接 口
LCD1602是很多單片機愛好者較早接觸的字元型液晶顯示器，它的主要晶片是HD44780或者其它相容晶片。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，不能随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，今天把它記錄在這裡，以備以後查閱。
與此相仿的是LCD12864液晶顯示器，它是一種圖形點陣顯示器，能顯示的内容比LCD1602要豐富得多，除了普通字元外，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，是以，在這裡花點時間是值得的。
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)。我手裡這塊LCD1602的型号是HJ1602A，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：
表：引腳說明
對表格的說明：
(1)VSS接電源地。
(2)VDD接+5V。
(3)VO是液晶顯示的偏壓信号，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是指令/資料選擇引腳，接單片機的一個I/O，當RS為低電平時，選擇指令；當RS為高電平時，選擇資料。
(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寫入指令或資料；當RW為高電平時，從LCD1602讀取狀态或資料。如果不需要進行讀取操作，可以直接将其接VSS。
(6)E，執行指令的使能引腳，接單片機的一個I/O。
(7)D0—D7，并行資料輸入/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，隻須接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
基本操作
LCD1602的基本操作分為四種：
- 讀狀态。輸入RS=0，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為狀态字。
- 讀資料。輸入RS=1，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為資料。
- 寫指令。輸入RS=0，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
- 寫資料。輸入RS=1，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
讀操作時序圖，如圖5所示：
圖5
寫操作時序圖，如圖6所示：
圖6
時序時間參數，如圖7所示：
圖7
DDRAM、CGROM、CGRAM
DDRAM(Display Data RAM)就是顯示資料RAM，用來寄存待顯示的字元代碼。共80個位元組，其位址和螢幕的對應關系如下(如圖8)：
圖8
DDRAM相當于計算機的顯存，我們為了在螢幕上顯示字元，就把字元代碼送入顯存，這樣該字元就可以顯示在螢幕上了。同樣LCD1602共有80個位元組的顯存，即DDRAM。但LCD1602的顯示螢幕隻有16×2大小，是以，并不是所有寫入DDRAM的字元代碼都能在螢幕上顯示出來，隻有寫在上圖所示範圍内的字元才可以顯示出來，寫在範圍外的字元不能顯示出來。這樣，我們在程式中可以利用下面的“光标或顯示移動指令”使字元慢慢移動到可見的顯示範圍内，看到字元的移動效果。
前面說了，為了在液晶螢幕上顯示字元，就把字元代碼送入DDRAM。例如，如果想在螢幕左上角顯示字元‘A’，那麼就把字元‘A’的字元代碼41H寫入DDRAM的00H位址處即可。至于怎麼寫入，後面會有說明。
那麼為什麼把字元代碼寫入DDRAM，就可以在相應位置顯示這個代碼的字元呢？我們知道，LCD1602是一種字元點陣顯示器，為了顯示一種字元的字形，必須要有這個字元的字模資料，什麼叫字元的字模資料，看看下面的這個圖就明白了(如圖9)。
圖9
上圖的左邊就是字元‘A’的字模資料，右邊就是将左邊資料用“○”代表0，用“■”代表1。進而顯示出‘A’這個字形。從圖12可以看出，字元‘A’的高4位是0100，低4位是0001，合在一起就是01000001b，即41H。它恰好與該字元的ASCII碼一緻，這樣就給了我們很大的友善，我們可以在PC上使用P2=‘A’這樣的文法。編譯後，正好是這個字元的字元代碼。
在LCD1602子產品上固化了字模存儲器，就是CGROM和CGRAM，HD44780内置了192個常用字元的字模，存于字元産生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有8個允許使用者自定義的字元産生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。圖12說明了CGROM和CGRAM與字元的對應關系。
從ROM和RAM的名字我們也可以知道，ROM是早已固化在LCD1602子產品中的，隻能讀取；而RAM是可讀寫的。也就是說，如果隻需要在螢幕上顯示已存在于CGROM中的字元，那麼隻須在DDRAM中寫入它的字元代碼就可以了；但如果要顯示CGROM中沒有的字元，比如攝氏溫标的符号，那麼就隻有先在CGRAM中定義，然後再在DDRAM中寫入這個自定義字元的字元代碼即可。和CGROM中固化的字元不同，CGRAM中本身沒有字元，是以要在DDRAM中寫入某個CGROM不存在的字元，必須在CGRAM中先定義後使用。程式退出後CGRAM中定義的字元也不複存在，下次使用時，必須重新定義。
圖10
圖10說明的是5×8點陣和5×10點陣字元的字形和光标的位置。先來說5×8點陣，它有8行5列。那麼定義這樣一個字元需要8個位元組，每個位元組的前3個位沒有被使用。例如，定義攝氏溫标的符号{0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00}。
圖11
圖11說明的是設定CGRAM位址指令。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個位址，即64個位元組。一個5×8點陣字元共占用8個位元組，那麼這64個位元組一共可以自定義8個字元。
也就是說，圖11的6位位址中的DB5DB4DB3用來表示8個自定義的字元，DB2DB1DB0用來表示每個字元的8個位元組。這DB5DB4DB3所表示的8個自定義字元(0--7)就是要寫入DDRAM中的字元代碼。我們知道，在CGRAM中隻能定義8個自定義字元，也就是隻有0—7這8個字元代碼，但在下面的這個表(如圖12)中一共有16個字元代碼(××××0000b--××××1111b)。
實際上，如圖11所示，它隻能表示8個自定義字元 (××××0000b=××××1000b, ××××0001b=××××1001b……依次類推)。也就是說，寫入DDRAM中的字元代碼0和字元代碼8是同一個自定義字元。5×10點陣每個字元共占用16個位元組的空間，是以CGRAM中隻能定義4個這樣的自定義字元。
那麼如何在CGRAM中自定義字元呢？在上面的介紹中，我們知道有一個設定CGRAM位址指令，同寫DDRAM指令相似，隻須設定好某個自定義字元的字模資料，然後按照上面介紹的方法，設定好CGRAM位址，依次寫入這個字模資料即可。我們在後面的例子中再進行說明。
圖12
LCD1602指令
1、工作方式設定指令(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：設定資料接口位數。
- DL=1：8位資料接口(D7—D0)。
- DL=0：4位資料接口(D7—D4)。
- N=0：一行顯示。
- N=1：兩行顯示。
- F=0：5×8點陣字元。
- F=1：5×10點陣字元。
因為是寫指令字，是以RS和RW都是0。LCD1602隻能用并行方式驅動，不能用串行方式驅動。而并行方式又可以選擇8位資料接口或4位資料接口。這裡我們選擇8位資料接口(D7—D0)。我們的設定是8位資料接口，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，這裡用0x38或0x3c是一樣的)。
2、顯示開關控制指令(圖14)
圖14
- D=1：顯示開，D=0：顯示關。
- C=1：光标顯示，C=0：光标不顯示。
- B=1：光标閃爍，B=0：光标不閃爍。
這裡的設定是顯示開，不顯示光标，光标不閃爍，設定字為0x0c。
3、進入模式設定指令(圖15、16)
圖15
- I/D=1：寫入新資料後光标右移。
- I/D=0：寫入新資料後光标左移。
- S=1：顯示移動。
- S=0：顯示不移動。
圖16
這裡的設定是0x06。
4、光标或顯示移動指令(圖17、18)
圖17
圖18
在需要進行整屏移動時，這個指令非常有用，可以實作螢幕的滾動顯示效果。初始化時不使用這個指令。
5、清屏指令(圖19)
圖19
清除螢幕顯示内容。光标傳回螢幕左上角。執行這個指令時需要一定時間。
6、光标歸位指令(圖20)
圖20
光标傳回螢幕左上角，它不改變螢幕顯示内容。
7、設定CGRAM位址指令(圖21)
圖21
這個指令在上面已經介紹過。用法在後面例子中說明。
8、設定DDRAM位址指令(圖22)
圖22
這個指令用于設定DDRAM位址。在對DDRAM進行讀寫之前，首先要設定DDRAM位址，然後才能進行讀寫。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，就要把要顯示的字元寫入DDRAM。同樣，我們想知道DDRAM某個位址上有什麼字元，也要先設定DDRAM位址，然後将它讀出到單片機。
9、讀忙信号和位址計數器AC(圖23)
圖23
這個指令用來讀取LCD1602狀态。對于單片機來說，LCD1602屬于慢速裝置。當單片機向其發送一個指令後，它将去執行這個指令。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，它将不接受這新的指令，導緻新的指令丢失。是以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産品：即可以得到位址記數器AC的值(address counter)。LCD1602維護了一個位址計數器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。通過檢視每條指令的執行時間，再經過一些試驗，可以确定指令的延時。這樣就可以在上一條指令執行完畢後再執行下一條指令了。
10、寫資料到CGRAM或DDRAM指令(圖24)
圖24
RS=1，資料；RW=0，寫。指令執行時，要在DB7—DB0上先設定好要寫入的資料，然後執行寫指令。
11、從CGRAM或DDRAM讀資料指令(圖25)
圖25
RS=1，資料；RW=1，讀。先設定好CGRAM或DDRAM的位址，然後執行讀取指令。資料就被讀入後DB7—DB0。
實 例
下面我們就以一個執行個體來結束這篇文章。
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位資料端口。
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。
然後在第一行顯示自定義字元：攝氏溫标标志。第二行顯示圓周率(pai)标志。再延時一段時間，清屏。
最後在第一行顯示“Welcome to my blog!”，顯示方式是從螢幕右面移入，左面移出。
周而複始(如圖26)。
圖26
代碼如下：
←左右滑動，檢視代碼→
//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位資料接口
#define DISOPEN 0x0C //顯示開,不顯示光标,光标不閃爍
#define DISMODE 0x06 //讀寫字元後位址加1,屏顯不移動
#define SETADDR 0x80 //設定資料位址指針初始值
#define CLEAR 0x01 //清屏,資料指針清零
#define RET 0x02 //回車,資料指針清零
#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); //寫指令
void Write1602_Dat(uint8 dat); //寫資料
void CheckBusy(void); //檢查忙
void Write1602_One_Dat(uint8 X,uint8 Y,uint8 dat);
//寫一個資料
void Write1602_Str(uint8 addr,uint8 length,uint8 *pbuf);
//寫一個資料串
#endif//
//File5
#include "1602.h"
void Write1602_Com(uint8 com)
{
E=0;
RS=0; //指令
Delay(50); //延時
RW=0; //寫
Delay(50);
PORT=com; //端口指派
Delay(50);
E=1; //高脈沖
Delay(50);
E=0;
}
void Write1602_Dat(uint8 dat)
{
E=0;
RS=1; //資料
Delay(50); //延時
RW=0; //寫
Delay(50);
PORT=dat; //端口指派
Delay(50);
E=1; //高脈沖
Delay(50);
E=0;
}
void CheckBusy(void)
{
uint8 temp;
RS=0; //指令
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); //模式設定
Delay(500);
Write1602_Com(DISOPEN); //顯示設定
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
#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); //設定DDRAM位址
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);
}
}
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