【51单片机快速入门指南】6.1：LCD1602的八线、四线控制及自定义符号，完美兼容Proteus仿真

普中51-单核-A2
STC89C52
Windows 10 20H2
Proteus 8 Frofessional v8.9 SP2
Keil uVision V5.29.0.0
PK51 Prof.Developers Kit Version:9.60.0.0

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硬知识

       摘自《通用1602 液晶显示模块使用手册》、《液晶LCD1602（中文资料）—— ball 2010-5-13整理》

显示特性

       单5V电源电压，低功耗、长寿命、高可靠性
       内置192种字符（160个5x7点阵字符和32个5x10点阵字符）
       具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个5x8点阵字符或四个5x11点阵字符
       显示方式：STN、半透、正显
       驱动方式：1/16DUTY，1/5BIAS
       视角方向：6点
       背光方式：底部LED
       通讯方式：4位或8位并口可选
       标准的接口特性，适配MCS1和M6800系列MPU的操作时序。

接口定义

操作时序

写操作时序

读操作时序

寄存器

       本模块内部具有两个8位寄存器：指令寄存器（IR）和地址寄存器（DR），用户可以通过RS和R/W输入信号的组合选择指定的寄存器，进行相应的操作。下表中列出了组合选择方式。

       指令寄存器IR，内部存储DDRAM和CGRAM中的数据显示的指令代码和地址信息，只能由MPU对其执行写操作：
       数据寄存器DR，内部暂时存储MPU与模块内部DDRAM和CGRAM之间的传送数据，内部操作使DR与DDRAM或者CGRAM之间的数据传送自动进行：

忙标志位BF

       忙标志BF-1时，表明模块正在进行内部操作，此时不接受任何外部指令和数据。当Rs-0，RW-1以及E为高电平时，BF输出到DB7，每次操作之前最好先进行状态字检测，只有在确认BF-0之后，MPU才能访问模块

地址计数器（AC）

       AC地址计数器是DDRAM或者CGRAM的地址指针。随着IR中指令码的写入，指令码中携带的地址信息自动送入AC中，并行做出AC作为DDRAM的地址指针还是CGRAM的地址指针的选择。
       AC具有自动加1或者减1的功能。当DR与DDRAM或者CGRAM之间完成一次数据传后，AC自动会加1或减1，在RS=0，R/W=1且E为高电平时，AC的内容送到DB6 ~ DB0；

显示数据寄存器（DDRAM）

       DDRAM存储显示字符的字符码，其容量的大小决定着模块最多可显示的字符数目.DDRAM地址与LCD显示屏上的显示位置的对应关系如下：

       执行显示移位操作时，对应的DDRAM地址也发生移位，以每行16个字符的显示为例，移位前后的地址对应关系如下：

CGROM

       HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器CGROM（Character Generator ROM）中。在CGROM中，模块已经以8位二进制数的形式，生成了5x8点阵的字符字模组字符字模（一个字符对应一组字模），字符字模是与显示字符点阵相对应的8x8矩阵位图数据（与点阵行相对应的矩阵行的高三位为“0"），同时每一组字符字模都有一个由其在CGROM中存放地址的高八位数据组成的字符码对应。

CGRAM

       另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM（Character Generator RAM）
       就单屏结构的模块而言，字符码地址范围为00H ~ FFH，其中00H ~ 07H字符码与用户在CGRAM中生成的自定义图形字符的字模组相对应：至于双屏或者多屏结构的模块，由于各显示屏结构部分的工作分别由独立的使能信号E控制，因而各结构部分间字符的发生互不影响，每一显示屏结构部分的字符码地址范围为00H ~ FFH，其中00H ~ 07H字符码与用户在CGRAM中生成的自定义图形字符的字模组相对应。

指令

清屏指令

光标归位指令

进入模式设置指令

显示开关控制指令

设定显示屏或光标移动方向指令

功能设定指令

设定CGRAM地址指令

设定DDRAM地址指令

读取忙信号或AC地址指令

数据写入DDRAM或CGRAM指令

从 CGRAM或DDRAM读出数据的指令

示例程序

       stdint.h见【51单片机快速入门指南】1：基础知识和工程创建

LCD1602.c

#include 
#include "stdint.h"
#include "LCD1602.h"

//******************以下内容移植时需修改******************

void delay_ms(int i);

#define LCD1602_Port P0

sbit RS_Pin = P2 ^ 6;			//寄存器选择位，RS位
sbit WR_Pin = P2 ^ 5;			//读写选择位，RW
sbit EN_Pin = P2 ^ 7;			//使能信号位，E位

void LCD1602_Delay()
{
     
//主频快就加延时
}

void LCD1602_RS_H()
{
     
	RS_Pin = 1;
}

void LCD1602_RS_L()
{
     
	RS_Pin = 0;
}

void LCD1602_WR_H()
{
     
	WR_Pin = 1;
}

void LCD1602_WR_L()
{
     
	WR_Pin = 0;
}

void LCD1602_EN_H()
{
     
	EN_Pin = 1;
}

void LCD1602_EN_L()
{
     
	EN_Pin = 0;
}

void LCD1602_Write_Port(uint8_t Data)
{
     
#ifdef USE_4_Pin
	LCD1602_Port &= 0x0F;
	LCD1602_Port |= (Data << 4);
#else
	LCD1602_Port = Data;
#endif
}

uint8_t LCD1602_Read_Port()
{
     
#ifdef USE_4_Pin	//4线下好像没有意义
	return 0;
#else
	return LCD1602_Port;
#endif
}

//******************以上内容移植时需修改******************

unsigned char code LCD1602_DIY_Char[64]=	//8个自定义字符 地址为0x00~0x07
{
     
	0x02,0x04,0x0F,0x12,0x0F,0x0A,0x1F,0x02,//年
	0x0F,0x09,0x0F,0x09,0x0F,0x09,0x09,0x11,//月
	0x1F,0x11,0x11,0x1F,0x11,0x11,0x1F,0x00,//日
	0x16,0x09,0x08,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00,//℃
	0x00,0x11,0x0A,0x04,0x0A,0x11,0x00,0x00,//×
	0x00,0x04,0x00,0x1F,0x00,0x04,0x00,0x00,//÷
	0x00,0x0E,0x11,0x11,0x11,0x0A,0x1B,0x00,//Ω
	0x00,0x11,0x11,0x11,0x19,0x16,0x10,0x00,//μ
};

/*****************************************************
函数功能：判断液晶模块的忙碌状态
返回值：1: 忙碌; 0: 不忙
***************************************************/
uint8_t LCD1602_Busy_Test(void)
{
     
#ifdef USE_4_Pin
	delay_ms(2);
	return 0;
#else
	return ((LCD1602_Operation(0, 1, 0) & 0x80) && 1);
#endif
}

uint8_t LCD1602_Operation(uint8_t Cmd_Data_Flag, uint8_t Write_Read_Flag, uint8_t Data)
{
     
	if(Cmd_Data_Flag)
		LCD1602_RS_H();
	else
		LCD1602_RS_L();
	if(Write_Read_Flag)
		LCD1602_WR_H();
	else
		LCD1602_WR_L();
	LCD1602_Delay();		//给硬件反应时间
	if(Write_Read_Flag)
	{
     
		LCD1602_EN_H();
		LCD1602_Delay();	//给硬件反应时间
		Data = LCD1602_Read_Port();
	}
	else
	{
     
		LCD1602_EN_L();
		LCD1602_Write_Port(Data);
		LCD1602_Delay();	//给硬件反应时间
		LCD1602_EN_H();
		LCD1602_Delay();	//给硬件反应时间
	}
	LCD1602_EN_L();
	return Data;
}

/*****************************************************
函数功能：将一个字节写入液晶模块
入口参数：Byte 字节, Cmd_Data_Flag 0为命令, 1为数据
***************************************************/
void LCD1602_Write_Byte(uint8_t Byte, uint8_t Cmd_Data_Flag)
{
     
	while (LCD1602_Busy_Test());	//如果忙就等待
#ifdef USE_4_Pin
	LCD1602_Operation(Cmd_Data_Flag, 0, Byte >> 4);
	while (LCD1602_Busy_Test());
	LCD1602_Operation(Cmd_Data_Flag, 0, Byte & 0x0F);
#else
	LCD1602_Operation(Cmd_Data_Flag, 0, Byte);
#endif
}

void LCD1602_DIY_Char_Init(void)
{
     
	unsigned char i;
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Set_CGRAM_Addr, 0);	//开始写入你要显示的自定义字符、汉字代码	
	for(i = 0; i < 64; i++)
	{
     
		LCD1602_Write_Byte(LCD1602_DIY_Char[i], 1);	//开始写入你要显示的自定义字符、汉字代码
	}
}

/*****************************************************
函数功能：指定字符显示的实际地址
入口参数：row 行：0或1 col：列
***************************************************/
void LCD1602_Write_Address(uint8_t row, uint8_t col)
{
     
	if(row)
		LCD1602_Write_Byte(col | 0xc0, 0);	
	else
		LCD1602_Write_Byte(col | 0x80, 0);	//显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x"
}

void LCD1602_Write_Str(char *Str)
{
     
    while (*Str)						//检测字符串结束标志
    {
     
        LCD1602_Write_Byte(*Str++, 1);	//发送当前字符
    }
}

/*****************************************************
函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置
***************************************************/
void LCD1602_Init(void)
{
     
#ifdef USE_4_Pin
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Cursor_Return, 0);
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Config | LCD1602_4PIN | LCD1602_2Row | LCD1602_5X7, 0);
#else
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Config | LCD1602_8PIN | LCD1602_2Row | LCD1602_5X7, 0);
#endif
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Display_Switch | Display_Enable | Cursor_Enable | Cursor_Blink_Enable, 0);
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Cursor_Screen_Mode | Cursor_Right_Mode | Screen_Static_Mode, 0);
	LCD1602_DIY_Char_Init();
	LCD1602_Write_Byte(LCD1602_Clr, 0);	//清屏幕指令，将以前的显示内容清除
}

LCD1602.h

#ifndef LCD1602_H_
#define LCD1602_H_

#define USE_8_Pin
//#define USE_4_Pin

#ifdef USE_8_Pin
#ifdef USE_4_Pin
#error
#endif
#endif

#define LCD1602_Clr					0x01
#define LCD1602_Cursor_Return		0x02

#define LCD1602_Cursor_Screen_Mode	0x04
	#define Cursor_Left_Mode		0x00	
	#define Cursor_Right_Mode		0x02
	#define Screen_Static_Mode		0x00
	#define Screen_Right_Mode		0x01

#define LCD1602_Display_Switch		0x08
	#define Display_Disable			0x00
	#define Display_Enable			0x04
	#define Cursor_Disable			0x00
	#define Cursor_Enable			0x02
	#define Cursor_Blink_Disable	0x00
	#define Cursor_Blink_Enable		0x01

#define LCD1602_Cursor_Screen_Move	0x10
	#define Cursor_Left				0x00
	#define Cursor_Right			0x04
	#define Screen_Left				0x08
	#define Screen_Right			0x0c

#define LCD1602_Config				0x20
	#define LCD1602_4PIN			0x00
	#define LCD1602_8PIN			0x10
	#define LCD1602_1Row			0x00
	#define LCD1602_2Row			0x08
	#define LCD1602_5X7				0x00
	#define LCD1602_5X10			0x04

#define LCD1602_Set_CGRAM_Addr		0x40
#define LCD1602_Set_DDRAM_Addr		0x80

uint8_t LCD1602_Busy_Test(void);
uint8_t LCD1602_Operation(uint8_t Cmd_Data_Flag, uint8_t Write_Read_Flag, uint8_t Data);
void LCD1602_Write_Byte(uint8_t Byte, uint8_t Cmd_Data_Flag);
void LCD1602_Write_Address(uint8_t row, uint8_t col);
void LCD1602_Write_Str(char *Str);
void LCD1602_Init(void);

#endif

测试程序

四线和八线在LCD1602.h中控制

main.c

#include 
#include "intrins.h"
#include "stdint.h"
#include "LCD1602.h"

void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{
     
	unsigned char i, j;

	_nop_();
	i = 2;
	j = 199;
	do
	{
     
		while (--j);
	} while (--i);
}


void delay_ms(int i)
{
     
	while(i--)
		Delay1ms();
}

void main(void)
{
     
	char i;

	LCD1602_Init();
	LCD1602_Write_Address(0, 0);
	LCD1602_Write_Str("0123456789ABCDEF");
	LCD1602_Write_Address(1, 0);
	for(i = 0; i < 8; ++i)
		LCD1602_Write_Byte(i, 1);

	while(1)
	{
     	

	}
}

实验现象

仿真现象

需要注意的是，Proteus仿真时存储模式需设为Small才能正确显示，很神秘。

八线制

四线制