LCD1602的单片机驱动详解.pdf

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LCD1602的单片机驱动详解
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****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,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13D6数据端口
6E使能14D7数据端口
1
:.
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:
。
+5乂
,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。
V0
VDD|-----------------------------------------卜VSS
10K
图3
,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。
,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
,执行命令的使能引脚,接单片机的一个I/O。
—D7,并行数据输入/输出引脚,可接单片机的PO—P3任意的8个I/O口。如果接P0口,
—10K的上拉电阻。如果是4线并行驱动,只须接4个I/O口。
,可接一个10—47欧的限流电阻到VDD
,接VSS见图4所示。
图4

LCD1602的基本操作分为四种:
读状RS=RW=£=高脉输D0-D7为状态

态:01冲。出:字。
读数RS=RW=£=高脉输
-D7为数据。
据:1,1冲。出:
写命RS=RW=£=高脉输
。
令:00冲。出:
=RW=£=高脉无。
写数输入输
1,0冲。
据:出:
读操作时序图(如图5):
2
:.
图5
写操作时序图(如图6):
时序时间参数(如图7):
持号謂试条件
典型谨
倍号周期--
Etv啊
脉冲畫度二tilWE
Etn150n«
E上升沿/下降諳时闾t«,tF■25ns
■
地址毬吋倒t鉀——
30ns

地址保持时间■—
tndi10
立时间:读搀--
tfl100n«
作〕粧摒保持时间;读權作)--
20ns
引JfflDBO-OB?
数驚環立时廊〔写摄作】如-
40ns
離据保持时问(耳按作)1臧10—-ns

DDRAM(DisplayDataRAM)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):
3
:.
LCD
代字X2行
0000000000□0000Q2
W
02AED
1345667B9CEF77
4444444444444445•■■^1*
0123457E9ABCDEF0
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16X2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DDRA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)。
01110OIIBO
10001■OOOB
10001■
10001■OOOB
11111■■■■■
10001■OOOH
10001■OOOH
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“O”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CGRO和CGRAMHD44780内置了192个常用字
符的字模,存于字符产生器CGROM(CharacterGeneratorROM)中,另外还有8个允许用户
自定义的字符产生RAM称为CGRAM(CharacterGeneratorRAM)下图(如图12)说明了CGROM和
CGRAI与字符的对应关系。从ROM和RAM勺名字我们也可以知道,ROM!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
CGROI中的字符,那么只须在DDRAI中写入它的字符代码就可以了;但如果要显示CGROI中
没有的字符,比如摄氏温标的符号,那么就只有先在CGRAI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CGROI中固化的字符不同,CGRAI中本身没有字符,所
以要在DDRAI中写入某个CGROI不存在的字符,必须在CGRAI中先定义后使用。程序退出后CGRAI
中定义的字符也不复存在,下次使用时,必须重新定义。
4
:.
5x1Ddot
characteffont
11thfine
5xBdo(
图10
characterIbrJ
上面这个图(如图10)说明的是5X8点阵和5X10点阵字符的字形和光标的位置。先来说5X8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}。
Bttiine
RSR/W067DB6DBSDB4DB3DB2DS1DB0
0001aB88
图11
上面这个图(如图11)说明的是设置CGRA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5X8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DB5DB4DB用来表示8个自定义的字符,DB2DB1DB用来表示每个字符的8个字节。这DB5DB4DB
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CGRA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(XXXX0000b--XXXX1111b)。实际上,如图所示,它只能表示8个自定义字符(XXXX
0000b=xxxx1000b,XXXX0001b=xxxx1001b……依次类推)。也就是说,写入DDRAN中的字符代
码0和字符代码8是同一个自定义字符。5X10点阵每个字符共占用16个字节的空间,所以CGRA
中只能定义4个这样的自定义字符。
那么如何在CGRAI中自定义字符呢?在上面的介绍中,我们知道有一个设置CGRA地址指令,
同写DDRA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CGRA
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。
5
:.

(如图13)
RSR/W007E)06D65DB4D03D82D61DBO
Codea0L
QD01NFXX
图13
X:不关心,也就是说这个位是0或1都可以,一般取0。
6
:.
DL:设置数据接口位数。
7
:.
DL=1:8位数据接口(D7—DO)。
DL=O:4位数据接口(D7—D4)。
N=0:—行显示。
N=1:两行显示。
F=0:5X8点阵字符。
F=1:5X10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(D7—D0)。我们的设置是8位数据接口,两行显示,5X8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5X8点阵。因为它不能以两行5X10点
阵方式进行显示,换句话说,这里用0x38或0x3c是一样的)。
(如图14)
RSR/WL»7DB6DB5D&4D03DB2DB1DBQ
CodeD0QD□01DCB
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。
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。
(如图15、16)
RSRWDB7DD6DBSDB4DB3DB2DB1DOO
□1
CedeDDD000IfDS
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。
S=1l/D=1Itshiftsthedisplaytotheleft
S=1I/D=0Itshiftsthedisplaytotheright
图16
说明:这里的设置是0x06。
(如图17、18)
8
:.
RSFtMTDB7OB6DBSDB4D63DB2DB1D6D
CodeaQ□□□1s/cRrt_XX
图17
R/LAddressCounter
00SMtcursortothetenAC=AC”1
01SMtCUTMMIoth#nqhtAC=AC+1
10ShAdEBpla^-AC
1Shflctipfay切1恤mghlCursoriblowafhe轉呵5/wflAC=^AC
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。
(如图19)
RSFUWDB?006DBSD&4063DB2DB1DBO
CedenDDD0D0□01
图19
说明:清除屏幕显示内容。光标返回屏幕左上角。执行这个指令时需要一定时间。
(如图20)
RSRW007D6GD65D64D03DQ2DBlDBO
Code000a0aaDX
图20说明:光标返回屏幕左上角,它不改变屏幕显示
内容。
(如图21)
RSFUWDB7DH6DBSDB4DB3DB2DB1DBQ
Code00a1aaaaaa
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。
RSRMr067066005DB4003DB2DGi060
Code0D1aaaaaa
&设置DDRA地址指令(如图22)
9
:.
图22
10
:.
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,DDRAI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如图23)
RSfVWDB7DB6DBSD34DB3082DB1DW
Code01Bfaasaaa
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=O,表示LCD1602空闲,可以接收单片
机的指令。RS=Q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(addresscounter)。LCD1602维护了一个地址计数器AC,用来记录下一次读写CGRA或
DDRA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。
(如图24)
RSFVWDB7066DB6DO4DB3DB2061DB0
10ddddddd
DB7-
图24
DB0上
说明:RS=1,数据;RW=0写。指令执行时,要在后执行写命令。
(如图25)
RSR/WDB7DB6DBS0B4DB3DB2DB1D60
11ddddddd
图25
说明:RS=1,数据;RW=1读。先设置好CGRA或DDRAM的地址,然后执行读取命令。数据
就被读入后DB7-DBQ

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)。。以5X8点阵,16X2行,8位数据端口。首先在
第一行显示“IloveMCU!”,第二行显示“LCD1602Test!”。延时一段时间,清屏。
11
:.
(pai)标志。再延时一段
//Filel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
时间,清屏。最后在第一行显示"Welcometomyblog!",显示方式是从屏幕右面移入,
#ifndef__ZHANGTYPE_H_
左面移出。周而复始(如图26)。
#define__ZHANGTYPE_H
#defineuint8unsignedchar
#defineuint16unsignedshortint
#defineuint32unsignedlongint
#defineint8signedchar
#defineint16signedshortint
#defineint32signedlongint
#defineuint64unsignedlonglongint
#defineint64signedlonglongint
#endif
图26
//File2
#ifndef__FUN_H__#define__FUN_H__#include""#include
voidDelay(uint16time);#endif
//File3
#include""
voidDelay(uint16time)
{
while(time--);
12
:.
}
〃File4
#ifndef__1602_H__#define__1602_H__
〃16*2显示,5*7点阵,8位数据
#include#defineRET0x02
#inelude""#definePORTP2
//变量类型
#include""
//常用函数
#defineSETMODE0x38//显示开,不显示光标,光标不闪烁
接口//读写字符后地址加1,屏显不移动
#defineDISOPEN0x0C//设置数据地址指针初始值
#defineDISMODE0x06//清屏,数据指针清零
#defineSETADDR0x80//回车,数据指针清零
#defineCLEAR0x01//I/O口
sbitRS=P1A0;
sbitRW=
P1A1;
sbitE=P1A2;
voidInit1602(void);//初始化1602
voidWrite1602_Com(uint8com);//写命令
voidWrite1602_Dat(uint8dat);
//写数据
voidCheckBusy(void);//检查忙
voidWrite1602_One_Dat(uint8X,uint8Y,uint8//写一个数
dat);据
voidWrite1602_Str(uint8addr,uint8length,uint8//写一个数据串
*pbuf);#endif//
〃
File5
#include""
voidWrite1602_Com(uint8com)
{
E=0;
//命令
RS=0;
Delay(50);//延时
RW=0;//写
Delay(50);
PORT=com;//端口赋值
Delay(50);
13
:.
E=1;//高脉冲
Delay(50);
E=0;
voidWrite1602_Dat(uint8dat)
{
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;
}
voidCheckBusy(void)
{{
uint8temp;
RS=0;//命令
RW=1;//读
E=0;
while(1)
{
PORT=OxFF;
//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;
}
}}
voidInit1602(void)voidInit1602(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);
14
:.
Write1602_Com(CLEAR);//清屏
Delay(500);
}
voidWrite1602_One_Dat(uint8x,uint8y,uint8dat)
{
x&=OxOf;
y&=0x01;
if(y)
x|=0x40;
x|=0x80;
Write1602_Com(x);
Write1602_Dat(dat);
}
voidWrite1602_Str(uint8addr,uint8length,uint8*pbuf)
{
uint8i;
Write1602_Com(addr);
for(i=0;i
{Write1602_Dat(pbuf[i]);
}
}
〃File6
*******************************************************
*名称:主文件()
*功能:测试
*日期:2014/09/09
*******************************************************/
#include""
#include""
uint8code//摄
hot[8]={
氏温度字模
0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00
};
uint8codepi[8]={//pai
0x00,0x1f,0x0a,0x0a,0x0a,0x13,0x00,0x00
};
uint8codestrMCU[]="lloveMCU!";
uint8codestrTest[]="LCD1602Test!";
uint8codeblog[]="Welcometomyblog!";
uint8i;
15
:.
voidmain()
{
Init1602();
//初始化1602
//自定义CGRAM
/
Write1602_Str(0x40,8,hot);
/摄氏温标
Write1602_Str(0x48,8,pi);
//pai
//"Ilove
Write1602_Str(0x80,strlen(strMCU),strMCU);
MCU!"
//"LCD1602
Write1602_Str(0x80+0x40,strlen(strTest),strTest);
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
//与在显示
Write1602_Str(0x80+0x10,strlen(blog),blog);
之外
while(1)
{
//
左移
16
:.
Write1602_Com(0x18);
17
:.
for(i=0;i<20;i++)
/延时
Delay(IOOOO);
}
}
//#############################THEEND#############################
左移
18