全方位解析LCD1602特性及单片机显示应用

bill 发表于 2016-10-17 11:45:51 收藏 已收藏
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全方位解析LCD1602特性及单片机显示应用

bill 发表于 2016-10-17 11:45:51

  1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,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地显示图形(用自定义CGRAM,显示效果也不好)。

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  LCD1602

  LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。

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  市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的,因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

  LCD1602—特性

  +5V电压,对比度可调

  内含复位电路

  提供各种控制命令,如:清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能

  有80字节显示数据存储器DDRAM

  内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM

  8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM

  1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口

  LCD1602—引脚功能介绍

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  第1脚:VSS为电源地

  第2脚:VDD接5V电源正极

  第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会 产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。

  第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。

  第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。

  第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端。

  第7~14脚:D0~D7为8位双向数据端。

  第15~16脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。

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  LCD1602—指令说明及时序

  指令1:清显示,指令码01H,光标复位到地址00H位置。

  指令2:光标复位,光标返回到地址00H。

  指令3:光标和显示模式设置 I/D:光标移动方向,高电平右移,低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效,低电平则无效。

  指令4:显示开关控制。 D:控制整体显示的开与关,高电平表示开显示,低电平表示关显示 C:控制光标的开与关,高电平表示有光标,低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁,高电平闪烁,低电平不闪烁。

  指令5:光标或显示移位 S/C:高电平时移动显示的文字,低电平时移动光标。

  指令6:功能设置命令 DL:高电平时为4位总线,低电平时为8位总线 N:低电平时为单行显示,高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符,高电平时显示5x10的点阵字符。

  指令7:字符发生器RAM地址设置。

  指令8:DDRAM地址设置。

  指令9:读忙信号和光标地址 BF:为忙标志位,高电平表示忙,此时模块不能接收命令或者数据,如果为低电平表示不忙。

  指令10:写数据。

  指令11:读数据。

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  控制命令表

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  LCD的管脚控制

  LCD1602——寄存器

  1602绝大多数是基于HD44780液晶芯片的,HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM,这三个都是存储器。

  CGROM(中文字库)、HCGROM(ASCII码字库)及CGRAM(自定义字形)、显示数据RAM(DDRAM)、字符显示RAM缓冲区(DDRAM)

  但一行有40个地址,我们只用到前16个地址,第二行也是用前16个地址,对应地址如下

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  DDRAM(显示数据存储RAM)

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  若想要在屏幕的第一行第一列显示“A”字符,就要在DDRAM的00H地址写入“A”的代码就行了。

  我们向DDRAM里的00H地址送数据时,如数字1的代码,但是并不能显示1出来。这是我们最容易出错的地方,若想向00H处显示数据,则必须将00H加上80H,即0X80H+0X00H,若在01H处则为0X80H+0X01H,依次类推~

  LCD1602—CGROM

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  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

  从上表可以看出最左边一列是供用户自定义字符的,共有16个,实际只有8个字节可以用,字符码为00000000—00000111这8个地址

  LCD1602—显示应用(单片机学习)

  LCD1602是51单片机中很重要的模块之一,为了方便新手学习1602,笔者把自己学习1602的一些心得体会拿出来和菜鸟分享,因笔者水平有限,错误在所难免,望大家指正。本文程序基于慧净HJ-1G51开发板。很多程序为本人自己编写,可以直接拿去用。

  一、关于LCD1602:

  在编写LCD1602程序前,我们必须了解其手册上一些非常重要的信息,如果这些信息不能理解透彻,编程可能会遇到或多或少的问题,在此先大致归纳几点。

  1.管脚:

  1602共16个管脚,但是编程用到的主要管脚不过三个,分别为:RS(数据命令选择端),R/W(读写选择端),E(使能信号);以后编程便主要围绕这三个管脚展开进行初始化,写命令,写数据。

  以下具体阐述这三个管脚:

  RS为寄存器选择,高电平选择数据寄存器,低电平选择指令寄存器。

  R/W为读写选择,高电平进行读操作,低电平进行写操作。

  E端为使能端,后面和时序联系在一起。

  除此外,D0~D7分别为8位双向数据线。

  2.操作时序:

  RS

  R/W

  操作说明

  0

  0

  写入指令码D0~D7

  0

  1

  读取输出的D0~D7状态字

  1

  0

  写入数据D0~D7

  1

  1

  从D0~D7读取数据

  注:关于E=H脉冲——开始时初始化E为0,然后置E为1,再清0.

  读取状态字时,注意D7位,D7=1,禁止读写操作;D7=0,允许读写操作;

  所以对控制器每次进行读写操作前,必须进行读写检测。(即后面的读忙子程序)

  3.指令集:

  LCD_1602 初始化指令小结:

  0x38

  设置16*2显示,5*7点阵,8位数据接口

  0x01

  清屏

  0x0F

  开显示,显示光标,光标闪烁

  0x08

  只开显示

  0x0e

  开显示,显示光标,光标不闪烁

  0x0c

  开显示,不显示光标

  0x06

  地址加1,当写入数据的时候光标右移

  0x02

  地址计数器AC=0;(此时地址为0x80)

  光标归原点,但是DDRAM中断内容不变

  0x18

  光标和显示一起向左移动

  4.显示地址:

  LCD1602内部RAM显示缓冲区地址的映射图,00~0F、40~4F分别对应LCD1602的上下两行的每一个字符,只要往对应的RAM地址写入要显示字符的ASCII代码,就可以显示出来。

  5.读写时序:

  时序图1602手册中有,这里不引用了。时序图很重要,编程就是根据时序图设置寄存器,让LCD工作。

  二、LCD1602程序编写流程:

  LCD1602在了解完以上信息后便可以编写,这里我们把程序分为以下几步:

  1.定义LCD1602管脚,包括RS,R/W,E。这里定义是指这些管脚分别接在单片机哪些I/O口上。

  现举例如下:

  sbit EN=P3^4;

  sbit RS=P3^5;

  sbit RW=P3^6;

  2.显示初始化,在这一步进行初始化及设置显示模式等操作,包括以下步骤:

  设置显示方式

  延时

  清理显示缓存

  设置显示模式

  通常推荐的初始化过程如下:

  延时15ms

  写指令38H

  延时5ms

  写指令38H

  延时5ms

  写指令38H

  延时5ms

  注:以上写38H指令可以看情况省略1~2步

  (以上都不检测忙信号)

  (以下都要检测忙信号)

  写指令38H

  写指令08H 关闭显示

  写指令01H 显示清屏

  写指令06H 光标移动设置

  写指令0cH 显示开及光标设置

  3.设置显示地址(写显示字符的位置)。

  4.写显示字符的数据。

  三、LCD1602各子程序模块及主程序编写:

  现在按照上面编写程序的流程,给出各子程序模块及主程序的例子。

  1.头文件,宏定义,定义管脚等:

  #include《reg52.h》

  #include 《string.h》

  #define uchar unsigned char

  #define uint unsigned int

  sbit EN=P3^4;

  sbit RS=P3^5;

  sbit RW=P3^6;

  uchar code table0[]={“QQ:545699636”

  };

  //此条语句为显示字符串时定义的字符串数组

  2.LCD1602基本初始化子程序:

  void LCD1602()

  {

  EN=0;

  RS=1;

  RW=1;

  P0=0xff;

  //这里P0为与LCD D0~D7相连的I/O口

  }

  3.读忙子程序:

  void read_busy()

  {

  P0=0xff;

  RS=0;

  RW=1;

  EN=1;

  while(P0&0x80);

  //P0和10000000相与,D7位若不为0,停在此处

  EN=0;

  //若为0跳出进入下一步;这条语句的作用就是检测

  }

  //D7位,若忙在此等待,不忙跳出读忙子程序执行读写指令

  4.写指令写数据子程序:

  void write(uchar i,bit j)

  {

  read_busy();

  P0=i;

  //其中i=0,写指令;i=1,写数据;

  RS=j;

  RW=0;

  EN=1;

  EN=0;

  }

  5.延时子程序:

  void delay(uint c)

  //功能为提供初始化等其他子程序中的延时1xc MS

  {

  uint a,b;

  for(a=0;a《c;a++)

  for(b=0;b《120;b++);

  }

  6.LCD1602初始化子程序:

  void init()

  //完全按照要求初始化流程来,中间省略了一步写指令38H

  {

  delay(15);

  write(0x38,0);

  delay(5);

  write(0x38,0);

  write(0x08,0);

  write(0x01,0);

  write(0x06,0);

  write(0x0c,0);

  }

  7.显示单个字符子程序:

  void display_lcd_byte(uchar y,uchar x,uchar z)

  //Y=0,1(起始行),

  {

  // X=0~15(起始列),Z=想写入字符的ASCII码

  if(y)

  //是否显示在第二行(若在第一行Y=0,不进入IF语句,若在第

  {

  //二行,进入IF语句

  x+=0x40;

  //第二行起始地址加上列数为字符显示地址

  }

  x+=0x80;

  //设置数据指针位置

  write(x,0);

  write(z,1);

  //写入数据

  }

  8.显示字符串子程序:

  void display_lcd_text(uchar y,uchar x,uchar table[])

  {

  //Y(起始行),X(起始列)同字符显示,table[]字符串数组

  uchar z=0;

  uchar t;

  t=strlen(table)+x;

  //

  求得字符串长度加上起始列位置

  while(x《t)

  //功能为LCD显示到字符串最后一个字符,防止字符串

  {

  //没有16个字符,从而不够位产生乱码;

  display_lcd_byte(y,x,table[z]);

  //逐位显示数组内字符

  x++;

  z++;

  }

  }

  9.主程序:

  主程序里除了放入初始化程序外就是加入自己编写的显示子程序,根据你所要的不用功能可以编写各种类型的显示子程序,这里不做详细介绍,以下举例为显示一个字符和显示字符串的显示子程序。

  void main()

  {

  LCD1602();

  init();

  display_lcd_byte(0,0,‘A’);

  //

  显示一个字符

  display_lcd_text(1,3,table);

  //

  显示字符串

  while(1);

  }

  到此,让LCD1602显示的操作流程和编程思想基本可以告一段落了,但是1602的功能实现远不止这些。利用1602你可以做出动态效果的显示,并且除了显示一般字符外,1602还支持自定义字符等等其他一些功能,下面在最后简单介绍下显示动态效果和自定义字符。

  一、显示动态效果:

  显示动态效果包括让一个字符或字符串原位置闪烁,或者前后移动等等。其实动态效果原理很简单,就是简单的利用延时。

  例如让字符原位置闪烁,可以认为是先让1602显示字符,延时一段时间后,可以显示空格或者直接清屏操作都可以达到让字符消失不见的效果,再延时一段时间后再让1602显示这个字符。

  同理,让字符前后移动也是这样,例如让字符在第一个位置显示,延时一段时间后让其在后面第二个位置显示,只要显示地址加1,然后显示即可。字符串也是同样的道理。

  在这里补充一点就是如何让字符串从1602第16个地址外进入,动态向前移动。其实可以通过显示地址表我们知道起始位置开始后1602一行只能显示16个字符,但是一行的地址却远远不止16个。大家可以看到第一行显示地址是从00~27,然而能显示在1602可见范围的只有00~0F,后面的位置其实就是起到一个缓冲的作用,你完全可以让字符数据存在在10地址后的RAM中,只不过,我们无法看到就是了,如果存在10前的地址我们就能看到显示。

  因此,我们可以先把显示起始地址设在10地址后的某一个位置,然后让字符显示地址每次加1,当加到0F时,我们就可以看到字符串第一个字符出现在1602的最末一位,然后继续向前移动。

  下面给出一段字符串移动显示的例子:

  void display_lcd_byte(uchar y,uchar x,uchar z)

  {

  if(y)

  {

  x+=0x40;

  }

  x+=0x80;

  write(x,0);

  write(z,1);

  }

  void display_lcd_text(uchar y,uchar x,uchar table[])

  {

  uchar z=0;

  uchar t;

  t=strlen(table)+x;

  while(x《t)

  {

  display_lcd_byte(y,x,table[z]);

  x++;

  z++;

  }

  display_lcd_byte(y,x,‘ ’);

  }

  //前两个子程序是显示子程序

  void main()

  {

  uchar i;

  LCD1602();

  init();

  for(i=16;i》=0;i--)

  //这里的循环就是为了字符串从后往前显示

  {

  display_lcd_text(0,i,table0);

  //i减一次,首个字符就往前去一位

  delay(200);

  }

  while(1);

  }

  二、显示自定义字符:

  要想显示自定义字符,首先就得取得想要的图形或者字符的字模数组,可以通过手动提取的方法,取得相应的字模。

  如图所示,对应一个字符显示区域。每8个字节,组成一个点阵数组。

  要想让某一格子显示就让那一位为1,每行自定义5位,全白为0x00;全黑为0x1f。一共8行,每行一位数据。

  将生成的点阵数组保存到CGRAM存储器中,生成自定义字符。1602内部CGRAM用于自定义的字符点阵的存储,总共64字节。由上一步点阵提取可知,每一个字符由8个字节数据组成。所以64字节CGRAM存储器,能够存储8组自定义字符的点阵数组。按照CGRAM地址划分为 0~7为第一组,8~15为第二组,依次类推56~63为第8组数据。

  CHARACTER CODE是数据的显示地址,0-7的范围,能存储8位自定义的字符。(能存八个自定义,每个字符存放的)

  CGRAM ADDRESS是存储数据的地址,从0-63共64个字节。存储64个数据。我们写入的数据是0x40~0x7F,共128位。(把字符数组内的8个数送进这8个地址,每存完一个字符的8位,下次地址直接转到0x48)

  CGRAM DATA 字模每一行5位数据存

  内部常用字符显示时,显示编码是从0x20开始的。0x00~0x0F是专门留给自定义字符显示的。0x00~0x07和0x08~0x0F内容是一样的。例如:调用0x01 位置和0x09位置,显示的内容是一样的。

  LCD1602自定义显示字符的方式共四步,如下面所示:

  1.设置向CGRAM中存入这个数据。初始地址是0x40。然后存一位向后加8,

  总共能存8位自定义的字符。

  2.然后可以把自定义的数据送入到LCD的CGRAM中。

  3.向LCD写指令,送入需要显示数据的地址。

  4.向LCD写指令,把显示的数据指向LCD的CGRAM存储的位置,显示出自定义字符。

  举例如下:

  1.建立一个字符数组;

  uchar LCD_Data1[]={0x01,0x03,0x1D,0x11,0x1D,0x03,0x01,0x00};

  2.设置CGRAM地址,写指令;

  Write_LCD(0x40,0);

  3.把数据送入CGRAM地址内;

  for(i = 0; i 《 8 ; i ++ )

  {

  Write_LCD(LCD_Data1,1);

  }

  4.写需要显示的位置指令;

  Write_LCD(0x80,0);

  5.把CGRAM的0位的数据送向LCD1602,显示数据存储的数据;

  Write_LCD(0x00,1);

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