嵌入式开发学习（STC51-18-LCD液晶显示）

内容

在LCD1602液晶上显示字符信息；

LCD1602介绍

简介

1602液晶也叫1602字符型液晶，它能显示2行字符信息，每行又能显示16个字符；

它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块；

它是由若干个5x7或者5x10的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符，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，所以它不能很好的显示图片；

管脚说明

LCD1602有16个管脚孔，从左至右管脚编号顺序是1-16

其功能定义如下所示：
在这里插入图片描述
部分管脚说明：

  • 3脚：VL，液晶显示偏压信号，用于调整LCD1602的显示对比度，一般会外接电位器用以调整偏压信号，注意此脚电压为0时可以得到最强的对比度；
  • 4脚：RS，数据/命令选择端，当此脚为高电平时，可以对1602进行数据字节的传输操作；而低电平时，则是进行命令字节的传输操作；命令字节，即是用来对LCD1602的一些工作方式作设置的字节；数据字节，即使用以在1602上显示的字节；LCD1602的数据是8位的；
  • 5脚：R/W，读写选择端；当此脚为高电平可对LCD1602进行读数据操作，反之进行写数据操作；
  • 6脚：E，使能信号，其实是LCD1602的数据控制时钟信号，利用该信号的上升沿实现对LCD1602的数据传输；
  • 7~14脚：8位并行数据口，而51单片机一组IO也是8位，使得对LCD1602的数据读写大为方便；

DDRAM说明

在LCD1602内部含有80个字节的DDRAM，它是用来寄存显示字符的；

其地址和屏幕的对应关系如下表：
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
从上图可知，不是所有的地址都可以直接用来显示字符数据，只有第一行中的00-0F，第二行中的40-4F才能显示，其他地址只能用于存储；

要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，而且写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1，例如第二行第一个字符的地址是40H，所以要写入的数据应该是01000000B(40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H)；

在1602中我们只用前16个地址就行了，第二行也一样用前16个地址；

常用指令

在使用LCD1602时，我们需要掌握一些常用的指令，这些指令对于LCD1602初始化是必须的；

清屏指令

在这里插入图片描述

  • 清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"空白"的ASCII码20H；
  • 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方；
  • 将地址计数器(AC)的值设为0；

模式设置指令

在这里插入图片描述

  • 设定每次写入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动；
  • I/D：0 = 写入新数据后光标左移；1 = 写入新数据后光标右移；
  • S：0 = 写入新数据后显示屏不移动；1 = 写入新数据后显示屏整体右移1个字符；

显示开关控制指令

在这里插入图片描述

  • 控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁；
  • D：0 = 显示功能关；1 = 显示功能开；
  • C：0 = 无光标；1 = 有光标；
  • B：0 = 光标闪烁；1 = 光标不闪烁；

功能设定指令

在这里插入图片描述

  • 设定数据总线位数、显示的行数及字型；
  • DL：0 = 数据总线为4位；1 = 数据总线为8位；
  • N：0 = 显示1行；1 = 显示2行；
  • F：0 = 5×7点阵/每字符；1 = 5×10点阵/每字符；

使用方法

要使用LCD1602，首先需要对其初始化，即通过写入一些特定的指令实现；

然后选择要在LCD1602的哪个位置显示并将所要显示的数据发送到LCD的DDRAM；

使用LCD1602通常都是用于写数据进去，很少使用读功能；

LCD1602操作步骤如下所示：

1 初始化
2 写命令（RS=L），设置显示坐标
3 写数据（RS=H）

工作时序

LCD1602一般不需要读出它的数据的状态或者数据本身；

所以只需要看两个写时序：

  • 当要写指令字，设置LCD1602的工作方式时：把RS置为低电平，RW置为低电平，然后将数据送到数据口D0~D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入；
  • 当要写入数据字，在LCD1602上实现显示时：把RS置为高电平，RW置为低电平，然后将数据送到数据口D0~D7，最后E引脚一个高脉冲将数据写入；
  • 写指令和写数据，差别仅仅在于 RS 的电平不一样而已；

LCD1602时序图：
在这里插入图片描述
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从上图可以看到，以上给的时间参数全部是ns级别的，而51单片机的机器周期是1us，指令周期是2-4个机器周期，所以即便在程序里不加延时程序，也可以很好的配合LCD1602的时序要求；

当要写命令字节的时候，时间由左往右，RS变为低电平，R/W变为低电平，注意看是RS的状态先变化完成；

然后这时，DB0~DB7上数据进入有效阶段，接着E引脚有一个整脉冲的跳变，接着要维持时间最小值为tpw=400ns的E脉冲宽度；

然后E引脚负跳变，RS电平变化，R/W电平变化，这样便是一个完整的LCD1602写命令的时序；

注意：这里介绍的是8位LCD1602，现在某些公司为简化引脚数，使用4位LCD1602；使用4位LCD1602时，应该多看手册，找到不同点，对原有程序加以修改；

原理图

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
从线路图中可知，LCD1602的8位数据口D0-D7与单片机的P0.0-P0.7管脚连接，LCD1602的RS、WR、E脚与单片机的P2.6、P2.5、P2.7管脚连接；

RJ1是一个电位器，用来调节LCD1602对比度即显示亮度；

思路

根据lcd1602的写指令和数据的时序编写相应程序；

根据lcd1602的指令格式，编写必要的初始化、清屏和显示程序；

编码

User

main.c

/*
 * @Description: 使LCD1602上显示字符信息
 */
#include "public.h"
#include "lcd1602.h"

void main()
{
	lcd1602_init();							   // LCD1602初始化
	lcd1602_show_string(0, 0, "Hello World!"); // 第一行显示
	lcd1602_show_string(0, 1, "0123456789");   // 第二行显示
	while (1)
	{
	}
}

Public

public.h

#ifndef _public_H
#define _public_H

#include "reg52.h"

typedef unsigned int u16; // 对系统默认数据类型进行重定义
typedef unsigned char u8;

void delay_10us(u16 ten_us);
void delay_ms(u16 ms);

#endif

public.c

#include "public.h"

/**
 * @description: 延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
 * @param {u16} ten_us 延时倍数
 * @return {*}
 */
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while (ten_us--)
		;
}

/**ms延时函数，ms=1时，大约延时1ms***
 * @param {u16} ms 延时倍数
 * @return {*}
 */
void delay_ms(u16 ms)
{
	u16 i, j;
	for (i = ms; i > 0; i--)
		for (j = 110; j > 0; j--)
			;
}

App/lcd1602

lcd1602.h

#ifndef _lcd1602_H
#define _lcd1602_H

#include "public.h"

// LCD1602数据口4位和8位定义，若为1，则为LCD1602四位数据口驱动，反之为8位
#define LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE 0 // 默认使用8位数据口LCD1602

// 管脚定义
sbit LCD1602_RS = P2 ^ 6;	// 数据命令选择
sbit LCD1602_RW = P2 ^ 5;	// 读写选择
sbit LCD1602_E = P2 ^ 7;	// 使能信号
#define LCD1602_DATAPORT P0 // 宏定义LCD1602数据端口

// 函数声明
void lcd1602_init(void);
void lcd1602_clear(void);
void lcd1602_show_string(u8 x, u8 y, u8 *str);

#endif

lcd1602.c

#include "lcd1602.h"

#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE == 0) // 8位LCD
/**
 * @description: LCD1602写命令
 * @param {u8} cmd 指令
 * @return {*}
 */
void lcd1602_write_cmd(u8 cmd)
{
	LCD1602_RS = 0; // 选择命令
	LCD1602_RW = 0; // 选择写
	LCD1602_E = 0;
	LCD1602_DATAPORT = cmd; // 准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入
}
#else // 4位LCD
void lcd1602_write_cmd(u8 cmd)
{
	LCD1602_RS = 0; // 选择命令
	LCD1602_RW = 0; // 选择写
	LCD1602_E = 0;
	LCD1602_DATAPORT = cmd; // 准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入

	LCD1602_DATAPORT = cmd << 4; // 准备命令
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入
}
#endif

#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE == 0) // 8位LCD
/**
 * @description: LCD1602写数据
 * @param {u8} dat 数据
 * @return {*}
 */
void lcd1602_write_data(u8 dat)
{
	LCD1602_RS = 1; // 选择数据
	LCD1602_RW = 0; // 选择写
	LCD1602_E = 0;
	LCD1602_DATAPORT = dat; // 准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入
}
#else
void lcd1602_write_data(u8 dat)
{
	LCD1602_RS = 1; // 选择数据
	LCD1602_RW = 0; // 选择写
	LCD1602_E = 0;
	LCD1602_DATAPORT = dat; // 准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入

	LCD1602_DATAPORT = dat << 4; // 准备数据
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 1; // 使能脚E先上升沿写入
	delay_ms(1);
	LCD1602_E = 0; // 使能脚E后负跳变完成写入
}
#endif

#if (LCD1602_4OR8_DATA_INTERFACE == 0) // 8位LCD
/**
 * @description: LCD1602初始化
 * @return {*}
 */
void lcd1602_init(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x38); // 数据总线8位，显示2行，5*7点阵/字符
	lcd1602_write_cmd(0x0c); // 显示功能开，无光标，光标闪烁
	lcd1602_write_cmd(0x06); // 写入新数据后光标右移，显示屏不移动
	lcd1602_write_cmd(0x01); // 清屏
}
#else
void lcd1602_init(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x28); // 数据总线4位，显示2行，5*7点阵/字符
	lcd1602_write_cmd(0x0c); // 显示功能开，无光标，光标闪烁
	lcd1602_write_cmd(0x06); // 写入新数据后光标右移，显示屏不移动
	lcd1602_write_cmd(0x01); // 清屏
}
#endif

/**
 * @description: LCD1602清屏
 * @return {*}
 */
void lcd1602_clear(void)
{
	lcd1602_write_cmd(0x01);
}

/**
 * @description: LCD1602显示字符
 * @param {u8} x 坐标
 * @param {u8} y 坐标
 * @param {u8} *str 要显示的字符串
 * @return {*}
 */
void lcd1602_show_string(u8 x, u8 y, u8 *str)
{
	u8 i = 0;

	if (y > 1 || x > 15)
		return; // 行列参数不对则强制退出

	if (y < 1) // 第1行显示
	{
		while (*str != '\0') // 字符串是以'\0'结尾，只要前面有内容就显示
		{
			if (i < 16 - x) // 如果字符长度超过第一行显示范围，则在第二行继续显示
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80 + i + x); // 第一行显示地址设置
			}
			else
			{
				lcd1602_write_cmd(0x40 + 0x80 + i + x - 16); // 第二行显示地址设置
			}
			lcd1602_write_data(*str); // 显示内容
			str++;					  // 指针递增
			i++;
		}
	}
	else // 第2行显示
	{
		while (*str != '\0')
		{
			if (i < 16 - x) // 如果字符长度超过第二行显示范围，则在第一行继续显示
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80 + 0x40 + i + x);
			}
			else
			{
				lcd1602_write_cmd(0x80 + i + x - 16);
			}
			lcd1602_write_data(*str);
			str++;
			i++;
		}
	}
}

编译和结果

按F7编译，无错误，生成.hex文件，使用pz-isp将hex文件下载到单片机

结果：lcd液晶屏上正确显示内容；
在这里插入图片描述

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