51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用

编程圈子2024-04-06 19:48

51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用

一、LCD1602介绍

1. 简介

LCD1602是一种常用的字符型液晶显示模块，它由16列、2行的字符组成，每个字符由5x8像素的点阵构成。

外观图：

其主要特点有：

  1. 显示能力：LCD1602可以同时显示两行文字，每行最多可显示16个字符。
  2. 低功耗：LCD1602采用液晶显示技术，具有较低的功耗。
  3. 易于控制：LCD1602可以通过并行或串行接口与微控制器进行通信，控制简单、灵活。通常使用的控制芯片为HD44780，它提供了一套简单易用的指令集，用于控制LCD的显示内容、光标位置等。
  4. 背光显示：LCD1602通常配有背光，可以在暗环境中提供良好的可视性。背光可通过外部电路控制，从而实现显示器的亮度调节或开关功能。

2. 引脚定义

以下是LCD1602的典型引脚定义及其功能说明：

引脚编号 功能 描述
1 VSS (地) 用于连接电源地
2 VDD (电源正) 用于连接正向电源（通常为+5V）
3 Vee 控制LCD的对比度，可通过外部电位器调节
4 RS (命令/数据) 控制数据的传输方式：0表示命令，1表示数据
5 RW (读/写) 控制数据的读写操作：0表示写入数据，1表示读取数据
6 E (使能) 使能信号，用于触发LCD读写操作
7-14 D0-D7 数据线：用于传输8位数据（4位模式下，只需连接D4-D7即可）
15 A (背光阳极) 背光电源的阳极（通常接VDD或外部电源）
16 K (背光阴极) 背光电源的阴极（通常接地）

3. DDRAM

LCD1602的DDRAM（Display Data RAM）是用于存储显示数据的内存区域，它是LCD控制器内部的一部分。DDRAM可以存储LCD屏幕上每个字符的数据，包括字符形状和位置信息。通过修改DDRAM中的数据，可以实现LCD屏幕上的文本显示。

以下是LCD1602的DDRAM地址与屏幕字符位置的对应关系表：

行/列 1 2 3 4 5 6 7 8
第一行 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07
第二行 0x40 0x41 0x42 0x43 0x44 0x45 0x46 0x47

每行代表LCD屏幕的一行字符，每列代表该行字符在DDRAM中的地址。

例如：

  • 第一行第一个字符的DDRAM地址为0x00，
  • 第二行第一个字符的DDRAM地址为0x40。

通过对应关系，可以确定每个字符在DDRAM中的地址，从而实现字符数据的读写操作。

4. 字模

LCD1602 字符由5x8像素的点阵构成。字模描述了每个字符的像素排列方式，以及每个像素的开启或关闭状态。

在HD44780里内置了192个常用字符的字模，在于 CGROM中，另外有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM。

5. 指令

发送指令时，RS引脚为低电平， R/W也为低电平。

（1）清屏指令 0x01

清屏指令（0x01）用于清除LCD屏幕上的所有字符及光标位置，并将光标移至起始位置（0行0列）。

Bit 0用于启动清屏指令的执行。其他位暂时保留，一般不使用。

Bit RS R/W 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

一般清屏发 0x01 即可。

（2）光标归位指令 0x02

光标归位指令（0x02）用于将LCD光标移回起始位置（0行0列）、同时把地址计数器（AC）值设置为0。

Bit RS R/W 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X

（3）进入模式设置指令 0x06

进入模式设置指令用于配置LCD的文本显示模式，包括光标移动方向和字符显示是否移位等参数。

Bit RS R/W 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S
  • I/D 为0时，写入数据后光标左移；为1时，写入数据后光标右移；
  • S： 0时写入新数据后显示屏不移动；为1时，写入数据后显示屏整体向右移一个字符。

（4）显示开关控制指令

Bit RS R/W 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 0 0 0 0 0 0 1 D C B
  • 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。

（5）设定显示屏或光标移动方向指令

（6）功能设定指令

Bit RS R/W 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 0 0 0 0 1 DL N F X X
  • 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=5x7点阵每字符；1=5x10点阵/每字符

（7）设定CGRAM地址指令

  • DB5DB4DB3 为字符号，即将要显示该字符时要用到的字符地址。(000~111)（能定义八个字符）；
  • DB2DB1DB0 为行号。（000~111）（八行）。

（8）设定DDRAM地址指令

设定下一个要存入数据的DDRAM地址；

（9）读取忙信号或AC地址指令

（10）数据写入DDRAM或CGRAM指令

数据写入指令用于将数据（字符或自定义字符）写入到DDRAM或CGRAM中，以在LCD屏幕上显示相应的内容。

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
作用 指令执行状态 写入模式 保留 保留 保留 保留 保留 指令触发
描述 写入"0"表示指令执行中，不可接收其他指令；写入"1"表示指令执行完成。 写入"1"表示数据写入模式，写入"0"表示命令写入模式。 - - - - - 写入"1"时，数据写入指令开始执行；执行过程中Bit 7为"0"；执行完毕Bit 7为"1"。

在数据写入指令的控制字节中，Bit 7用于表示指令执行的状态，写入"0"表示指令正在执行中，写入"1"表示指令执行已完成。Bit 6用于选择写入模式，写入"1"表示数据写入模式，写入"0"表示命令写入模式。其他位暂时保留，一般不使用。

（11）从CGRAM或DDRAM读出数据指令

二、使用方式

1. 显示字符的步骤

  1. 初始化LCD1602引脚，配置LCD1602的控制字节，如显示模式、清屏等；
  2. 发送数据或控制指令；
  3. 等待指令执行完成；
  4. 循环第2步；
  5. 完成显示。

2. 初始化过程

三、硬件及代码

1. 硬件连接

引脚说明：

  • VO：调节对比度

2. 代码实现

（1）GPIO初始化

c 复制代码 
void lcd1602_gpio_init(void){
    // 设置为输出
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_EN = 0;
    LCD1602_DATAPORT = 0;
}

（2）LCD1602初始化

c 复制代码 
void lcd1602_init(void){
    // 初始化IO口
    lcd1602_gpio_init();
    // 初始化lcd1602

    // 8位数据接口，2行显示，5*7点阵
    lcd1602_write_cmd(0x38);
    // 显示器开，光标关，光标闪烁关
    lcd1602_write_cmd(0x0c);
    // 光标右移
    lcd1602_write_cmd(0x06);
    // 清屏
    lcd1602_write_cmd(0x01);
}

（3）写入命令实现

c 复制代码 
void lcd1602_write_cmd(u8 cmd){
    // 使能
    LCD1602_EN = 0;
    // 写入命令
    LCD1602_RS = 0;
    // 写入模式
    LCD1602_RW = 0;
    // 数据口
    LCD1602_DATAPORT = cmd;
    delay_ms(1);
    // EN上升沿
    LCD1602_EN = 1;
    // 延时
    delay_ms(1);
    // EN下降沿
    LCD1602_EN = 0;
}

（4）写入数据实现

c 复制代码 
void lcd1602_write_data(u8 dat){
    // 使能
    LCD1602_EN = 0;
    // 写入数据
    LCD1602_RS = 1;
    // 写入模式
    LCD1602_RW = 0;
    // 数据口
    LCD1602_DATAPORT = dat;
    delay_ms(1);
    // EN上升沿
    LCD1602_EN = 1;
    // 延时
    delay_ms(1);
    // EN下降沿
    LCD1602_EN = 0;
}

（5）清屏函数

c 复制代码 
/**
* @brief 清屏
*/
void lcd1602_clear(void){
    lcd1602_write_cmd(0x01);
}

（6）写入字符串

c 复制代码 
/**
 * 向LCD1602显示器写入一个字符串
 * @param str 要写入的字符串，以null结尾
 */
void lcd1602_write_string(u8 x, u8 y, u8 *str){
    u8 addr;
    // 显示到第几个字符
    u8 i = 0;

    // 判断x,y变量的有效性
    if(x > 15 || y > 1){
        return;
    }
    // 第一行
    if (y == 0){
        addr = 0x80 + x;
    }else{
        addr = 0xc0 + x;
    }
    lcd1602_write_cmd(addr);
    while(*str){
        if(i > 15 && y==0){
            addr = 0xc0 + x;
            i=0;
						lcd1602_write_cmd(addr);
        }else if(i>15 && y ==1){
            break;
        }
        i++;
        lcd1602_write_data(*str++);
    }
}

（7）主函数main.c

c 复制代码 
#include "led_utils.h"
#include "ired_utils.h"
#include "segment_display_utils.h"
#include "uart_utils.h"
#include "lcd1602_utils.h"

/**
* @brief 主函数
*/
void main()
{
	// 关闭所有led
	led_all_off();
    // 速率 9600
    uart_init(0xfa);
    lcd1602_init();
    lcd1602_clear();
    lcd1602_write_string(0, 0, "Hello World! Who are you?");
	while(1)
	{
        
	}
}

本文代码开源地址：

https://gitee.com/xundh/learn51.git

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