2021年02月02日 | 51单片机教程（七）：LCD1602液晶显示模块

一、原理简介

液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，在嵌入式应用系统中得到越来越广泛的应用，这讲中向大家介绍的LCD1602 液晶显示模块（其内部控制器为HD44780 芯片），它可以显示两行，每行16 个字符，因此可相当于32 个LED数码管，而且比数码管显示的信息还多。采用单+5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。

LCD1602 外观如图1（a） 所示。1602 字符型LCD 模块的管脚分布如图1（b） 所示， 其管脚各功能如表1 所示。

图1 (a) LCD1602外观图 (b) LCD1602管脚分布图

值得提出的是，各种液晶厂家均有提供几乎都是同样规格的1602 模块或兼容模块，尽管各厂家的对其各自的产品命名不尽相同；但其最初采用的LCD 控制器采用的是HD44780，在各厂家生产的1602 模块当中，基本上也都采用了与之兼容的控制IC，所以从特性上基本上是一样的；当然，很多厂商提供了不同的字符颜色、背光色之类的显示模块。

LCD1602 有11 个控制指令， 见表2。其中，DDRAM ：显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码；CGROM ：字符发生存储器；CGRAM ：用户自定义的字符图形RAM。限于篇幅原因在此不做详细叙述，读者可以上网查看HD44780 芯片资料和LCD1602 数据手册。

这里介绍几个LCD1602 编程时经常用到的几个指令，见表3。

二、电路详解

如图2 所示，1602 液晶的控制管脚都接到了单片机管脚上，前文提到，在功能设置指令中可以将液晶设为8 位数据接口和4 位数据接口，图中采用的是8位的数据接口，当然也可以当四位数据接口来用。液晶电源正端接5V，负端接地，背光正端接5V，负端接地。此外，液晶的偏压管脚（VO）接到一个电位器的中间抽头，电位器的两端分别接5V 和地，这样就可通过调节电位器来实现对1602 液晶对比度的调节。经实验测试，笔者手里的1602 液晶的偏压管脚的电压调节到0.3~0.4V 时对比度效果最好，也可以将该管脚通过一个1k 的电阻下拉到地。读者可以自己实践测试。

图2 1602液晶与单片机的连接图

三、程序设计

在对1602 液晶设计程序前，我们先看下其读写时序图，从图3 和图4 可以看出，1602 液晶的读写操作时序可总结成表4 所示。

图3 1602液晶读操作的时序图

图4 1602液晶写操作的时序图

对照时序，我们可以很容易的写出驱动液晶的各个子函数，如下所示。

写命令函数：向寄存器写入控制字

参数：command － 控制字

void LCD_en_command（unsigned char command）

{

LCD_delay（）； // 延时一段时间

LCD1602_RW=LOW; // 写命令时，R/W 为低电平

LCD1602_RS=LOW; // 写入指令，RS 为低电平

LCD1602_EN=HIGH; // 置高使能线

LCDIO=command; // 接收命令字并送到数据总线上

LCD1602_EN=LOW; // 在使能线的下降沿写入数据

}

写数据函数：向寄存器写入数据

参数：dat － 待要显示数据

void LCD_en_dat（unsigned char dat）

{

LCD_delay（）； // 延时一段时间

LCD1602_RW=LOW; // 写指令时，R/W 为低电平

LCD1602_RS=LOW; // 写入数据，RS 为高电平

LCD1602_EN=HIGH; // 置高使能线

LCDIO=dat; // 接收数据并送到数据总线上

LCD1602_EN=LOW; // 在使能线的下降沿写入数据

}

要使1602 液晶能正常工作和操作方便，除了写数据和命令函数外，还需要进行初始化等操作，先将本讲中所用到的操作1602 液晶的主要函数设计如下。

液晶初始化函数：设置液晶的工作方式

void LCD_init（void）

{

delaylcd_nms（5）；

LCD_en_com_nobusy（DATA_MODE）；

// 延时5ms, 写指令，不检测忙信号

delaylcd_nms（5）；

LCD_en_com_nobusy（DATA_MODE）；

// 延时5ms, 写指令，不检测忙信号

delaylcd_nms（5）；

LCD_en_com_nobusy（DATA_MODE）；

// 延时5ms, 写指令，不检测忙信号

LCD_en_com（DATA_MODE）；

// 设置为８位数据传送模式

delaylcd_nms（5）；

LCD_en_com（OPEN_SCREEN）； // 开显示

LCD_en_com（DISPLAY_ADDRESS）； // 设置显示地址

CLEARSCREEN; // 清屏

}

设置显示坐标函数：设置字符的显示位置，行、列坐标

参数： x －列坐标，y －行坐标

void LCD_set_xy（ unsigned char x, unsigned char y ）

{

unsigned char address;

if （y == LINE1） // 判断行

address = LINE1_HEAD + x; // 设置列坐标

else

address = LINE2_HEAD + x;

LCD_en_command（address）； // 将地址写入寄存器

}

写字符函数：向液晶写一个字符

参数：x －列坐标，y －行坐标，dat －将要显示的字符数据

void LCD_write_char（ unsigned x,unsigned char y,unsigned char dat）

{

LCD_set_xy（ x, y ）； // 首先设置显示坐标

LCD_en_dat（dat）； // 写数据

}

写字符串函数：向液晶写入字符串

参数：x －列坐标，y －行坐标，*s －将要显示的字符串数据

void LCD_write_string（unsigned char x,unsigned char y，unsigned

char *s）

{

LCD_set_xy（ x, y ）； // 首先设置显示坐标

while （*s） // 判断是否结束

{

LCDIO=*s;// 循环调用写数据函数

LCD_en_dat（*s）；

s ++;

}

}

四、调试要点与实验现象

接好硬件（特别是连接好1602 液晶），通过冷启动方式将程序所生成的。hex 文件下载到单片机运行后，复位单片机，然后可在学习板上看到液晶的显示的字符（如图5 所示）。

图5 1602液晶显示界面

调试时应注意的是，因为液晶的内部显示操作需要一定的时间，因此如果单片机在对1602 液晶写操作时不进行读忙操作，就应该延时足够的时间（可用延时函数）以让液晶内部能够接收命令或数据，否则会让液晶无法工作或者工作不正常。此外对于V0 管脚，作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”，因此可通过一个电位器实现对其的电压调整，前文提到，将其调节到0.3~0.4V 时对比度效果最好。