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1、当前位置:单片机教程网 MCU设计实例 浏览文章 LCD1602的单片机驱动详解 作者:佚名 来源:本站原创 点击数: 5698 更新时间:2014年09月20日 【字体:大 中 小】 一接口 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HD44 780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
2、 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,是绘晶科技公司 的产品,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: 引脚号符号引脚说明引脚号符号引脚说明 1VSS电源地9D2数据端口 2VDD电源正极10D3数据端口 3VO偏压信号11D4数据端口 4RS命令/数据12D5数据端口 5RW读/写13D
3、6数据端口 6E使能14D7数据端口 7D0数据端口15A背光正极 8D1数据端口16K背光负极 对这个表的说明: 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/RM 063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
4、VSS。 6. E,执行命令的使能引脚,接单片机的一个I/O。 7. D0D7,并行数据输入/输出引脚,可接单片机的P0P3任意的8个I/O口。如果 接P0口,P0口应该接4.7K10K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1047欧的限流电阻到VDD。 9. K背光负极,接VSS。见图4所示。 图4 二基本操作 LCD1602的基本操作分为四种: 1. 读状态:输入RS=0,RW=1,E=高脉冲。输出:D0D7为状态字。 2. 读数据:输入RS=1,RW=1,E=高脉冲。输出:D0D7为数据。 3. 写命令:输入RS=0,RW=0,E=高脉冲。输出:
5、无。 4. 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): 图5 写操作时序图(如图6): 图6 时序时间参数(如图7): 图7 三DDRAM、CGROM和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LCD 1602的显示屏幕只有162大小,因此,并不是所有写入DDRAM的字
6、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
7、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。从下面的图可以看出,字符A的高4位是010 0,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,
8、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)。下图(如图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
9、,所以要在DDRAM中写入某个CGROM不存在的字符,必须在CGRA M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 上面这个图(如图10)说明的是58点阵和510点阵字符的字形和光标的位置。先来说 58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 上面这个图(如图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6
10、4个字节。一个58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,上面这个图的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07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, 如图所示,它只能表示8个自定义字符 (0000b=1000b, 000 1b=1001b依次类推)。也就是说,写入DDRAM中的字符
11、代码0和字符代码8 是同一个自定义字符。 510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 四LCD1602指令 1工作方式设置指令(如图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(D7D0)。 DL=0:4位数据接
12、口(D7D4)。 N=0:一行显示。 N=1:两行显示。 F=0:58点阵字符。 F=1:510点阵字符。 说明: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(D7D0)。我们的设置是8位数据接口,两行显示,58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58点阵。因为它不能以两 行510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(如图14) 图14 D=1:显示开,D=0:显示关
13、。 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。 说明: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(如图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 说明:这里的设置是0x06。 4光标或显示移动指令(如图17、18) 图17 图18 说明: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(如图19) 图19 说明:清除屏幕显示内容。光标返回屏幕左上角。执行这个指令时
14、需要一定时间。 6光标归位指令(如图20) 图20 说明: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(如图21) 图21 说明: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(如图22) 图22 说明: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
15、AC(如图23) 图23 说明: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LCD160 2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(addres
16、s 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(如图24) 图24 说明:RS=1,数据;RW=0,写。指令执行时,要在DB7DB0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(如图25) 图25 说明: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DB7DB0。 五实例 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)。