LCD1602介绍

LCD1602简介

  1602 液晶也叫1602字符型液晶，它能显示2行字符信息，每行又能显示16个字符。它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它是由若干个5x7或者5x10的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以它不能很好的显示图片。其实物图如下所示：

  在上图中可以看到有16个管脚孔，从左至右管脚编号顺序是1-16，其功能定义如下所示：

编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明
1 VSS 电源地 9 D2 Data I/O
2 VDD 电源正极 10 D3 Data I/O
3 VL 液晶显示偏压信号 11 D4 Data I/O
4 RS 数据/命令选择端(H/L) 12 D5 Data I/O
5 R/W 读/写选择端(H/L) 13 D6 Data I/O
6 E 使能信号 14 D7 Data I/O
7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正极
8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源负极

  下面对几个管脚做下说明：

  • 3脚(VL) : 液晶显示偏压信号，用于调整LCD1602的显示对比度，一般会外接电位器用以调整偏压信号，注意此脚电压为0 时可以得到最强的对比度。
  • 4脚(RS) : 数据/命令选择端，当此脚为高电平时，可以对1602 进行数据字节的传输操作，而为低电平时，则是进行命令字节的传输操作。命令字节，即是来对LCD1602 的一些工作方式作设置的字节；数据字节，即使用以在1602上显示的字节。值得一提的是，LCD1602 的数据是8位的。
  • 5脚(R/W) : 读写选择端。当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作，反之进行写数据操作。
  • 6脚(E) : 使能信号，其实是LCD1602的数据控制时钟信号，利用该信号的上升沿实现对 LCD1602的数据传输。
  • 7~14脚 ： 8 位并行数据口，而51单片机一组IO也是8位，使得对LCD1602的数据读写大为方便。

  在LCD1602 内部含有80个字节的DDRAM，它是用来寄存显示字符的。其地址和屏幕的对应关系如下表：

  从上图可知，不是所有的地址都可以直接用来显示字符数据，只有第一行中的00-0F，第二行中的40-4F才能显示，其他地址只能用于存储。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，例如第二行第一个字符的地址是 40H，那么是否直接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为 写入显示地址时要求最高位 D7恒定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在 1602 中我们就用前 16 个就行了。第二行也一样用前 16 个地址。

LCD1602常用指令

  在使用LCD1602时，我们需要掌握一些常用的指令，这些指令对于LCD1602初始化是必须的。

清屏命令

  • 清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入“空白”的ASCII码(20H)
  • 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方
  • 将地址计数器(AC)的值设为0

模式设置指令

  • 设定每次写入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动
    • I/D :
      • 0 = 写入新数据后光标左移；
      • 1 = 写入新数据后光标右移
    • S :
      • 0 = 写入新数据后显示屏不宜动；
      • 1= 写入新数据后显示屏整体右移一个字符

显示开关控制指令

  • 控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁
    • D :
      • 0 = 显示功能开
      • 1 = 显示功能开
    • C :
      • 0 = 无光标
      • 1 = 有光标
    • B
      • 0 = 光标闪烁
      • 1 = 光标不闪烁

功能设定指令

  • 设定数据总线位数、显示的行数及字型
    • DL :
      • 0 = 数据总线位4位
      • 1 = 数据总线位8位
    • N :
      • 0 = 显示1行
      • 1 = 显示2行
    • F :
      • 0 = 5 × 7 点阵/每字符
      • 1 = 5 × 10 点阵/每字符

LCD1602使用

  要使用LCD1602，首先需要对其初始化，即通过写入一些特定的指令实现。然后选择要在LCD1602的哪个位置显示并将所要显示的数据发送到LCD的DDRAM。使用LCD1602通常都是用于写数据进去，很少使用读功能。LCD1602操作步骤如下所示：

  1. 初始化
  2. 写命令(RS=L)，设置显示坐标
  3. 写数据(RS=H)

  在此，不需要读出它的数据的状态或者数据本身。所以只需要看两个写时序：

  1. 当要写指令字，设置LCD1602的工作方式时：需要把RS置为低电平，RW置为低电平，然后将数据送到数据口D0~D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入。
  2. 当要写入数据字，在1602上实现显示时：需要把RS置为高电平，RW置为低电平，然后将数据送到数据口D0~D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入。

  写指令和写数据，差别仅仅在于RS的电平不一样而已。以下是LCD1602的时序图：

  从上图可以看到，以上给的时间参数全部是ns级别的，而51单片机的机器周期是1us，指令周期是2-4个机器周期，所以即便在程序里不加延时程序，也可以很好的配合LCD1602的时序要求了。

  当要写命令字节的时候，时间由左往右，RS 变为低电平，R/W 变为低电平，注意看是RS的状态先变化完成。然后这时，DB0~DB7 上数据进入有效阶段，接着E引脚有一个整脉冲的跳变，接着要维持时间最小值为tpw=400ns的E脉冲宽度。然后E引脚负跳变，RS电平变化，R/W 电平变化。这样便是一个完整的LCD1602写命令的时序。

硬件设计

  本实验使用到硬件资源如下：

  1. LCD1602液晶显示屏

  从上图中可知，LCD1602的8位数据口DB0-DB7与单片机的P0.0-P0.7管脚连接，LCD1602的RS、RW、E脚与单片机的P2.6、P2.5、P2.7管脚连接。RJ1是一个电位器，用来调节LCD1602对比度即显示亮度。

  注意：这里原理图是使用的8位LCD1602接口设计，是可以兼容4位LCD1602的。对于非标准接口的LCD1602，我们也会通过转接板将其转接为对应开发板接口的。对于4位LCD1602在传输数据的时候需要将 8 位的数据截成两段，先发送高四位，在发送低四位。其它引脚操作方法不变。

软件设计

  本实验所要实现的功能是：在LCD1602液晶上显示字符信息。程序框架如下：

  1. LCD1602显示函数
  2. 主函数
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/**************************************************************************************
实验名称：LCD1602液晶显示实验
接线说明：	
实验现象：下载程序后，LCD1602上显示字符信息
注意事项：																				  
***************************************************************************************/
#include "public.h"
#include "lcd1602.h"


/*******************************************************************************
* 函 数 名       : main
* 函数功能		 : 主函数
* 输    入       : 无
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void main()
{	
	lcd1602_init();//LCD1602初始化
	lcd1602_show_string(0,0,"Hello World!");//第一行显示
	lcd1602_show_string(0,1,"0123456789");//第二行显示
	while(1)
	{
		
	}	
}

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#include "lcd1602.h"


/*******************************************************************************
* 函 数 名       : lcd1602_write_cmd
* 函数功能		 : LCD1602写命令
* 输    入       : cmd：指令
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE==0)//8位LCD
void lcd1602_write_cmd(u8 cmd)
{
	LCD1602_RS=0;//选择命令
	LCD1602_RW=0;//选择写
	LCD1602_E=0;
	LCD1602_DATAPORT=cmd;//准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入	
}
#else	//4位LCD
void lcd1602_write_cmd(u8 cmd)
{
	LCD1602_RS=0;//选择命令
	LCD1602_RW=0;//选择写
	LCD1602_E=0;
	LCD1602_DATAPORT=cmd;//准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入
	
	LCD1602_DATAPORT=cmd<<4;//准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入	
}
#endif

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : lcd1602_write_data
* 函数功能		 : LCD1602写数据
* 输    入       : dat：数据
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE==0)//8位LCD
void lcd1602_write_data(u8 dat) 
{
	LCD1602_RS=1;//选择数据
	LCD1602_RW=0;//选择写
	LCD1602_E=0;
	LCD1602_DATAPORT=dat;//准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入		
}
#else
void lcd1602_write_data(u8 dat) 
{
	LCD1602_RS=1;//选择数据
	LCD1602_RW=0;//选择写
	LCD1602_E=0;
	LCD1602_DATAPORT=dat;//准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入
	
	LCD1602_DATAPORT=dat<<4;//准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=1;//使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E=0;//使能脚E后负跳变完成写入		
}
#endif

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : lcd1602_init
* 函数功能		 : LCD1602初始化
* 输    入       : 无
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE==0)//8位LCD
void lcd1602_init(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x38);//数据总线8位，显示2行，5*7点阵/字符
	lcd1602_write_cmd(0x0c);//显示功能开，无光标，光标闪烁
	lcd1602_write_cmd(0x06);//写入新数据后光标右移，显示屏不移动
	lcd1602_write_cmd(0x01);//清屏	
}
#else
void lcd1602_init(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x28);//数据总线4位，显示2行，5*7点阵/字符
	lcd1602_write_cmd(0x0c);//显示功能开，无光标，光标闪烁
	lcd1602_write_cmd(0x06);//写入新数据后光标右移，显示屏不移动
	lcd1602_write_cmd(0x01);//清屏	
}
#endif

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : lcd1602_clear
* 函数功能		 : LCD1602清屏
* 输    入       : 无
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void lcd1602_clear(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x01);	
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : lcd1602_show_string
* 函数功能		 : LCD1602显示字符
* 输    入       : x,y：显示坐标，x=0~15，y=0~1;
				   str：显示字符串
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void lcd1602_show_string(u8 x,u8 y,u8 *str)
{
	u8 i=0;

	if(y>1||x>15)return;//行列参数不对则强制退出

	if(y<1)	//第1行显示
	{	
		while(*str!='\0')//字符串是以'\0'结尾，只要前面有内容就显示
		{
			if(i<16-x)//如果字符长度超过第一行显示范围，则在第二行继续显示
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80+i+x);//第一行显示地址设置	
			}
			else
			{
				lcd1602_write_cmd(0x40+0x80+i+x-16);//第二行显示地址设置	
			}
			lcd1602_write_data(*str);//显示内容
			str++;//指针递增
			i++;	
		}	
	}
	else	//第2行显示
	{
		while(*str!='\0')
		{
			if(i<16-x) //如果字符长度超过第二行显示范围，则在第一行继续显示
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80+0x40+i+x);	
			}
			else
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80+i+x-16);	
			}
			lcd1602_write_data(*str);
			str++;
			i++;	
		}	
	}				
}

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#include "public.h"

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : delay_10us
* 函数功能		 : 延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
* 输    入       : ten_us
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);	
}

/*******************************************************************************
* 函 数 名       : delay_ms
* 函数功能		 : ms延时函数，ms=1时，大约延时1ms
* 输    入       : ms：ms延时时间
* 输    出    	 : 无
*******************************************************************************/
void delay_ms(u16 ms)
{
	u16 i,j;
	for(i=ms;i>0;i--)
		for(j=110;j>0;j--);
}

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#ifndef _lcd1602_H
#define _lcd1602_H

#include "public.h"

//LCD1602数据口4位和8位定义，若为1，则为LCD1602四位数据口驱动，反之为8位
#define LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE	0	//默认使用8位数据口LCD1602

//管脚定义
sbit LCD1602_RS=P2^6;//数据命令选择
sbit LCD1602_RW=P2^5;//读写选择
sbit LCD1602_E=P2^7; //使能信号
#define LCD1602_DATAPORT P0	//宏定义LCD1602数据端口


//函数声明
void lcd1602_init(void);
void lcd1602_clear(void);
void lcd1602_show_string(u8 x,u8 y,u8 *str);

#endif
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#ifndef _public_H
#define _public_H

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16;	//对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;


void delay_10us(u16 ten_us);
void delay_ms(u16 ms);

#endif