LCD1602液晶显示模块的单片机驱动深入详解之硬件篇

2019-12-31来源: elecfans关键字:LCD1602  液晶显示模块  单片机驱动

(本文以HD44780主控芯片的LCD1602为蓝本进行描述,其中的截图也来自HD44780数据手册,用户可自行搜索其datasheet,有部分整理网上的,但绝对要比你看到的要深入得多)


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的型号是不知道是哪家的(知道也不告诉你,博客园不允许打广告的),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+5V。

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。


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P0—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,E=高脉冲。输出:D0—D7为状态字。

2。读数据:输入RS=1,RW=1,E=高脉冲。输出:D0—D7为数据。

3。写命令:输入RS=0,RW=0,E=高脉冲。输出:无。

4。写数据:输入RS=1,RW=0,E=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):


图6

 

(总结一下:实际编程驱动时,共有11根信号需要驱动:并行数据为8位(D0-D7),程序通过这8位数据线控制或读取LCD1602模块的显示或状态,这样就需要另一根信号线标识当前是写操作还是读操作的信号线,即RW【Read/Write】,至于写进LCD1602模块的是数据还是指令,就靠信号线RS【Register Select】来控制,字面意思就是“寄存器选择”,实际就是通过RS信号控制当前的8位数据是写进“数据寄存器Data Register/DR”,还是“指令寄存器Instruction Register/IR”,如果是指令,就需要经过“指令解码Instruction Decoder”,如果是数据,就直接写进DDRAM或CGRAM,另有一根使能信号线E(Enable),在下降沿写入信号。这样恰好就11根信号线:D0-D7、RW、RS、E。


你问我怎么会知道需要解码什么的?HD44780数据手册是这么写的,其实我都不需要写什么博文了,把英文数据手册一页页贴上就行了,犯得着吗我。看下面这张HD44780功能框图就知道了,后续会参考到,很重要的)

时序时间参数(如图7):


图7

(总结一下:时序时间参数的意义,在编程上面的具体表现就是“延时”,Delay函数,因为LCD1602内部也是芯片,是芯片就会有反应时间,如果速度过快,内部芯片就采集不到数据,其实最主要的还是E信号,从时序上看好像是高低电平锁存信号的,实质上E信号是下降沿触发时钟,而不是锁存器Latch的使能EN信号)


三.DDRAM、CGROM和CGRAM

DDRAM(Display Data RAM)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):

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16×2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DDRAM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)。


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“○”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CGROM和CGRAM,HD44780内置了192个常用字符的字模,存于字符产生器CGROM(Character Generator ROM)中,另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM,称为CGRAM(Character Generator RAM)。下图(如图12)说明了CGROM和CGRAM与字符的对应关系。从ROM和RAM的名字我们也可以知道,ROM是早已固化在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CGROM中的字符,那么只须在DDRAM中写入它的字符代码就可以了;但如果要显示CGROM中没有的字符,比如摄氏温标的符号,那么就只有先在CGRAM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CGROM中固化的字符不同,CGRAM中本身没有字符,所以要在DDRAM中写入某个CGROM不存在的字符,必须在CGRAM中先定义后使用。程序退出后CGRAM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5×8点阵和5×10点阵字符的字形和光标的位置。先来说5×8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}。


图11

上面这个图(如图11)说明的是设置CGRAM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5×8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DB5DB4DB3用来表示8个自定义的字符,DB2DB1DB0用来表示每个字符的8个字节。这DB5DB4DB3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CGRAM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(××××0000b--××××1111b)。实际上,如图所示,它只能表示8个自定义字符 (××××0000b=××××1000b, ××××0001b=××××1001b……依次类推)。也就是说,写入DDRAM中的字符代码0和字符代码8是同一个自定义字符。 5×10点阵每个字符共占用16个字节的空间,所以CGRAM中只能定义4个这样的自定义字符。


那么如何在CGRAM中自定义字符呢?在上面的介绍中,我们知道有一个设置CGRAM地址指令,同写DDRAM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CGRAM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。


 图12

(总结一下:CGRAM与DDRAM的数据写入采用不同的指令,但是如果在CGRAM定义好了字模,使用上与CGROM是完全一样的,只不过只允许定义8个字符,这些地址恰好是CGROM本身没有用到的地址,所以实际使用起来与CGROM没有区别,无论你是CGROM还是CGRAM,都是写8位的地址,芯片将地址对应的字模进行显示)


四.LCD1602指令

1.工作方式设置指令(如图13)


 图13

×: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—D0)。

DL=0:4位数据接口(D7—D4)。

N=0:一行显示。

N=1:两行显示。

F=0:5×8点阵字符。

F=1:5×10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

[1] [2]
关键字:LCD1602  液晶显示模块  单片机驱动 编辑:什么鱼 引用地址:http://news.nvwayi.com/mcu/ic484243.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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