項目2 通用型1602LCD液晶操作方法
液晶顯示器的英文名是Liquid Crystal Display， 簡稱 LCD。 液晶顯示器作為顯示器件具有體積小、重量輕、功耗低等優點，所以 LCD 日漸成為各種便攜式電子產品的理想顯示器，如計算器，電子表，汽車電子儀表等。根據LCD的顯示內容劃分，可以分為段式LCD、字符式LCD和點陣式LCD 3種。其中，字符式LCD以其廉價、顯示內容豐富、美觀、使用方便等特點，成為LED數碼管的理想替代品。
1． 1602字符型液晶簡介
字符型LCD專門用于顯示數字、字母、圖形符號以及少量自定義符號。這類顯示器把LCD控制器、點陣驅動器、字符存儲器等做在一塊板上，再與液晶屏一起組成一個顯示模塊。如下圖所示。
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
圖1 LCD1602的外形圖
目前字符型LCD常用的有16字X1行、16字X2行、20字X2行、20字X4行等液晶模塊，型號通常用 XXX1602、XXX1604、XXX2002、XXX2004等 其中XXX為廠家商標名稱 16代表液晶每行可以顯示16個字符；02代表共有2行，也就是說這個液晶一共可以顯示32字符。
2 通用型1602液晶操作方法
1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊 它有若干個5X7或5X11點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 所以他不能顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。目前市面上字符液晶絕大多數是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg 圖2 LCD1602的背面引腳圖如圖2所示，字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，從左到右分別是1引腳到16引腳
1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1
| 編號 | 符號 | 引腳說明 | 編號 | 符號 | 引腳說明 | | 1 | VSS | 電源地 | 9 | D2 | 數據 | | 2 | VDD | 電源正極 | 10 | D3 | 數據 | | 3 | VL | 液晶顯示偏壓 | 11 | D4 | 數據 | | 4 | RS | 數據/命令選擇 | 12 | D5 | 數據 | | 5 | R/W | 讀/寫選擇 | 13 | D6 | 數據 | | 6 | E | 使能信號 | 14 | D7 | 數據 | | 7 | D0 | 數據 | 15 | BLA | 背光源正極 | | 8 | D1 | 數據 | 16 | BLK | 背光源負極 |
表1 LCD1602接口信號說明
第1腳：VSS為地電源。
第2腳：VDD接5V正電源。
第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。
第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。
第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。
第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。
第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。
第15腳：背光源正極。
第16腳：背光源負極。
3 下面幾個表是1602指令集
1）寄存器選擇功能
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg
表2 寄存器選擇功能
2）11條指令表
| 指令 | 指令碼 | 說明 | 指令周期 fosc=250kHz | | RS | R/W | DB7 | DB6 | DB5 | DB4 | DB3 | DB2 | DB1 | DB0 | | 清屏 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 清除屏幕，置AC為0，光標回位。 | 1.64ms | | 光標返回 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | * | DDRAM地址為0，顯示回原位，DDRAM內容不變. | 1.64ms | | 設置輸入 方式 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | I/D | S | 設置光標移動方向并指定顯示是否移動。 | 40µs | | 顯示開關 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | D | C | B | 設置顯示開或關D、光標開關C、光標所在字符閃爍B. | 40µs | | 移位 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S/C | R/L | * | * | 移動光標及整體顯示，同時不改變DDRAM內容。 | 40µs | | 功能設置 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | DL | N | F | * | * | 設置接口數據位數DL、顯示行數L、字符字體F。 | 40µs | | CGRAM 地址設置 | 0 | 0 | 0 | 1 | ACG | 設置CGRAM地址。設置后發送接收數據。 | 40µs | | DDRAM 地址設置 | 0 | 0 | 1 | ADD | 設置DDRAM地址。設置后發送接收數據。 | 40µs | | 忙標志/讀地址計數器 | 0 | 1 | BF | AC | 讀忙標志BF標志正在執行內部操作并讀地址計數器內容。 | 0µs | | CGRAM/DDRAM數據寫 | 1 | 0 | 寫數據 | 從CGRAM或DDRAM寫數據。 | 40µs | | CGRAM/DDRAM數據讀 | 1 | 1 | 讀數據 | 從CGRAM或DDRAM讀數據。 | 40µs | | | | | | | | I/D=1：增量方式；I/D=0：減量方式 S=1：移位 S/C=1：顯示移位；S/C=0：光標移位 R/L=1：右移；R/L=0：左移 DL=1：8位；DL=0：4位 N=1：2行；N=0：1行 F=1：5 x 10字體 F=0：5 x 7字體 BF=1：執行內部操作；BF=0可接收指令 | DDRAM：顯示數據RAM CGRAM：字符發生器RAM ACG：CGRAM地址 ADD：DDRAM地址及光標 地址 AC：地址計數器，用于 DDRAM和CGRAM | 執行周期主頻改變而改變。 例如當fcp或 fosc=270KHZ 時：40μs x 250/270=37μs |
表3 11條指令表
3）標準字符庫
| High 4BIT | MSB | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | A | B | C | D | E | F | | LOW 4BIT | RAM0000 | | 0 | (1) | | 0 | @ | P | ˋ | p | | | ー | タ | ミ | α | p | | 1 | (2) | ! | 1 | A | Q | a | q | | 。 | ア | チ | ム | ä | q | | 2 | (3) | “ | 2 | B | R | b | r | | ┌ | イ | ッ | メ | β | θ | | 3 | (4) | # | 3 | C | S | c | s | | ┘ | ウ | テ | モ | ε | ∞ | | 4 | (5) | $ | 4 | D | T | d | t | | 、 | エ | ト | ャ | μ | Ω | | 5 | (6) | % | 5 | E | U | e | u | | • | オ | ナ | ュ | σ | ü | | 6 | (7) | & | 6 | F | V | f | v | | ゝ | カ | ニ | ヨ | ρ | Σ | | 7 | (8) | ’ | 7 | G | W | g | w | | ァ | キ | ヌ | ラ | g | π | | 8 | (1) | ( | 8 | H | X | h | x | | ィ | ク | ネ | リ | √ | _х | | 9 | (2) | ) | 9 | I | Y | i | y | | ゥ | ケ | ノ | ル | ¨ | y | | A | (3) | * | : | J | Z | j | z | | ェ | コ | ハ | レ | j | 千 | | B | (4) | + | ; | K | [ | k | { | | ォ | サ | ヒ | ロ | ` | 萬 | | C | (5) | , | < | L | ¥ | l | | | | ャ | シ | フ | ヮ | φ | 円 | | D | (6) | - | = | M | | m | } | | ュ | ス | ヘ | ン | キ | ÷ | | E | (7) | . | > | N | ^ | n | → | | ョ | セ | ホ | ゛ | _n | | | F | (8) | / | ? | O | _ | o | ← | | ッ | ソ | マ | ゜ | | |
表4 標準字符庫
DDRAM就是顯示數據RAM, 用來寄存待顯示的字符代碼，共80個字節，其地址和對應的關系如下表：也就是說在屏幕上第一行第一列要顯示“A“字，就要向DDRAM中的00H處寫入A的代碼就行，但具體的寫入要按LCD1602的指令格式來進行，一行有40個地址，我們就用前16個就行，第二行也同樣用前16個就行。對應如下：
| 顯 示 位 序 號 | 1 2 3 4 5 …………………… 40 | | DD RAM 地 址(HEX) | 第 一 行 | 00 01 02 03 04 ..……………….. 27 | | 第 二 行 | 40 41 42 43 44 ………………….. 67 |
表5 顯示位與DDRAM地址的對應關系
1602型LCD顯示字符的過程
。
在這里要說明的是：
1） 要用1602型LCD顯示字符必須解決3個問題：（1）待顯示字符ASCII標準碼產生；（2）液晶顯示模式的設置；（3）字符顯示位置的指定
2） 若想在00H處顯示數據的話，則必須將00H加上80H，即0x00H+0x80H,若要在01H處顯示數據，也必須加0x80H, 例如要將某字符顯示在第2行第5列，則確定地址的指令代碼應為80H+44H=C4H。依次類推
3） CGRAM是用戶自定義的字符圖形,可以定義8個
4） LCD1602只有11條指令，學會使用這11條指令，就可以輕松控制。
5） 要讓液晶顯示字符，必須對有無光標、光標的移動方向、光標是否閃爍及字符的移動方向等進行設置，才能獲得所需的顯示效果。1602液晶顯示模式的設置是通過控制指令對內部的控制器控制而實現的，常用的控制指令見表8-5.例如，要將顯示模式設置為“16X2顯示，5X7點陣，8位數據接口”，只要向液晶模塊寫二進制指令代碼00111 000B，即16進制代碼38H就可以了。
6） LCD是一個慢顯示器件，所以在寫每條指令前一定要先讀LCD的忙碌狀態。如果LCD正忙于處理其他指令，就等待；如果不忙，再執行寫指令。為此，1602型LCD專門設了一個忙碌標志位BF，該位鏈接在8位雙向數據線的DB7位上。如果BF為低電平“0”，表示LCD不忙；如果BF為高電平“1”，則表示LCD處于忙碌狀態，需要等待。假定1602型LCD的8位雙向數據線（DB0~DB7）是通過單片機的P0口進行數據傳遞的，那么只要檢測P0口的P0.7引腳電平（DB連P0.7）就可以知道忙碌標志位BF的狀態
4. 對照上面的表格，我們對11條指令作如下分解：
● 對DDRAM的內容和地址操作，HD44780的指令集及其設置說明，共有11條指令：1）清屏指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg功能：<1> 清除液晶顯示器，即將DDRAM的內容全部填入“空白”的字符<2> 光標歸位，即將光標撤回液晶顯示屏的左上方;
<3> 將地址計數器(AC)的值設為0。 2）光標歸位指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg功能：<1> 把光標撤回到顯示器的左上方;
<2> 把地址計數器(AC)的值設置為0;
<3> 保持DDRAM的內容不變 3）.輸入模式設置指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg功能：設定每次寫入1位數據后光標的移位方向，并且設定每次寫入的一個字符是否移動。參數設定的情況如下所示：
I/D=0寫入新數據后光標左移 I/D=1寫入新數據后光標右移
S=0寫入新數據后顯示屏不移動 S=1寫入新數據后顯示屏整體右移或左移，以得到光標不移動而屏幕移動 效果 4）顯示開關控制指令file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg功能：控制顯示器開/關、光標顯示/關閉以及光標是否閃爍。參數設定的情況如下：
D=0顯示功能關 D=1顯示功能開
C=0無光標 C=1有光標
B=0光標不閃爍 B=1光標閃爍 5）.設定顯示屏或光標移動方向指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image015.jpg
| S/C | R/L | 設定情況 | | 0 | 0 | 光標左移1格，且AC值減1 | | 0 | 1 | 光標右移1格，且AC值加1 | | 1 | 0 | 顯示器上字符全部左移一格，但光標不動 | | 1 | 1 | 顯示器上字符全部右移一格，但光標不動 |
6）.功能設定指令 （非常重要的指令）file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image017.jpg 功能：設定數據總線位數、顯示的行數及字型。參數設定的情況如下：
DL=0 數據總線為4位 DL=1數據總線為8位
N=0 顯示1行 N=1 顯示2行
F=0 5×7點陣/每字符 F=1 5×10點陣/每字符7）.設定CGRAM地址指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image019.jpg功能：設定下一個要存入數據的CGRAM的地址8）.設定DDRAM地址指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image021.jpg功能：設定下一個要存入數據的CGRAM的地址。 (注意這里我們送地址的時候應該是0x80+Address，這也是前面說到寫地址命令的時候要加上0x80的原因) 9）.讀取忙信號或AC地址指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image022.jpg功能：<1> 讀取忙碌信號BF的內容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時無法接收單片機送來的數據或指令; 當BF=0時，液晶顯示器可以接收單片機送來的數據或指令; <2> 讀取地址計數器(AC)的內容。 10）.數據寫入DDRAM或CGRAM指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image024.jpg功能：<1> 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對應的字符; <2> 將用戶自己設計的圖形存入CGRAM。 11）從CGRAM或DDRAM讀出數據的指令 file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image026.jpg功能：讀取DDRAM或CGRAM中的內容。
基本操作時序：
讀狀態 輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=狀態字
寫指令 輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼
輸出：無
讀數據 輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=數據
寫數據 輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數據
輸出：無說明：平時我們只用到常用的3—4條指令，學生不需去記錄，只需以后做項目時用到去查這些指令即可。5.讀寫操作時序圖：
1）讀操作時序（用的不多）
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image028.jpg2）寫操作時序
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image030.jpg
下面我們親自操作LCD1602，在我們是實驗板上實現如下描述
6. 舉例說明
1）用LCD循環右移顯示"Welcome to china"
2）實驗電路圖
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image032.jpg
注意：1602VR 是1602液晶的對比度調節電位器，如果液晶不顯示或者顯示文字不清晰，可以調節此電位器，來達到最理想的顯示效果。
15腳是背光燈正極引腳 接到實驗的JPBG跳線端 通過JPBG來控制背光燈的亮滅。
3 ）操作步驟
將 JPP0跳線端的跳線帽拔掉 以免干擾1602液晶顯示
將JPSMG 數碼管控制跳線拔掉 使數碼管停止工作。
插上1602LCD液晶
將JPBG液晶背光跳線插上
4） 液晶顯示流程圖
file:///C:/Users/d/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image034.jpg
5） C語言源程序
//用LCD循環右移顯示"Welcome to China"#include<reg52.h> //包含單片機寄存器的頭文件#include<intrins.h> //包含_nop_()函數定義的頭文件sbit RS=P2^0; //寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳sbit RW=P2^1; //讀寫選擇位，將RW位定義為P2.1引腳sbit E=P2^2; //使能信號位，將E位定義為P2.2引腳sbit BF=P0^7; //忙碌標志位，，將BF位定義為P0.7引腳unsigned char code string[ ]={"Welcome to China"}; /*****************************************************函數功能：延時1ms(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以認為是1毫秒***************************************************/void delay1ms(){ unsigned char i,j; for(i=0;i<10;i++) for(j=0;j<33;j++) ; } /*****************************************************函數功能：延時若干毫秒入口參數：n***************************************************/ void delay(unsigned char n) { unsigned char i; for(i=0;i<n;i++) delay1ms(); }/*****************************************************函數功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙***************************************************/ unsigned char BusyTest(void) { bit result; RS=0; //根據規定，RS為低電平，RW為高電平時，可以讀狀態 RW=1; E=1; //E=1，才允許讀寫 _nop_(); //空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四個機器周期，給硬件反應時間 result=BF; //將忙碌標志電平賦給result E=0; return result; }/*****************************************************函數功能：將模式設置指令或顯示地址寫入液晶模塊入口參數：dictate***************************************************/void WriteInstruction (unsigned char dictate){ while(BusyTest()==1); //如果忙就等待 RS=0; //根據規定，RS和R/W同時為低電平時，可以寫入指令 RW=0; E=0; //E置低電平(根據表8-6，寫指令時，E為高脈沖， // 就是讓E從0到1發生正跳變，所以應先置"0" _nop_(); _nop_(); //空操作兩個機器周期，給硬件反應時間 P0=dictate; //將數據送入P0口，即寫入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四個機器周期，給硬件反應時間 E=1; //E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四個機器周期，給硬件反應時間 E=0; //當E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊開始執行命令 }/*****************************************************函數功能：指定字符顯示的實際地址入口參數：x***************************************************/ void WriteAddress(unsigned char x) {WriteInstruction(x|0x80);//顯示位置的確定方法規定為"80H+地址碼x" }/*****************************************************函數功能：將數據(字符的標準ASCII碼)寫入液晶模塊入口參數：y(為字符常量)***************************************************/ void WriteData(unsigned char y) { while(BusyTest()==1); RS=1; //RS為高電平，RW為低電平時，可以寫入數據 RW=0; E=0; //E置低電平(根據表8-6，寫指令時，E為高脈沖， // 就是讓E從0到1發生正跳變，所以應先置"0" P0=y; //將數據送入P0口，即將數據寫入液晶模塊 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四個機器周期，給硬件反應時間 E=1; //E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四個機器周期，給硬件反應時間 E=0; //當E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊開始執行命令 }/*****************************************************函數功能：對LCD的顯示模式進行初始化設置***************************************************/void LcdInitiate(void){ delay(15); //延時15ms，首次寫指令時應給LCD一段較長的反應時間 WriteInstruction(0x38)//顯示模式設置：16×2顯示，5×7點陣，8位數據接口 delay(5); //延時5ms WriteInstruction(0x38); delay(5); WriteInstruction(0x38); delay(5); WriteInstruction(0x0f);//顯示模式設置：顯示開，有光標，光標閃爍 delay(5); WriteInstruction(0x06); //顯示模式設置：光標右移，字符不移 delay(5); WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，將以前的顯示內容清除 delay(5); }void main(void) //主函數 { unsigned char i; LcdInitiate(); //調用LCD初始化函數 delay(10); while(1) { WriteInstruction(0x01);//清顯示：清屏幕指令 WriteAddress(0x00); // 設置顯示位置為第一行的第5個字 i = 0; while(string != '\0') { WriteData(string); i++; delay(150); } for(i=0;i<4;i++) delay(250); } }
7.實時演練操作
演練1： 1）LCD第一行顯示： CHINESE
LCD第二行顯示： NEWYEAR
2）先將兩行字符寫入DDRAM中，然后從右至左逐字移出顯示。
3）在指定位置停留1.6秒后，閃爍2次，清屏。
4）反復循環上述顯示方式。
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