单片机显示原理(LCD1602)

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。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)。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+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

时序时间参数(如图7)：

图7

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。