT=com;                //端口賦值

                          Delay(50);

                          E=1;                     //高脈沖

                          Delay(50);

                          E=0;

                      }

                       

                      void Write1602_Dat(uint8 dat)

                      {

                          E=0;

                          RS=1;                    //數據

                          Delay(50);               //延時

                          RW=0;                    //寫

                          Delay(50);

                          PORT=dat;                //端口賦值

                          Delay(50);

                          E=1;                     //高脈沖

                          Delay(50);

                          E=0;

                      } 

                       

                      void CheckBusy(void)

                      {

                          uint8 temp;

                          RS=0;                    //命令

                          RW=1;                    //讀

                          E=0;

                          while(1)

                          {

                             PORT=0xFF;           //端口為輸入

                             E=1;                 //高脈沖

                             temp=PORT;

                             E=0;

                             if ((temp&0x80)==0)      //檢查BF位是否為0

                                 break;

                          }

                      } 

                       

                      void Init1602(void)

                      {

                          Write1602_Com(SETMODE);     //模式設置

                          Delay(500);

                          Write1602_Com(DISOPEN);     //顯示設置

                          Delay(500);

                          Write1602_Com(DISMODE);     //顯示模式

                          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

                      *******************************************************

                      *名稱:主文件(_main.c)

                      *功能:測試

                      *日期:2014/09/09

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

                      #include "1602.h"

                      #include "fun.h" 

                      uint8 code hot[8]={                                  //攝氏溫度字模

                      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 

                          //自定義CGRAM

                          Write1602_Str(0x40,8,hot);                       //攝氏溫標

                          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++)                             //延時一段時間

                             Delay(10000);

                       

                          Write1602_Com(CLEAR);                            //指令執行時間較長

                          Delay(500);                                      //多加一些延時

                          for(i=0;i<16;i++)

                             Write1602_Dat(0);

                         

                          Write1602_Com(0xc0);                          //設置DDRAM地址

                          for(i=0;i<16;i++)

                             Write1602_Dat(1);

                          for(i=0;i<50;i++)                             //延時一段時間

                             Delay(10000);

                         

                          Write1602_Com(CLEAR);                            //指令執行時間較長

                          Delay(500);                                      //多加一些延時

                          Write1602_Str(0x80+0x10,strlen(blog),blog);          //寫在顯示之外

                          while(1)

                          {

                             Write1602_Com(0x18);                      //左移

                             for(i=0;i<20;i++)                         //延時

                                 Delay(10000);

                          }

                      } 

                      //############################# THE END #############################

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