LCD1602的单片机驱动详解.docx
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LCD1602的单片机驱动详解
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。
经过一段时间的学习，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
1
VSS
电源地
9
D2
数据端口
2
VDD
电源正极
10
D3
数据端口
3
VO
偏压信号
11
D4
数据端口
4
RS
命令/数据
12
D5
数据端口
5
RW
读/写
13
D6
数据端口
6
E
使能
14
D7
数据端口
7
D0
数据端口
15
A
背光正极
8
D1
数据端口
16
K
背光负极
对这个表的说明：
1.VSS接电源地。
2.VDD接+5乂
3.VO是液晶显示的偏压信号，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
4.RS是命令/数据选择引脚，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。
5.RW是读/写选择引脚，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
6.E,执行命令的使能引脚，接单片机的一个I/O。
7.D0—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，P0口应该接4.7K—10K的上拉电阻。
如果是4线并行驱动，只须接4个I/O口。
8.A背光正极，可接一个10—47欧的限流电阻到VDD
9.K背光负极，接VSS见图4所示。
图4
二.基本操作
LCD1602的基本操作分为四种:
1.
读状态:
输入
RS=0
RW=1
£=高脉冲。
输出:
D0-D7为状态字。
2.
读数据:
输入
RS=1,
RW=1
£=高脉冲。
输出:
D0-D7为数据。
3.
写命令:
输入
RS=0
RW=0
£=高脉冲。
输出:
无。
4.
写数据:
输入
RS=1,
RW=0
£=高脉冲。
输出:
无。
读操作时序图（如图5）:
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
E倍号周期
tv
-
-
啊
tilWE
E脉冲畫度
tn
150
二
n«
E上升沿/下降諳时闾
t«,tF
■
■
25
ns
地址毬吋倒
t鉀
30
—
—
ns
引脚E.RS.R/W
地址保持时间
tndi
10
■
—
立时间:
读搀作〕
tfl
-
-
100
n«
引JfflDBO-OB?
粧摒保持时间；读權作）
20
-
-
ns
数驚環立时廊〔写摄作】
如
40
-
ns
離据保持时问（耳按作）
1臧
10
—
-
ns
3.DDRAMCGRO和CGRAM
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）:
LCD
代字X2行
00
01
02
03
04
05
06
07
0B
09
□A
0E
0C
0D
0E
QF
W
27
40
41
42
43
44
L__
45
47
4E
49
4A
4B
4C
4D
4E
4F
50
•■■^1*
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）。
01110
OIIBO
10001
■OOOB
10001
■OOOB
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。
图10
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}。
RSR/W067DB6DBSDB4DB3DB2DS1DB0
0
0
0
1
a
B
8
8
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（xxxx0000b=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。
4.LCD1602指令
1.工作方式设置指令（如图13）
Q
a
D
0
1
0L
N
F
X
X
RSR/W007E）06D65DB4D03D82D61DBO
Code
图13
X：
不关心，也就是说这个位是0或1都可以，一般取0。
DL:
设置数据接口位数。
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）。
2.显示开关控制指令（如图14）
RSR/WL»7DB6DB5D&4D03DB2DB1DBQ
Code
D
0
Q
D
□
0
1
D
C
B
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。
3.进入模式设置指令（如图15、16）
RSRWDB7DD6DBSDB4DB3DB2DB1DOO
Cede
D
□
D
D
0
0
0
1
IfD
S
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=1
l/D=1
Itshiftsthedisplaytotheleft
S=1
I/D=0
Itshiftsthedisplaytotheright
图16
说明：
这里的设置是0x06。
4.光标或显示移动指令（如图17、18）
RSFtMTDB7OB6DBSDB4D63DB2DB1D6D
Code
a
Q
□
□
□
1
s/c
Rrt_
X
X
图17
R/L
AddressCounter
0
0
SMtcursortotheten
AC=AC”1
0
1
SMtcutmmIoth#nqht
AC=AC+1
1
0
ShAdEBpla^teitheleftCuracwlodowitiledraplzy.hlft
AC-AC
1
Shflctipfay切1恤mghlCursoriblowafhe轉呵5/wfl
AC=^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。
5.清屏指令（如图19）
RSFUWDB?
006DBSD&4063DB2DB1DBO
Cede
n
D
D
D
0
D
0
□
0
1
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。
6.光标归位指令（如图20）
RSRW007D6GD65D64D03DQ2DBlDBO
Code
0
0
0
a
0
a
a
D
X
图20说明：
光标返回屏幕左上角，它不改变屏幕显示内容。
7.设置CGRA地址指令（如图21）
RSFUWDB7DH6DBSDB4DB3DB2DB1DBQ
Code
0
0
a
1
a
a
a
a
a
a
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。
&设置DDRA地址指令（如图22）
图22
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
Code
0
1
Bf
a
a
s
a
a
a
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。
10.写数据到CGRAM或DDRAM指令（如图24）
RSFVWDB7066DB6DO4DB3DB2061DB0
1
0
d
d
d
d
d
d
d
DB7-DB0上先设置好要写入的数据，然
图24说明：
RS=1,数据；RW=0写。
指令执行时，要在后执行写命令。
11.从CGRA或DDRA读数据指令（如图25）
RSR/WDB7DB6DBS0B4DB3DB2DB1D60
1
1
d
d
d
d
d
d
d
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
5.实例
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）。
采用STC89C52RC晶振22.1184MHZ。
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。
//Filel
#ifndef__ZHANGTYPE_H_
#define__ZHANGTYPE_H
#defineuint8
unsignedchar
#defineuint16
unsignedshortint
#defineuint32
unsignedlongint
#defineint8
signedchar
#defineint16
signedshortint
#defineint32
signedlongint
#defineuint64
unsignedlonglongint
#defineint64
signedlonglongint
#endif
//File2
#ifndef__FUN_H__#define__FUN_H__#include"ZhangType.h"#include
voidDelay（uint16time）;#endif
//File3
#include"fun.h"
voidDelay（uint16time）
{
while（time--）;
}
〃File4
#ifndef__1602_H__#define__1602_H__
〃16*2显示，5*7点阵,8位数据
#include
#inelude"ZhangType.h"
#include"fun.h"
#defineSETMODE0x38
接口
#defineDISOPEN0x0C
#defineDISMODE0x06
#defineSETADDR0x80
#defineCLEAR0x01
#defineRET0x02
#definePORTP2
//变量类型
//常用函数
//显示开，不显示光标，光标不闪烁
//读写字符后地址加1,屏显不移动
//设置数据地址指针初始值
//清屏,数据指针清零
//回车,数据指针清零
//I/O口
sbitRS=P1A0;
sbitRW=P1A1；
sbitE=P1A2;
voidInit1602（void）;
voidWrite1602_Com（uint8com）;
voidWrite1602_Dat（uint8dat）;
voidCheckBusy（void）;
//初始化1602
//写命令
//写数据
//检查忙
voidWrite1602_One_Dat（uint8X,uint8Y,uint8dat）;据
voidWrite1602_Str（uint8addr,uint8length,uint8*pbuf）;#endif//
//写一个数
//写一个数据串
〃File5
#include"1602.h"
voidWrite1602_Com（uint8com）{
E=0;
RS=0;
Delay（50）;
RW=0;
Delay（50）;
PORT=com;
Delay（50）;
//命令
//延时
//写
//端口赋值
E=1;
//高脉冲
Delay（50）;
E=0;
voidWrite1602_Dat（uint8dat）
{
E=0;
RS=1;
Delay（50）;
RW=0;
Delay（50）;
PORT=dat;
Delay（50）;
E=1;
Delay（50）;
E=0;
}
//数据
//延时
//写
//端口赋值
//高脉冲
voidCheckBusy（void）
{
uint8temp;
RS=0;
RW=1;
E=0;
while
（1）
{
PORT=OxFF;
E=1;
temp=PORT;
E=0;
if（（temp&0x80）==0）break;
}
}
//命令
//读
//端口为输入
//高脉冲
//检查BF位是否为0
voidInit1602（void）
{
Write1602_Com（SETMODE）;
Delay（500）;
Write1602_Com（DISOPEN）;
Delay（500）;
Write1602_Com（DISMODE）;
Delay（500）;
//模式设置
//显示设置
//显示模式
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]）;
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