單片機(jī)之LCD顯示原理

1、5.自制單片機(jī)之五LCD1602的驅(qū)動(dòng)LCD1602已很普遍了，具體介紹我就不多說了，市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，定義如下表所示： 字符型LCD的引腳定義HD44780內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表：也就是說想要

2、在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)A字,就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼就行了。但具體的寫入是要按LCD模塊的指令格式來進(jìn)行的，后面我會(huì)說到的。那么一行可有40個(gè)地址呀？是的，在1602中我們就用前16個(gè)就行了。第二行也一樣用前16個(gè)地址。對(duì)應(yīng)如下： DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系我們知道文本文件中每一個(gè)字符都是用一個(gè)字節(jié)的代碼記錄的。一個(gè)漢字是用兩個(gè)字節(jié)的代碼記錄。在PC上我們只要打開文本文件就能在屏幕上看到對(duì)應(yīng)的字符是因?yàn)樵诓僮飨到y(tǒng)里和BIOS里都固化有字符字模。什么是字模？就代表了是在點(diǎn)陣屏幕上點(diǎn)亮和熄滅的信息數(shù)據(jù)。例如“A”字的字模： 01110 10001

3、10001 10001 11111 10001 10001上圖左邊的數(shù)據(jù)就是字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“”代表0，用“”代表1。看出是個(gè)“A”字了嗎？在文本文件中“A”字的代碼是41H，PC收到41H的代碼后就去字模文件中將代表A字的這一組數(shù)據(jù)送到顯卡去點(diǎn)亮屏幕上相應(yīng)的點(diǎn)，你就看到“A”這個(gè)字了。剛才我說了想要在LCD1602屏幕的第一行第一列顯示一個(gè)A字,就要向DDRAM的00H地址寫入“A”字的代碼41H就行了，可41H這一個(gè)字節(jié)的代碼如何才能讓LCD模塊在屏幕的陣點(diǎn)上顯示“A”字呢？同樣，在LCD模塊上也固化了字模存儲(chǔ)器，這就是CGROM和CGRAM。HD44780內(nèi)置了192個(gè)常用

4、字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有8個(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖說明了CGROM和CGRAM與字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從上圖可以看出，“A”字的對(duì)應(yīng)上面高位代碼為0100，對(duì)應(yīng)左邊低位代碼為0001，合起來就是，也就是41H?？梢娝拇a與我們PC中的字符代碼是基本一致的。因此我們?cè)谙駾DRAM寫C51字符代碼程序時(shí)甚至可以直接用P1A這樣的方法。PC在編譯時(shí)就把“A”先轉(zhuǎn)為41H代碼了。字符代碼0x000x0F為用戶自定義的字符圖形RAM(對(duì)于5X8點(diǎn)陣的字符，

5、可以存放8組，5X10點(diǎn)陣的字符，存放4組)，就是CGRAM了。后面我會(huì)詳細(xì)說的。0x200x7F為標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼，0xA00xFF為日文字符和希臘文字符，其余字符碼(0x100x1F及0x800x9F)沒有定義。那么如何對(duì)DDRAM的內(nèi)容和地址進(jìn)行具體操作呢，下面先說說HD44780的指令集及其設(shè)置說明，請(qǐng)瀏覽該指令集，并找出對(duì)DDRAM的內(nèi)容和地址進(jìn)行操作的指令。共11條指令：1. 清屏指令功能： 清除液晶顯示器，即將DDRAM的內(nèi)容全部填入空白的ASCII碼20H; 光標(biāo)歸位，即將光標(biāo)撤回液晶顯示屏的左上方; 將地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)為0。2. 光標(biāo)歸位指令 功能： 把光標(biāo)撤回到顯

6、示器的左上方; 把地址計(jì)數(shù)器(AC)的值設(shè)置為0; 保持DDRAM的內(nèi)容不變。 3.進(jìn)入模式設(shè)置指令功能：設(shè)定每次定入1位數(shù)據(jù)后光標(biāo)的移位方向，并且設(shè)定每次寫入的一個(gè)字符是否移動(dòng)。參數(shù)設(shè)定的 情況如下所示： 位名 設(shè)置 I/D 0=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)左移 1=寫入新數(shù)據(jù)后光標(biāo)右移 S 0= 動(dòng) 1=寫入新數(shù)據(jù)后顯示屏整體右移1個(gè)字符4.顯示開關(guān)控制指令功能：控制顯示器開/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉以及光標(biāo)是否閃爍。參數(shù)設(shè)定的情況如下： 位名 設(shè)置 D 0=顯示功能關(guān) 1=顯示功能開 C 0=無光標(biāo) 1=有光標(biāo) B 0=光標(biāo)閃爍 1=光標(biāo)不閃爍5.設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向指令功能：使光標(biāo)移位或使整個(gè)顯示屏

7、幕移位。參數(shù)設(shè)定的情況如下： S/C R/L 設(shè)定情況 0 0 光標(biāo)左移1格，且AC值減1 0 1 光標(biāo)右移1格，且AC值加1 1 0 顯示器上字符全部左移一格，但光標(biāo)不動(dòng) 1 1 顯示器上字符全部右移一格，但光標(biāo)不動(dòng)6.功能設(shè)定指令功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。參數(shù)設(shè)定的情況如下： 位名 設(shè)置 DL 0=數(shù)據(jù)總線為4位 1=數(shù)據(jù)總線為8位 N 0=顯示1行 1=顯示2行 F 0=57點(diǎn)陣/每字符 1=510點(diǎn)陣/每字符7.設(shè)定CGRAM地址指令功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址。8.設(shè)定DDRAM地址指令功能：設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址。9.讀取忙信號(hào)或AC

8、地址指令功能： 讀取忙碌信號(hào)BF的內(nèi)容，BF=1表示液晶顯示器忙，暫時(shí)無法接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令; 當(dāng)BF=0時(shí)，液晶顯示器可以接收單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)或指令; 讀取地址計(jì)數(shù)器(AC)的內(nèi)容。10.數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令一覽功能： 將字符碼寫入DDRAM，以使液晶顯示屏顯示出相對(duì)應(yīng)的字符; 將使用者自己設(shè)計(jì)的圖形存入CGRAM。11.從CGRAM或DDRAM讀出數(shù)據(jù)的指令一覽功能：讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容?；静僮鲿r(shí)序：讀狀態(tài) 輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：DB0DB7=狀態(tài)字寫指令 輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0DB7=指令碼 輸出：無讀數(shù)據(jù)

9、 輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：DB0DB7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無看了那么多是不是有些暈？我也是啊，不過慢慢理解還是沒問題的。實(shí)際上面說了那么多具體怎么操作我還是沒會(huì)??？好!咱就簡(jiǎn)單點(diǎn)。舉個(gè)實(shí)例，就在LCD1602屏幕上第一行第一列顯示個(gè)“A”字。1.先初始化。（老大！好像上面沒初始化這條指令?。。?先別拿東西扔我，說明書上是這么說的。也就先寫入些指令。/先定義接口# include /* P1-DB0DB7 P2.0-RS P2.1-RW P2.2-E*/# define LCD_DB P1 sbit LCD_RS=P2

10、0; sbit LCD_RW=P21; sbit LCD_E=P22;/*定義函數(shù)*/# define uchar unsigned char# define uint unsigned intvoid LCD_init(void);/初始化函數(shù)void LCD_write_command(uchar command);/寫指令函數(shù)void LCD_write_data(uchar dat);/寫數(shù)據(jù)函數(shù)void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat);/在某個(gè)屏幕位置上顯示一個(gè)字符,X（0-16),y(1-2)/void LCD_check_busy

11、(void);/檢查忙函數(shù)。我沒用到此函數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^率極低。void delay_n40us(uint n);/延時(shí)函數(shù)/*/*初始化函數(shù)*void LCD_init(void)LCD_write_command(0x38);/設(shè)置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x0c);/整體顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍LCD_write_command(0x06);/設(shè)定輸入方式，增量不移位LCD_write_command(0x01);/清除屏幕顯示delay_n40us(100);/實(shí)踐證明，我的LCD1602上，用for循環(huán)200次就能可靠完成清屏指令。/*/*寫指令函數(shù)*voi

12、d LCD_write_command(uchar dat)LCD_DB=dat;LCD_RS=0;/指令LCD_RW=0;/寫入LCD_E=1;/允許LCD_E=0;delay_n40us(1);/實(shí)踐證明，我的LCD1602上，用for循環(huán)1次就能完成普通寫指令。/*/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*void LCD_write_data(uchar dat)LCD_DB=dat;LCD_RS=1;/數(shù)據(jù)LCD_RW=0;/寫入LCD_E=1;/允許LCD_E=0;delay_n40us(1);/*/*顯示一個(gè)字符函數(shù)*void LCD_disp_char(uchar x,uchar y,uchar dat

13、)uchar address;if(y=1) address=0x80+x;else address=0xc0+x;LCD_write_command(address);LCD_write_data(dat);/*/*檢查忙函數(shù)*void LCD_check_busy() /實(shí)踐證明，在我的LCD1602上，檢查忙指令通過率極低，以 /至于不能正常使用LCD。因此我沒有再用檢查忙函數(shù)。而使do /用了延時(shí)的方法，延時(shí)還是非常好用的。我試了一下，用 LCD_E=0; /for循環(huán)作延時(shí)，普通指令只要1次循就可完成。清屏指令 LCD_RS=0; /要用200次循環(huán)便能完成。 LCD_RW=1; L

14、CD_DB=0xff; LCD_E=1; while(LCD_DB7=1);*/*延時(shí)函數(shù)*void delay_n40us(uint n) uint i; uchar j; for(i=n;i0;i-) for(j=0;j2;j+); /在這個(gè)延時(shí)循環(huán)函數(shù)中我只做了2次循環(huán)， /實(shí)踐證明我的LCD1602上普通的指令只需1次循環(huán)就能可靠完成。/*/*主函數(shù)*void main(void) LCD_init(); LCD_disp_char(0,1,A); while(1);/*具體電路的制作是很簡(jiǎn)單的，就接了兩個(gè)電阻，一個(gè)是10歐姆的背光限流電阻，另一個(gè)是2K的LCD極板電壓調(diào)節(jié)電阻。這兩個(gè)

15、電阻的阻值怎么定呢？背光比較簡(jiǎn)單，它就相當(dāng)于在后面接了幾個(gè)發(fā)光二極管，任何時(shí)候你只要在15、16腳串上個(gè)100歐的電位器接上電源，調(diào)節(jié)電位器，覺得亮度合適。此時(shí)的阻值便可。LCD液晶極板驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)節(jié)電阻的確定就稍微麻煩一點(diǎn)。在各數(shù)據(jù)線，控制線接好關(guān)通上電源的前提下在第3腳(VEE)和地之間接一個(gè)10K的電位器。調(diào)節(jié)電位器。當(dāng)3腳電壓高時(shí)為全亮，電壓為0時(shí)為全暗(液晶全顯示為黑塊)。你用電位器把屏幕從全暗剛好調(diào)到變亮。這時(shí)便可調(diào)試程序。待屏幕能正確顯示后再細(xì)調(diào)電位器，使對(duì)比度合適。這時(shí)的阻值便可確定，然后換成等值的固定電阻焊上便可。我們接著上次的系統(tǒng)板制做：新買的1602LCD，20元，貴不？反

16、面：組裝后： 具體電路圖： 接口說明： 運(yùn)行：用戶自定義字符的應(yīng)用：我們從CGROM表上可以看到，在表的最左邊是一列可以允許用戶自定義的CGRAM，從上往下看著是16個(gè)，實(shí)際只有8個(gè)字節(jié)可用。它的字符碼是這8個(gè)地址，表的下面還有8個(gè)字節(jié)，但因?yàn)檫@個(gè)CGRAM的字符碼規(guī)定02位為地址，3位無效，47全為零。因此CGRAM的字符碼只有最后三位能用也就是8個(gè)字節(jié)了。等效為0000X111，X為無效位，最后三位為000111共8個(gè)。如果我們要想顯示這8個(gè)用戶自定義的字符，操作方法和顯示CGROM的一樣，先設(shè)置DDRAM位置，再向DDRAM寫入字符碼，例如“A”就是41H?，F(xiàn)在我們要顯示CGRAM的第一

17、個(gè)自定義字符，就向DDRAM寫入B(00H),如果要顯示第8個(gè)就寫入(08H),簡(jiǎn)單吧！好！現(xiàn)在我們來看怎么向這八個(gè)自定義字符寫入字模。有個(gè)設(shè)置CGRAM地址的指令大家還記得嗎？趕快再找出來看看。從這個(gè)指令可以看出指令數(shù)據(jù)的高2位已固定是01，只有后面的6位是地址數(shù)據(jù)，而這6位中的高3位就表示這八個(gè)自定義字符，最后的3位就是字模數(shù)據(jù)的八個(gè)地址了。例如第一個(gè)自定義字符的字模地址為八個(gè)地址。我們向這8個(gè)字節(jié)寫入字模數(shù)據(jù)，讓它能顯示出“”地址：數(shù)據(jù)： 圖示: 下面我們寫一段程序讓這8個(gè)自定義字符顯示出一個(gè)心的圖案：# include unsigned char table1=0x03,0x07,0x

18、0f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f, 0x18,0x1E,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f, 0x07,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f, 0x10,0x18,0x1c,0x1E,0x1E,0x1E,0x1E,0x1E, 0x0f,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x0f,0x07,0x01, 0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1f,0x1c,0x18,0x00, 0x1c,0x18,0x10,0x00,0x00,

19、0x00,0x00,0x00;/心圖案unsigned char table=0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00;/字符 #define CLEARSCREEN LCD_write_command(0x01)/*定義接口*/#define LCDIO P2sbit LCD1602_RS=P30;sbit LCD1602_RW=P31;sbit LCD1602_EN=P32;/*定義函數(shù)*/void LCD_write_command(unsigned char command);/寫入指令函數(shù)void LCD_write_dat(unsigned c

20、har dat);/寫入數(shù)據(jù)函數(shù)void LCD_set_xy( unsigned char x, unsigned char y );/設(shè)置顯示位置函數(shù)void LCD_dsp_char( unsigned x,unsigned char y,unsigned char dat);/顯示一個(gè)字符函數(shù)void LCD_dsp_string(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char *s);/顯示字符串函數(shù)void LCD_init(void);/初始化函數(shù)void delay_nms(unsigned int n);/延時(shí)函數(shù)/*/*初始化函數(shù)

21、*/void LCD_init(void) CLEARSCREEN;/clear screen LCD_write_command(0x38);/set 8 bit data transmission mode LCD_write_command(0x0c);/open display (enable lcd display)LCD_write_command(0x80);/set lcd first display address CLEARSCREEN;/clear screen/*/*寫指令函數(shù)*/void LCD_write_command(unsigned char command)

22、 LCDIO=command; LCD1602_RS=0; LCD1602_RW=0; LCD1602_EN=0; LCD1602_EN=1; delay_nms(10);/*/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void LCD_write_dat(unsigned char dat)LCDIO=dat;LCD1602_RS=1;LCD1602_RW=0;LCD1602_EN=0;delay_nms(1);LCD1602_EN=1;/*/*設(shè)置顯示位置*/void LCD_set_xy( unsigned char x, unsigned char y )unsigned char address;if (y = 1) address = 0x80 + x;else address =0xc0+ x;LCD_write_command(address); /*/*顯示一個(gè)字符*/void LCD_dsp_char( unsigned x,unsigned char y,unsigned char dat)LCD_set_xy( x, y ); LCD_write_dat(dat);/*/*顯示字符串函數(shù)*/void