蘇杰仁

(廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東廣州 511483)

字符型LCD1602 是單片機課程常用的顯示屏之一，網(wǎng)絡(luò)上有很多相關(guān)的驅(qū)動代碼，用戶可以直接下載修改使用，但這樣用戶只是知道在LCD1602 顯示出字符，無法理解LCD1602 的工作原理及顯示過程。該文介紹字符型LCD1602的寫命令的時序分析及其代碼編寫，讓讀者更深入地理解LCD1602的顯示步驟及原理。

1 LCD1602顯示屏介紹

字符型LCD1602 是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，它采用標(biāo)準(zhǔn)的16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1所示。

表1 LCD1602引腳接口說明

2 LCD1602字符顯示分析

LCD1602顯示字符過程分三步：第一步，LCD1602初始化；第二步，寫入顯示的地址；第三步，寫入顯示的內(nèi)容。

向LCD1602 寫入內(nèi)容，需要對它進(jìn)行寫操作，寫操作時須滿足要求的建立時間、保持時間和E 脈寬。時序圖如圖1所示。

圖1 LCD1602寫命令時序圖

對于時序[1]，采用折點分析法完成寫操作的代碼編寫。在寫時序圖的各個轉(zhuǎn)折點處繪制分割線，并做標(biāo)記A、B、C、D、E、K、M、N、O、P，分析如下。

RS：在AB、BN、NQ 階段，RS 可高可低，取寫命令RS為低電平，即RS=0。

R/W：在AB、NQ 階段，R/W 可高可低，在BN 階段R/W為低，取R/W為低電平，即R/W=0。

對于E與DB0～DB7則結(jié)合分析。

A點：使能拉低，即E=0；

B點：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，P2=0x00|0x80;

C點：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢，完成轉(zhuǎn)換，此時數(shù)據(jù)無效；延時CD；

D點：使能拉高，即E=1；延時DE；

E點：數(shù)據(jù)起效，E=1；延時EK；

K 點：使能拉低，即E=0；延時KM，有效數(shù)據(jù)傳輸完畢；

M點：準(zhǔn)備下一個周期的數(shù)據(jù)傳輸。

其中每段延時時間間隔，在LCD1602 的datasheet中均有著嚴(yán)格的說明，如表2所示。

表2 LCD1602寫模式延時間隔表

如表2 中tPW時間間隔不能小于450 ns，取單片機晶振為12 MHz，即得一個機器周期為1 μs[2]，故延時_nop_();即可，其他時間間隔采用類似的方法處理。

根據(jù)以上思路分析得寫命令C語言代碼如下。

若寫數(shù)據(jù)，取RS=1；若讀數(shù)據(jù)，則取RW=1。

2.1 LCD1602初始化

單片機[3]對LCD1602 的讀寫、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過控制命令編程來實現(xiàn)的，共有11 條，如表3所示。

表3 LCD1602控制命令表

注意，指令9 中的BF 為忙標(biāo)志位，高電平時表示忙，此時LCD1602不能接收命令或者數(shù)據(jù)，低電平時表示不忙，此時LCD1602 可以接收命令或者數(shù)據(jù)。每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要對LCD1602進(jìn)行忙信號檢測。

而LCD1602 的初始化在模塊設(shè)計時已經(jīng)規(guī)定好，只需要單片機向LCD 模塊發(fā)送相關(guān)的指令即可完成，過程如下。

延時5ms；//延時5ms

寫指令38H;//顯示模式設(shè)置

延時5ms；//延時5ms

寫指令08H;//顯示關(guān)閉

延時5ms；//延時5ms

寫指令01H;//顯示清屏

延時5ms；//延時5ms

寫指令06H;//顯示光標(biāo)移動設(shè)置

延時5ms；//延時5ms

寫指令0CH;//顯示開及光標(biāo)設(shè)置

延時5ms；//延時5ms

2.2 寫入顯示的地址

要顯示字符，首先需要向LCD1602 寫入顯示字符地址，也就是告訴LCD1602在哪個位置顯示字符，圖2是LCD1602的內(nèi)部顯示地址。

圖2 LCD1602內(nèi)部顯示地址

例如：第一行第一個字符的地址是00H，根據(jù)表2控制命令8，寫入顯示地址時要求最高位D7 恒定為高電平1，所以實際寫入的地址應(yīng)該是00000000B（00H|10000000B（80H）=10000000B（80H）），代碼語句為LCD_Wcmd（0x00|0x80）。如需寫入其他顯示地址，則用該顯示地址替換語句中的0x00即可。

2.3 寫入顯示的內(nèi)容

LCD1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）存儲了160 個不同的點陣字符圖形，如圖3所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的地址代碼，這些地址代碼大部分跟字符的ASSIC 碼一致，比如大寫的英文字母“H”在字符發(fā)生存儲器的地址代碼是0100 1000B（48H）（“H”的ASSIC 碼亦為48H），顯示時模塊把地址48H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“H”。

圖3 字符代碼與圖形對應(yīng)圖

3 使用單片機驅(qū)動LCD 1602顯示“Hello Xiao-Pan!”字符串

3.1 硬件電路設(shè)計

把LCD1602的RS、RW、EN、DB0～DB7引腳分別接到單片機的P05、P06、P07、P20～P27 引腳，具體仿真[4]電路連接原理圖如圖4所示。

圖4 1602LCD硬件原理圖

圖5 1602LCD字符顯示仿真圖

3.2 程序設(shè)計

按照2分析要求，完成1602LCD初始化、寫入顯示地址、寫入顯示的內(nèi)容代碼[5]編寫，即可顯示字符。具體主程序如下。

4 實驗結(jié)果

以上思路分析，使得字符型LCD1602 顯示字符的操作變得簡單易懂。代碼編譯后在Proteus 軟件上仿真[6]顯示結(jié)果見圖5。

如需顯示漢字，一個漢字占用兩個字節(jié)，即16×16=256 個像素，而LCD1602 的每個字符像素大小為5×8=40，因此只能顯示一些如“一”“丁”等簡單的漢字[7]，并且需要在LCD1602字符轉(zhuǎn)換軟件上描寫字，把字轉(zhuǎn)換成代碼之后方可在顯示屏上顯示，這便是漢字顯示以及圖形顯示LCD的基礎(chǔ)。