MCU-51：单片机LCD1602详解

一、LCD1602简介

LCD1602（Liquid Crystal Display）液晶显示屏是一种字符型液晶显示模块，可以显示ASCII码的标准字符和其它的一些内置特殊字符，还可以有8个自定义字符
显示容量：16×2个字符，每个字符为5*7点阵

1.1 显示原理

点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成。显示屏上64×16个显示单元与显示RAM区的1024字节相对应，每一字节的内容与显示屏上相应位置的亮暗对应。例如显示屏第一行的亮暗由RAM区的000H~00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，屏幕左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，屏幕右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H…，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，在屏幕的顶部显示一条由8条亮线和8条暗线组成的虚线。

字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字和符号等的点阵式LCD，常用16×1，16×2，20×2和40×2等的模块。一般的LCD1602字符型液晶显示器的内部控制器大部分为HD44780，能够显示英文字母、阿拉伯数字、日文片假名和一般性符号。

1.2 引脚及应用电路

1.3 技术参数

（1）显示容量：16×2个字符。
（2）芯片工作电压：4.5~5.5V。
（3）工作电流：2.0mA（5.0V）。
（4）模块最佳的工作电压：5.0V。
（5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm（宽×高）。

1.4 引脚功能

LCD1602采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明见下表

各引脚的功能介绍如下：
·引脚1：VSS为地电源。
·引脚2：VDD接5V正电源。
·引脚3：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”现象，使用时可以通过一个10kQ的电位器调整其对比度。
·引脚4：RS为寄存器选择脚，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
·引脚5：R/W为读/写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或显示地址；当RS为低电平，R/W为高电平时，可以读忙信号；当RS为高电平，R/W为低电平时，可以写入数据。
·引脚6：E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。
·引脚7~ 14：D0~D7为8位双向数据线。
·引脚15：背光源正极。
·引脚16：背光源负极。

1.5 指令集

LCD1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令

LCD1602液晶模块的读/写操作、显示屏和光标的操作都是通过指令编程来实现的（其中，1为高电平，0为低电平），分别介绍如下：
（1）指令1：清屏。指令码01H，光标复位到地址00H。
（2）指令2：光标复位。光标复位到地址00H。
（3）指令3：输入方式设置。其中，I/D表示光标的移动方向，高电平右移，低电平左移；S表示显示屏上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效，低电平表示无效。
（4）指令4：显示开关控制。其中，D用于控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示；C用于控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标；B用于控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
（5）指令5：光标或字符移位控制。其中，S/C表示在高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
（6）指令6：功能设置命令。其中，DL表示在高电平时为8位总线，低电平时为4位总线；N表示在低电平时为单行显示，高电平时双行显示；F表示在低电平时显示5×7的点阵字符，高电平时显示5×10的点阵字符。
（7）指令7：字符发生器RAM地址设置。
（8）指令8：DDRAM地址设置。
（9）指令9：读忙信号和光标地址。其中，BF为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平则表示不忙。
（10）指令10：写数据。
（11）指令11：读数据。

1.6 连接方式

LCD1602与单片机的连接有两种方式，一种是直接控制方式，另一种是所谓的间接控制方式。它们的区别只是所用的数据线的数量不同，其他都一样。

1.直接控制方式
LCD1602的8根数据线和3根控制线E，RS和R/W与单片机相连后即可正常工作。一般应用中只须往LCD1602中写入命令和数据，因此，可将LCD1602的R/W读/写选择控制端直接接地，这样可节省1根数据线。VO引脚是液晶对比度调试端，通常连接一个10kΩ的电位器即可实现对比度的调整；也可采用将一个适当大小的电阻从该引脚接地的方法进行调整，不过电阻的大小应通过调试决定。

2.间接控制方式
间接控制方式也称为四线制工作方式，是利用HD44780所具有的4位数据总线的功能，将电路接口简化的一种方式。为了减少接线数量，只采用引脚DB4~DB7与单片机进行通信，先传数据或命令的高4位，再传低4位。采用四线并口通信，可以减少对微控制器I/O的需求，当设计产品过程中单片机的I/O资源紧张时，可以考虑使用此方法。

二、时序图

2.1 写时序

2.2 读时序

三、代码演示

3.1 LCD1602.c

#include 

//引脚定义
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_E=P2^7;
#define LCD_DataPort P0

/**
  * @brief  LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Delay()		//@12.000MHz 1ms
{
	unsigned char i, j;

	i = 2;
	j = 239;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

/**
  * @brief  LCD1602写命令
  * @param  Command 要写入的命令
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
	LCD_RS=0;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Command;
	LCD_E=1;
	LCD_Delay();
	LCD_E=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602写数据
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
	LCD_RS=1;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Data;
	LCD_E=1;
	LCD_Delay();
	LCD_E=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602初始化函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Init(void)
{
	LCD_WriteCommand(0x38);
	LCD_WriteCommand(0x0C);
	LCD_WriteCommand(0x06);
	LCD_WriteCommand(0x01);
}

/**
  * @brief  LCD1602设置光标位置
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
	if(Line==1)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
	}
	else
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1)+0x40);
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置上显示一个字符
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @param  Char 要显示的字符
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned char Char)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	LCD_WriteData(Char);
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  String 要显示的字符串
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned char *String)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=0;String[i]!='\0';i++)
	{
		LCD_WriteData(String[i]);
	}
}

/**
  * @brief  返回值=X的Y次方
  */
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++)
	{
		Result*=X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~65535
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData('0'+Number/LCD_Pow(10,i-1)%10);
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	unsigned int Number1;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	if(Number>=0)
	{
		LCD_WriteData('+');
		Number1=Number;
	}
	else
	{
		LCD_WriteData('-');
		Number1=-Number;
	}
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData('0'+Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10);
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~4
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	unsigned char SingleNumber;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
		if(SingleNumber<10)
		{
			LCD_WriteData('0'+SingleNumber);
		}
		else
		{
			LCD_WriteData('A'+SingleNumber-10);
		}
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData('0'+Number/LCD_Pow(2,i-1)%2);
	}
}

3.2 示例

#include 
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"

void main()
{
	LCD_Init();						//LCD初始化
	LCD_ShowChar(1,1,'A');			//在1行1列显示字符A
	LCD_ShowString(1,3,"Hello");	//在1行3列显示字符串Hello
	LCD_ShowNum(1,9,66,2);			//在1行9列显示数字66，长度为2
	LCD_ShowSignedNum(1,12,-88,2);	//在1行12列显示有符号数字-88，长度为2
	LCD_ShowHexNum(2,1,0xA5,2);		//在2行1列显示十六进制数字0xA5，长度为2
	LCD_ShowBinNum(2,4,0xA5,8);		//在2行4列显示二进制数字0xA5，长度为8
	LCD_ShowChar(2,13,0xDF);		//在2行13列显示编码为0xDF的字符
	LCD_ShowChar(2,14,'C');			//在2行14列显示字符C
	while(1)
	{
	}
}

注意：一定要看

千万不要直接复制代码，因为是模块化编写，模块的代码没有往上复制（模块的代码在以往的文章中可以找到），大家一定要自己动手，跟着视频学！！！！！