LCD1602液晶显示实验.docx
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LCD1602液晶显示实验
实验报告
实验名称：
[LCD1602液晶显示实验]
姓名：
学号：
指导教师：
实验时间：
[2013年6月15日]
信息与通信工程学院
LCD1602液晶显示实验
1.实验原理
1.1基本原理
1.1.11602字符型LCD简介
字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
1.1.21602LCD的基本参数及引脚功能
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图1-2所示：
图1-21602LCD尺寸图
1.1602LCD主要技术参数：
显示容量:
16×2个字符
芯片工作电压:
4.5~5.5V
工作电流:
2.0mA（5.0V）
模块最佳工作电压:
5.0V
字符尺寸:
2.95×4.35（W×H）mm
2.引脚功能说明:
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表:
表1-3引脚接口说明表
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
1.1.31602LCD的指令说明及时序
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表1-4所示：
表1-4控制命令表
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：
1为高电平、0为低电平）读写操作时序如图1-5和1-6所示：
图1-5读操作时序
图1-6写操作时序
1.1.41602LCD的RAM地址映射及标准字库表
液晶显示模块是一个慢显示器件，所以，在执行每条指令之前，一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。
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，图1-7是1602的内部显示地址。
图1-71602LCD内部显示地址
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）。
在对液晶模块的初始化中，要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。
每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”
因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如“A”。
1602通过D0~D7的8位数据端传输数据和指令。
1.1.51602LCD的一般初始化（复位）过程
延时15mS
写指令38H（不检测忙信号）
延时5mS
写指令38H（不检测忙信号）
延时5mS
写指令38H（不检测忙信号）
以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号
写指令38H：
显示模式设置
写指令08H：
显示关闭
写指令01H：
显示清屏
写指令06H：
显示光标移动设置
写指令0CH：
显示开及光标设置
1.2任务1及其原理
任务1：
更改lcd上显示的字符。
通过更改wire[127:
0]row1_val，wire[127:
0]row2_val的赋值即可，注意保证“”内的字符数包括空格共16位。
1.3任务2及其原理
任务2:
将“LCD1602驱动模块”文件与“LCD1602驱动测试模块”文件合并成为一个verilog文件。
首先，新建一个顶层VerilogHDL文件，将两个文件的输入，内容合并，调试新的模块，然后将管脚连接在一起，从而完成合并。
1.4任务3及其原理
任务3：
实现液晶屏的某一位完成0～9的循环变换，并且设置复位键，在循环过程中按下复位键循环可从0重新开始。
完成本次的实验想法是将“LCD1602驱动测试模块”文件中wire[127:
0]row1_val，wire[127:
0]row2_val变量进行改动，将row1_val原本赋予的字符替换为一个变量，设定新的时钟，即循环变换的间隔时间，再通过条件语句控制循环。
使能键的控制原理是通过对循环变换的条件进行操作实现的，即当按键使能时循环开始，反之，则从0开始。
2.实验流程图
0～9循环变换流程图
3.实验程序
3.1任务1程序
程序更改部分：
wire[127:
0]row1_val="liuwupeng";
wire[127:
0]row2_val="2009081206";
3.2任务2程序
将测试模块中的驱动部分，两个文件的对应命名只留其一，合并两文件，即以下部分
//例化LCD1602驱动
lcd1602_driveu0（
.clk（CLOCK_50M）,
.rst_n（Q_KEY）,
.row1_val（row1_val）,
.row2_val（row2_val）,
.lcd_data（LCD1602_DATA）,
.lcd_e（LCD1602_E）,
.lcd_rs（LCD1602_RS）,
.lcd_rw（LCD1602_RW））;
完整程序请参见附件：
1
3.3任务3程序
改动模块：
LCD1602驱动测试模块，加重处为修改、添加部分
modulelcd1602_test（
inputCLOCK_50M,//板载时钟25MHz
inputQ_KEY,//板载按键RST
output[7:
0]LCD1602_DATA,//LCD1602数据总线
outputLCD1602_E,//LCD1602使能
outputLCD1602_RS,//LCD1602指令数据选择
outputLCD1602_RW,//LCD1602读写选择
outputSEL0,//LCD1602读写选择
outputSEL1,//LCD1602读写选择
outputSEL2//LCD1602读写选择
inputkey,//使能控制键
）;
reg[127:
0]row1_val;//将原本的wire型改为reg型，保证其可变
wire[127:
0]row2_val="";
//将第二行赋值都是空格，实验时显示为空
reg[7:
0]a;//a变化控制reg[127:
0]row1_val
reg[3:
0]i;
reg[25:
0]cnt;//分频用
regen;//使能控制
assignSEL0=1'b0;
assignSEL1=1'b0;
assignSEL2=1'b1;
always@（posedgeCLOCK_50M,negedgeQ_KEY）
if（!
Q_KEY）cnt<=0;
elsecnt<=cnt+1'b1;
wirelcd_clk=cnt[25];//分频模块
always@（a）
begin
row1_val[7:
0]<=a;
end//将a赋给row1_val[7:
0]的低8位
always@（negedgekey）
begin
if（en==0）en<=1;
else
en<=0;
end//使能控制模块，下降沿有效
always@（posedgelcd_clk）
if（en）
if（i<=8）
begin
a=a+1;
i=i+1;
end
else
begin
i=0;
a=8'h30;
end
else
a=8'h30;//通过条件控制语句实现0～9的循环变换
//例化LCD1602驱动
lcd1602_driveu0（
.clk（CLOCK_50M）,
.rst_n（Q_KEY）,
//LCD1602InputValue
.row1_val（row1_val）,
.row2_val（row2_val）,
//LCD1602Interface
.lcd_data（LCD1602_DATA）,
.lcd_e（LCD1602_E）,
.lcd_rs（LCD1602_RS）,
.lcd_rw（LCD1602_RW）
）;
endmodule
4.管脚分配
4.1任务2管教分配
4.2任务3管教分配
5.实验结果
5.1任务1实验结果
修改程序后，液晶屏第一行显示"liuwupeng"，第二行显示"2009081206"。
5.2任务2实验结果
文件合并后，显示内容仍与原始程序相同。
5.3任务3实验结果
液晶屏第一行最后一位可实现0～9的循环变换，拨动复位键，计数从0重新开始。
6.实验心得
通过本次实验，我了解了LCD-1602的构成及使用方法，能够通过编程显示字符。
在完成课堂任务“实现某一位0～9循环变换”时，起初由于没有掌握LCD的工作原理，出现了问题，即0～9快速变化，无法控制其速度，经过对程序及实验原理的研究，最后完成了任务。
FPGA实验是锻炼编程能力、逻辑思维能力的一门很好的课程，我现在所欠缺的便是缜密的思维及查错的能力，还望在以后实验中提高。
通过这次实验，学到了很多东西，体会到了自己实现一个程序功能的小小喜悦，也认识到了自己只是FPGA道路上的新手，还有很多未知的知识需要学习。
真正学习的历程需要在课下多下功夫，希望通过这学期的学习自己能熟练掌握一些编程的技术，培养良好的思维模式。
附件：
1
modulehebing（
inputclk,//50MHz时钟
inputrst_n,//复位信号
input[127:
0]row1_val,//第一行字符
input[127:
0]row2_val,//第二行字符
//LCD1602Interface
outputSEL0,//LCD1602读写选择
outputSEL1,//LCD1602读写选择
outputSEL2,//LCD1602读写选择
//LCD1602Interface
outputreg[7:
0]lcd_data,//数据总线
outputlcd_e,//使能信号
outputreglcd_rs,//指令、数据选择
outputlcd_rw//读、写选择
）;
//0~（8*16-1）=128
//16bits->0123456789ABCDEF<-
wire[127:
0]row1_val="liuwupeng";
wire[127:
0]row2_val="2009081206";
assignSEL0=1'b0;
assignSEL1=1'b0;
assignSEL2=1'b1;
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
//分频模块开始
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
reg[15:
0]cnt;//计数子
always@（posedgeclk,negedgerst_n）
if（!
rst_n）
cnt<=0;
else
cnt<=cnt+1'b1;
//500Khz~1MHz皆可
wirelcd_clk=cnt[15];//（2^15/50M）=1.31ms
//-------------------------------------
//分频模块结束
//-------------------------------------
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
//LCD1602驱动模块开始
//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++
//格雷码编码：
共40个状态
parameterIDLE=8'h00;
//写指令，初始化
parameterDISP_SET=8'h01;//显示模式设置
parameterDISP_OFF=8'h03;//显示关闭
parameterCLR_SCR=8'h02;//显示清屏
parameterCURSOR_SET1=8'h06;//显示光标移动设置
parameterCURSOR_SET2=8'h07;//显示开及光标设置
//显示第一行
parameterROW1_ADDR=8'h05;//写第1行起始地址
parameterROW1_0=8'h04;
parameterROW1_1=8'h0C;
parameterROW1_2=8'h0D;
parameterROW1_3=8'h0F;
parameterROW1_4=8'h0E;
parameterROW1_5=8'h0A;
parameterROW1_6=8'h0B;
parameterROW1_7=8'h09;
parameterROW1_8=8'h08;
parameterROW1_9=8'h18;
parameterROW1_A=8'h19;
parameterROW1_B=8'h1B;
parameterROW1_C=8'h1A;
parameterROW1_D=8'h1E;
parameterROW1_E=8'h1F;
parameterROW1_F=8'h1D;
//显示第二行
parameterROW2_ADDR=8'h1C;//写第2行起始地址
parameterROW2_0=8'h14;
parameterROW2_1=8'h15;
parameterROW2_2=8'h17;
parameterROW2_3=8'h16;
parameterROW2_4=8'h12;
parameterROW2_5=8'h13;
parameterROW2_6=8'h11;
parameterROW2_7=8'h10;
parameterROW2_8=8'h30;
parameterROW2_9=8'h31;
parameterROW2_A=8'h33;
parameterROW2_B=8'h32;
parameterROW2_C=8'h36;
parameterROW2_D=8'h37;
parameterROW2_E=8'h35;
parameterROW2_F=8'h34;
reg[5:
0]current_state,next_state;//现态、次态
//FSM:
always1
always@（posedgelcd_clk,negedgerst_n）
if（!
rst_n）current_state<=IDLE;
elsecurrent_state<=next_state;
//FSM:
always2
always
begin
case（current_state）
IDLE:
next_state=DISP_SET;
//写指令，初始化
DISP_SET:
next_state=DISP_OFF;
DISP_OFF:
next_state=CLR_SCR;
CLR_SCR:
next_state=CURSOR_SET1;
CURSOR_SET1:
next_state=CURSOR_SET2;
CURSOR_SET2:
next_state=ROW1_ADDR;
//显示第一行
ROW1_ADDR:
next_state=ROW1_0;
ROW1_0:
next_state=ROW1_1;
ROW1_1:
next_state=ROW1_2;
ROW1_2:
next_state=ROW1_3;
ROW1_3:
next_state=ROW1_4;
ROW1_4:
next_state=ROW1_5;
ROW1_5:
next_state=ROW1_6;
ROW1_6:
next_state=ROW1_7;
ROW1_7:
next_state=ROW1_8;
ROW1_8:
next_state=ROW1_9;
ROW1_9:
next_state=ROW1_A;
ROW1_A:
next_state=ROW1_B;
ROW1_B:
next_state=ROW1_C;
ROW1_C:
next_state=ROW1_D;
ROW1_D:
next_state=ROW1_E;
ROW1_E:
next_state=ROW1_F;
ROW1_F:
next_state=ROW2_ADDR;
//显示第二行
ROW2_ADDR:
next_state=ROW2_0;
ROW2_0:
next_state=ROW2_1;
ROW2_1:
next_state=ROW2_2;
ROW2_2:
next_state=ROW2_3;
ROW2_3:
next_state=ROW2_4;
ROW2_4:
next_state=ROW2_5;
ROW2_5:
next_state=ROW2_6;
ROW2_6:
next_state=ROW2_7;
ROW2_7:
next_state=ROW2_8;
ROW2_8:
next_state=ROW2_9;
ROW2_9:
next_state=ROW2_A;
ROW2_A:
next_state=ROW2_B;
ROW2_B:
next_state=ROW2_C;
ROW2_C:
next_state=ROW2_D;
ROW2_D:
next_state=ROW2_E;
ROW2_E:
next_state=ROW2_F;
ROW2_F:
next_state=ROW1_ADDR;
//
default:
next_state=IDLE;
endcase
end
//FSM:
always3
always@（posedgelcd_clk,negedgerst_n）
begin
if（!
rst_n）
begin
lcd_rs<=0;
lcd_data<=8'hxx;
end
else
begin
//写lcd_rs
case（next_state）
IDLE:
lcd_rs<=0;
//写指令，初始化
DISP_SET:
lcd_rs<=0;
DISP_OFF:
lcd_rs<=0;
CLR_SCR:
lcd_rs<=0;
CURSOR_SET1:
lcd_rs<=0;
CURSOR_SET2:
lcd_rs<=0;
//写数据，显示第一行
ROW1_ADDR:
lcd_rs<=0;
ROW1_0:
lcd_rs<=1;
ROW1_1:
lcd_rs<=1;
ROW1_2:
lcd_rs<=1;
ROW1_3:
lcd_rs<=1;
ROW1_4:
lcd_rs<=1;
ROW1_5:
lcd_rs<=1;
ROW1_6:
lcd_rs<=1;
ROW1_7:
lcd_rs<=1;
ROW1_8:
lcd_rs<=1;
ROW1_9:
lcd_rs<=1;
ROW1_A:
lcd_rs<=1;
ROW1_B:
lcd_rs<=1;
ROW1_C:
lcd_rs<=1;
ROW1_D:
lcd_rs<=1;
ROW1_E:
lcd_rs<=1;
ROW1_F:
lcd_rs<=1;
//写数据，显示第二行
ROW2_ADDR:
lcd_rs<=0;
ROW2_0:
lcd_rs<=1;
ROW2_1:
lcd_rs<=1;
ROW2_2:
lcd_rs<=1;
ROW2_3:
lcd_rs<=1;
ROW2_4:
lcd_rs<=1;
ROW2_5:
lcd_rs<=1;
ROW2_6:
lcd
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