基于FPGA的LCD1602原理綜述

ID:323700 · 發表于 2018-5-6 19:53

LCD1602的簡單使用原理——跟大家分享我學習1602的總結與體會

我的總結主要分為這幾部分：

①LCD1602的硬件特性及引腳功能

②LCD1602的時序特性

③LCD1602的使用原理（包括帶字庫和不帶字庫的簡要使用方法，控制顯示指令）

④基于FPGA的LCD1602使用案例

Part 1. LCD1602的硬件特性及引腳功能

LCD1602顧名思義是一種02*16，即為兩行十六列的液晶顯示屏，液晶兩行，每行可以顯示16個字符，但是CGRAM及CGROM里面一共有160個字符，包括阿拉伯數字，英文字母大小寫，常用符號及日文。每個字符對應于一個ASCII碼值，在液晶顯示屏上顯示對應的字符時候，只需要將對應的ASCII碼寫到DDRAM中就好，詳細的步驟會在下面細說。液晶板上排列著5*8的字符點陣，8行，每行5個點位，高電平1就是該點顯示，低電平0就是該點不顯示。

引腳功能：

RS,R/W,E控制數據端口DB0~DB7，數據的命令的讀寫由控制端口控制，并通過數據端口傳輸。端口其他特性這里不再贅述，詳細見1602液晶手冊。O(∩_∩)O

二、硬件特性：

①CGRAM 和CGROM

CGRAM:character generator ram CGROM:character generator rom

CGRAM的地址空間：

CGRAM的地址是0x40~0x7F, 64個地址空間，每個地址雙字節，一共128字節，一個字符是8個字節，所以一共能顯示8個自定義字符（每個雙字節地址只有一個字節是被自定義字符數據寫入的，另外個字節無效，因為CGARM的字符代碼的規定，詳細原因見下面）

字符對應的區位碼如下圖所示：

CGRAM: 字符產生ram，用來存放用戶自定義的字符，如上圖的兩條（1）~（8），區位碼為0x00~0x0F.0x00~0x07對應于（1）~（8）；0x08~0x0F對應于下一條（1）~（8），雖然看起來有16個地址，但是其實只要8個地址可用，CGRAM的“字符碼”規定0~2為地址，3位無效，4~7位全為0，因此CGRAM的字符碼等效為0000X111，X為無效位，最后三位的地址只要八個，所以實際能用的只有8個。

其他為CGROM中自帶的字符，區位碼從0x21~0x7F，以各自的ASCII碼作為區位碼表示的基本字符。

將自定義的字符字模數8*8據寫入，字符數據有八行，每行八位點陣。

②DDRAM

DDRAM：data display ram數據顯示存儲器

DDRAM的地址空間與屏幕的對應關系如下圖：

DDRAM的地址空間一共有80字節

在1602中，我們只要前面16行就行，其地址和屏幕的對應關系：

Part 2. LCD1602的時序特性

讀狀態：RS=0 ,RW=1，E=1

讀數據：RS=1，RW=1，E=1

寫命令：RS=0，RW=0，E=下降沿脈沖;DB0~DB7指令字

寫數據：RS=1，RW=0，E=下降沿脈沖;DB0~DB7數據

在E=1的時候寫入數據，在數據寫完之后，E來一個下降沿，把數據送到LCD。

Part4.LCD1602的指令功能

Display Clear清屏指令設置

<1>cursor move to first digit

<2>地址計數器AC的值設置為0；

Return Home光標歸位

<1>把光標撤回到顯示器的左上方

<2>把地址計數器Ac設置為0；

<3>保持DDRAM的值不變

Entry Mode set輸入模式設置指令

Function:

I/D set cursor move direction H:increase L:decrease

寫入數據之后的光標移動的方向H:右移L：左移

S specifies shift of display H:display is shifted L:display is not shifted

寫入一個數據之后顯示屏移動或者不移動

Display On/off顯示開關控制指令

D：H：顯示開； L：顯示關

C：H：光標開 L：光標關

B：H: 光標閃爍 L：光標不閃爍

Shift 設置顯示屏或者光標移動的方向

S/C:顯示屏還是光標 H：顯示屏移動L：光標移動

Ｒ/L：向左移動還是向右移動H：右移L;左移（光標右移：AC值加1；光標左移：AC值減1）

Set Function

DL：data length                         L：數據總線為4位 H：數據總線為8位
N  ：number line                         L：1行顯示       H：2行顯示
F ：                            L：5×7點陣/每字符 H：5×10點陣/每字符
7、Set CGRAM Address

設置CGRAM的地址，我們將我們自定義的字模數據存入對應的地址，從0x40~0x7F，128字節，8個字符的字模數據可存入。

Set DDRAM Address,(表格中寫錯了，是DDRAM)

與CGRAM一樣，在往DDRAM里面寫入想要顯示的字符的字符區位碼的之前需要將存儲字符區位碼的地址首先寫入。DDRAM的地址空間以上已述。(加地址的時候我們要加上0x80,因為寫入地址的時候DB7必須為1）

Read Busy Flag and the Address讀取忙碌標志和地址計數器的值

ＢF：H：忙碌，表示無法結束單片機送來的數據；L：準備就緒，可以接受數據

當內部操作正在進行的時候，讀取BF的值

AC：讀取地址計數器的值

數據寫入CGRAM和DDRAM
從CGRAM和DDRAM讀取數據

Part5.LCD1602的簡要原理

顯示字庫中本來就有的字符和顯示自定義的字符

顯示字庫中本來就有的字符

步驟一：系統初始化和LCD初始化

步驟二：LCD液晶屏上面每個字符對應于DDRAm的地址，你想要把字符寫進屏幕哪個位置，就往DDRAM寫入該位置所對應的地址。（對應的地址在上述已說）

步驟三：字庫中本來已經存在的字符各自有對應的字符區位碼，其實就是每個字符對應的ASCII碼（見字符表格）。你要顯示哪個字符，只要將該字符對應的ASCII碼寫入DDRAM就搞定了，這個是很簡單的。

顯示自定義的字符

其實顯示自定義的字符和字庫字符差不多的，只需要將你自定義的字符用取模工具得到字模的數組數據之后。之后的步驟和顯示字庫字符是一樣一樣滴。

步驟一：系統初始化和LCD初始化

步驟二：搞清楚字符點陣的格式是5*8,通過取字模工具得出自定義字符的字模數據，再寫入相應的CGRAM地址，一個地址寫入一個一個字節數據（一個字節的8位，前3位為0，點陣的格式5*8）

步驟三：同顯示字庫中本來就有的字符一樣的做法

Part 6. 基于FPGA的LCD1602使用案例

以下的程序例子是基于FPGA的液晶1602時鐘，是利用自帶字庫的方式顯示實時時鐘，主要通過時鐘控制狀態機來實現1602的工作程序（尚未驗證嘿嘿）

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity lcd is
port(
clk:in std_logic;
rw:out std_logic;
rs:out std_logic;
lcd_rst:out std_logic;
data:out std_logic_vector( 7 downto 0);
en:out std_logic
);
end lcd;
architecture lcd1602 of lcd is
signal clk_1m:std_logic:='1';
signal clk_1s:std_logic:='1';
type state is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10);--定義狀態類型case語句上有具體說明
signal current_s:state:=s0;
type data_buffer is array(0 to 9) of std_logic_vector(7 downto 0);---定義數組類型
signal
date_buf:data_buffer:=(x"30",x"31",x"3a",x"33",x"34",x"3a",x"36",x"37",x"2a",x"2a");
signal shi,fen,miao:integer range 0 to 100:=0;
signal shi1,fen1,miao1:integer range 0 to 100:=0;
begin
process(clk)---對CLK 50M進行分頻系數為50的分頻clk_1m
variable cnt:integer range 0 to 10000;---得到1M的時鐘
begin
if clk'event and clk='1' then
if cnt=24 then
clk_1m <= not clk_1m;cnt:=0;
else cnt:=cnt+1;
end if;
end if;
end process;
process(clk)
variable cnt:integer range 0 to 10000;
variable cnt1:integer range 0 to 5000;
begin
if clk'event and clk='1' then
if cnt=24900000 then ---cnt:0~24900000counter
clk_1s <= not clk_1s;cnt:=0;------fenpin clk_1s
elsif cnt1=2000 then cnt:=cnt+1;cnt1:=0;---cnt1: 0~2000 counter
else cnt1:=cnt1+1;
end if;
end if;
end process;
process(clk_1s)
begin
if clk_1s'event and clk_1s='1' then
if miao =59 then
miao<=0;
if fen=59 then
fen<=0;
if shi=23 then
shi<=0;
else shi<=shi+1;
end if;
else fen<=fen+1;
end if;
else miao<=miao+1;
end if;
end if;
date_buf(0)<=conv_std_logic_vector (shi /10 ,8)+x"30";--強制轉換邏輯矢量，8bit
date_buf(1)<=conv_std_logic_vector (shi mod 10,8)+x"30";
date_buf(3)<=conv_std_logic_vector (fen /10,8)+x"30";
date_buf(4)<=conv_std_logic_vector (fen mod 10,8)+x"30";
date_buf(6)<=conv_std_logic_vector (miao /10,8)+x"30";
date_buf(7)<=conv_std_logic_vector (miao mod 10 ,8)+x"30";
end process;
process(clk_1m,current_s,date_buf)
variable i:integer range 0 to 11:=0;
variable cnt1:integer range 0 to 100;
variable cnt2:integer range 0 to 100;
variable cnt3:integer range 0 to 100;
variable cnt4:integer range 0 to 100;
variable cnt5:integer range 0 to 100;
variable cnt6:integer range 0 to 100;
variable cnt7:integer range 0 to 100;
variable cnt8:integer range 0 to 60000;
begin
current_s<=s0;
if (clk_1m'event and clk_1m='1') then
current_s <= current_s ;
case current_s is
when s0=>
if cnt1 <5000 then
lcd_rst<='0';cnt1:=cnt1+1;
elsif cnt1<10000 then
lcd_rst<='1';cnt1:=cnt1+1;
elsif cnt1=10000 then lcd_rst<='1';current_s<=s1;cnt1:=0;
end if;
when s1=> cnt2:=cnt2+1;----設置功能指令字：8位數據總線，兩行顯示，5*7點陣
if cnt2<10 then rw<='0';rs<='0';----command 0
elsif cnt2<20 then data<=x"38";00111000
elsif cnt2<30 then en<='1';
elsif cnt2<70 then en<='0';
elsif cnt2=100 then cnt2:=0;current_s<=s2;
end if;
when s2=> ----顯示開關控制指令：D顯示開，C光標開，B光標閃爍
cnt3:=cnt3+1;
if cnt3<10 then rw<='0';rs<='0';
elsif cnt3<20 then data<=x"0f";----00001111
elsif cnt3<30 then en<='1';
elsif cnt3<70 then en<='0';
elsif cnt3=100 then cnt3:=0;current_s<=s3;
end if;
when s3=> -----輸入模式設置指令，寫入一個字符后光標右移，顯示屏不
cnt4:=cnt4+1; -----移動
if cnt4<10 then rw<='0';rs<='0';
elsif cnt4<20 then data<=x"06";---00000110
elsif cnt4<30 then en<='1';
elsif cnt4<70 then en<='0';
elsif cnt4=100 then cnt4:=0;current_s<=s5;
end if;
when s4=> -----displayclear 顯示清屏
cnt5:=cnt5+1;
if cnt5<10 then rw<='0';rs<='0';
elsif cnt5<20 then data<=x"01";---00000001
elsif cnt5<30 then en<='1';
elsif cnt5<70 then en<='0';
elsif cnt5=100 then cnt5:=0;current_s<=s5;
end if;
when s5=> -----寫DDRAM地址0X00+0X80
cnt6:=cnt6+1;
if cnt6<10 then rw<='0';rs<='0';
elsif cnt6<20 then data<=x"80";---10000000
elsif cnt6<30 then en<='1';
elsif cnt6<70 then en<='0';
elsif cnt6=100 then cnt6:=0;current_s<=s6;
end if;
when s6=>
cnt7:=cnt7+1;
if cnt7<10 then rw<='0';rs<='1';----WRITE DATA
elsif cnt7<20 then data<=date_buf(i);--date_buf(i);時分秒的數據的ASCII碼
elsif cnt7<30 then en<='1'; ---執行時間為40us
elsif cnt7<70 then en<='0';
elsif cnt7=100 then
if i=9 then cnt7:=0;current_s<=s7;i:=0;
else i:=i+1;current_s<=s6;cnt7:=0;end if;
end if;
when s7=>if cnt8<8000 then cnt8:=cnt8+1;
else cnt8:=0;current_s<=s5;----循環等待8000的計數器，回到S5，繼續寫入DDRAM地 ------址，進而
end if;-------------------------寫入數據
when others=>null;
end case;
end if;
end process;
end lcd1602;

復制代碼

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密碼			立即注冊

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基于FPGA的LCD1602原理綜述