LCD1602显示器

作者：姜蘅洋

1.LCD1602介绍：

LCD1602是一个LCD的显示器：
- LCD的英文：Liquid Crystal Display，即液晶显示器。
- LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。
  - 每个字符位由一个5 x 8的点阵组成，通过点阵的亮灭组合形成字符。
  - 其中，1602表示该显示器的分辨率是16 x 2，即每行显示16个字符，一共可以显示两行字符。
  - 每个字符位之间有一定的间隔，两行之间也有一定的间隔。
LCD1602的工作环境：
- 工作电压:4.5~5V
- 工作电流:2.0mA
- 工作温度：-20°C~70°C
LCD1602的引脚说明：
- 16Pin：
- 固定引脚：
  - Pin_1：VSS电源地。
  - Pin_2：VDD电源正极。
  - Pin_15：BLA背光源正极。
  - Pin_16：BLK背光源负极。
- 配置引脚：
  - VL：液晶显示偏压信号。
    - 调整LCD1602的显示对比度，引脚电压为0时可以得到最高的对比度。
  - RS：数据命令选择端。
    - RS = 1的时候，输入字节当做数据处理。
    - RS = 0的时候，输入字节当做命令处理。
  - R/W：读写选择端。
    - 当R/W = 1的时候，执行读操作，即单片机从LCD1602中读数据。
    - 当R/W = 0的时候，执行写操作，即单片机向LCD1602中写数据。
      - LCD1602固定执行显示功能：
        我们只需要让LCD1602显示字符，即向LCD1602中写入数据，不需要从LCD1602中读取数据。
  - E：使能信号。
    - 本质上来讲是LCD1602 的数据控制时钟信号。
  - D0 ~ D7：数据字节或命令字节。
    - 8 位并行数据口。

2.LCD1602的驱动程序：

单片机驱动程序：
- 在单片机领域，外设驱动程序是指单片机控制操作外部设备的软件组件。
  - 驱动程序定义了单片机和外设的通信方式(也就是时序问题)。
根据外设时序图编写外设驱动程序：
- 写时序：以写命令字节为例。
  - 写数据的时候只需要把RS置为高电平即可。
  - 由于是写命令，因此在整个写时序中：
    - 把RS设置为0，即输入字节当做命令处理。
    - 把R/W设置为0，即执行写入操作。
  - 相应的我们只需要考虑E和D的时序：
    - 标点：开始点、转折点、结束点
    - 时序参数：
    - A点：E = 0，A点和B点之间没有信号更改，不需要延时。
    - B点：B点数据载入寄存器，B点和C点之间有一个跳变延时，对于这种跳变，我们不需要延时。
    - C点：数据载入完成，C点和D点之间有一个 $t_{s p 2}$ 的延时，由于该延时的最小值是40ns，没有最大值限制，由于我们的单片机是us级别(周期是90us左右)的，因此延时设置10us即可。
      - 10us延时的原因是：STC-ISP计时软件能生成最小的延时函数是10us，当然STC89C52的机器周期是1us(对应的频率是1MHz)。
        c
        void LCD_DriverDelay() //@11.0592MHz { unsigned char data i; i = 2; while (--i); }
    - D点：E = 1，同时D点和E点之间有一个延时 $t_{R}$ ，这个延时没有最小值限制，因此不延时。
    - E点：信号线E到达高电平，即开始稳定的发送数据，E点和F点之间的延时 $t_{P W}$ 的最小值是150ns，这里我们设置10us。
    - F点：E = 0，同时F点和G点之间有一个延时 $t_{F}$ ，这个延时没有最小值限制，因此不延时。
    - G点：信号线E到达低电平，G点和H点之间有一个延时 $t_{H D 2}$ ，这个延时的最小值是20ns，这里我们设置为10us。
    - H点：一个写时序周期完成，后面的点是下一个写时序的点。
  - 查看原理图：
  - 驱动代码：
    - c
      void LCD1602_Write_Command(uint_8 command) { RS = 0; WR = 0; LCD_EN = 0; Write_Byte = command; LCD_WriteDriverDelay_10us(); LCD_EN = 1; LCD_WriteDriverDelay_10us(); LCD_EN = 0; LCD_WriteDriverDelay_10us(); }
    - 该代码和上面的分析完全对应。
- 初始化：
  - 我们在使用外设之前，必须要初始化。
  - 初始化LCD1602的时序说明：
    - 显示模式设置指令：
      - 0x38：设置16 x 2显示，5 x 7点阵，8位数据接口。
    - 显示清屏：
      - 0x01：数据地址指针清0，所有显示清0。
    - 显示回车：
      - 0x02：数据地址指针清0。
    - 显示光标移动设置：
      - 0x04：写一个字符后，地址指针减1，且光标减1，整屏显示不移动。
      - 0x05：写一个字符后，地址指针减1，且光标减1，整屏显示右移。
      - 0x06：写一个字符后，地址指针加1，且光标加1，整屏显示不移动。
      - 0x07：写一个字符后，地址指针加1，且光标加1，整屏显示左移。
    - 显示开关及光标位置：
      - 0x08：显示关闭。
      - 0x0F：显示光标并且光标闪烁。
      - 0x0E：显示光标但光标不闪烁。
      - 0xC0：不显示光标。
      - 这里还要注意，由于P0端口复用，因此我们要失能控制数码管的74HC573的Latch Enable：
    - 初始化代码：
      - c
        void LCD1602_Init(void) { DULA=0; WELA=0; LCD1602_Write_Command(0x38); LCD_InitDriverDelay_5ms(); LCD1602_Write_Command(0x0C); LCD_InitDriverDelay_5ms(); LCD1602_Write_Command(0x06); LCD_InitDriverDelay_5ms(); LCD1602_Write_Command(0x01); LCD_InitDriverDelay_5ms(); }
- 显示字符：
  - LCD1602控制器内部带有80字节的RAM缓冲区，每个字节存储的值用来使点阵屏显示字符。
    - 对应关系：
      - 多出来的字节：
        正常来讲，对于16 x 2的LCD屏，有32个字节即可。
        多出来的字节的目的是满足上面不同的显示光标移动设置。
  - LCD1602控制器内部有一个数据地址指针，可以通过这个指针访问全部的80字节RAM。
    - 例如：
      - 指令码是0x80，那么数据地址指针指代的就是第一行第一列，接下来我们向这个点阵中写入字符。
      - 指令码是0x80 + 0x40，那么数据地址指针指代的就是第一行第二列，接下来我们向这个点阵中写入字符。
      - 我们不用每写入一个字符就手动改变数据地址指针的位置，在显示光标移动设置中会设置自动改变数据地址指针的位置。
- 字符表：
  - 标准字符表符合ASCII编码。

3.LCD1602实验：

//lcd1602.h
#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__
#include "overwhelm.h"
#include <intrins.h>
#define RS P3_5
#define WR P3_6
#define LCD_EN P3_4
#define DULA P2_6
#define WELA P2_7
#define Write_Byte P0
void LCD_Write_Line(uint_8 Command,uint_8 *str);
void LCD1602_Init(void);
#endif

//lcd1602.c
#include "lcd1602.h"
void LCD_WriteDriverDelay_10us()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char data i;

	i = 2;
	while (--i);
}
void LCD_InitDriverDelay_5ms(void)		//@11.0592MHz
{
	unsigned char data i, j;

	i = 9;
	j = 244;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}
void LCD1602_Write_Command(uint_8 command)
{
	RS = 0;
	WR = 0;
	LCD_EN = 0;
	Write_Byte = command;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
	LCD_EN = 1;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
	LCD_EN = 0;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
}

void LCD1602_Write_Data(uint_8 dat)
{
	RS = 1;
	WR = 0;
	LCD_EN = 0;
	Write_Byte = dat;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
	LCD_EN = 1;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
	LCD_EN = 0;
	LCD_WriteDriverDelay_10us();
}

void LCD1602_Init(void)
{
	DULA=0;
	WELA=0;
	LCD1602_Write_Command(0x38); 
	LCD_InitDriverDelay_5ms();
	LCD1602_Write_Command(0x0C); 
	LCD_InitDriverDelay_5ms();  
	LCD1602_Write_Command(0x06);
	LCD_InitDriverDelay_5ms(); 
	LCD1602_Write_Command(0x01);
	LCD_InitDriverDelay_5ms(); 
}
void LCD_Write_Line(uint_8 Command,uint_8 *str)
{
	LCD1602_Write_Command(Command);
	while (*str != '\0')
	{
		LCD1602_Write_Data(*str++);
	}
}

//main.c
#include "overwhelm.h"
uint_8 First_lineString[] = "    CCNU-IOT    ";
uint_8 Second_lineString[] = " We Welcome you!";
void main(void)
{
	LCD1602_Init();
	LCD_Write_Line(0x80,First_lineString);
	LCD_Write_Line(0x80 + 0x40,Second_lineString);
	while (1)
	{
		
	}
}

实验结果：

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2.LCD1602的驱动程序： ​

3.LCD1602实验： ​

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2.LCD1602的驱动程序：

3.LCD1602实验：