【嵌入式模块】LCD1602&LCD12864

前言

  作为最为常见的显示模块LCD1602和LCD12864常常会被用来调试，也曾遇到用LCD作为显示器显示传感器测量结果的小项目，这篇博客简单总结一下LCD的使用。

一个小问题

如何判断自己拿的是不是带字库的LCD？

• 找到型号，看数据手册
• 如果没有找到数据手册，可以看看模块背后有几个芯片，有说三个芯片（三坨黑色的东西）就是带字库的，两个芯片就是不带字库的。
• 看引脚：有说如果有PSB引脚的为带字库的，不带字库的有两个CS1和CS2引脚，用来选择左右半屏的。

  我之前一直以为1602和12864是一样的，只是屏幕大小的区别，但后来发现，其实使用方法上也不一样，12864具有串行数据传输的功能，而1602只能使用并行数据传输。

LCD1602

参考链接

• LCD1602液晶显示屏的入门级应用（一）- CSDN
• lcd1602使用手册，LCD1602的使用详解 - 电子发烧友
• LCD1602液晶使用介绍–（完整版）- CSDN

引脚定义

  先来看看1602的引脚定义，如下图所示：

  使用时，将VDD、BLA接5V电源，VSS、BLK接地，VL接一个0-5V的电压信号，其大小会影响实际显示效果，需要根据实际情况调整。

  信号方面，RS、R/W、E为控制信号，D0~D7为数据传输引脚，用来输入或输出指令（状态）和数据。

操作时序

读操作时序

写操作时序

时序参数：

总结来说：

其中，读取到的状态字定义如下：

指令介绍

  除显示数据的传输外，LCD1602的使用就是靠写入不同的指令来实现，其指令总结如下：


初始化的顺序：

51程序示例

#include    //包含头文件

#define uint unsigned int  //预定义
#define uchar unsigned char 

sbit rs=P2^6;    //1602的数据/指令选择控制线 
sbit rw=P2^5;        //1602的读写控制线 
sbit en=P2^7;        //1602的使能控制线 
/*P0口接1602的D0~D7*/ 
uchar code table[]="1234";             //要显示的内容放入数组table
void delay(uint n)       //延时函数                       
{ 
    uint x,y;  
    for(x=n;x>0;x--) 
        for(y=110;y>0;y--); 
} 
void lcd_wcom(uchar com)  //1602写命令函数                 
{ 
    rs=0;            //选择指令寄存器 
    rw=0;            //选择写 
    P0=com;            //把命令字送入P2 
    delay(5);            //延时一小会儿，让1602准备接收数据 
    en=1;           //使能线电平变化，命令送入1602的8位数据口 
    en=0; 
} 
void lcd_wdat(uchar dat)        //1602写数据函数       
{ 
    rs=1;        //选择数据寄存器 
    rw=0;        //选择写 
    P0=dat;        //把要显示的数据送入P2 
    delay(5);        //延时一小会儿，让1602准备接收数据 
    en=1;        //使能线电平变化，数据送入1602的8位数据口 
    en=0; 
} 
void lcd_init()              //1602初始化函数       
{ 
    lcd_wcom(0x38);       //8位数据，双列，5*7字形       
    lcd_wcom(0x0c);      //开启显示屏，关光标，光标不闪烁 
    lcd_wcom(0x06);    //显示地址递增，即写一个数据后，显示位置右移一位 
    lcd_wcom(0x01);    //清屏 
} 
void main()            //主函数 
{     
    uchar m=0; 
    lcd_init();       //液晶初始化 
    lcd_wcom(0x80);   //显示地址设为80H（即00H，）上排第一位       
    for(m=0;m<4;m++)     //将table[]中的数据依次写入1602显示 
    {
    	lcd_wdat(table[m]);           
        delay(200); 
    } 
    while(1);        //动态停机 
} 

显示汉字或自定义字符

  根据上面判断显示模块是否带字库的方法，我们可以发现1602只有两个芯片，即不带字库，那有没有办法可以显示汉字和自定义的字符呢？还真有。
  在LCD1602模块中，不同位置显示的字符实际上是来自于DDRAM中不同地址的数据，在某个位置显示内容即在对应地址的DDRAM中写入数据。因此，这样显示出来的数据都是其自带的数据，也就是ASCII中的字符。
  除此之外，LCD1602模块中还有CGRAM和CGROM两个储存位置。其中CGROM可以看作是储存ASCII字库的位置，不能更改，掉电信息不消失。而CGRAM可随机读写，有8个字节的空间，用来存放自定义字符的代码。
  仔细观察LCD1602的显示背景可以发现，它所有显示的内容都是在一个5x8的点阵中显示的，而且最底下那行没有使用，即5x7点阵，这也是关于LCD显示的指令中5x7点阵的来源。
  因此，如果需要显示自定义的字符，那就需要将设置5x8点阵的数据传递给LCD显示模块，如下图就是一个自定义的°C的符号：

  其中，每一行对应一个8位的数据（高三位没有使用，固定为0），一共需要8个数据，正好可以放在CGRAM中。因此，显示自定义字符时，首先要在CGRAM中写入字符代码，然后再设置CGRAM中的数据传输到DDRAM的位置。其中，写入CGRAM的指令如下图所示：

  注意：上图为12864的CGRAM指令格式，而1602的CGRAM的地址只有从000~111共8个地址为有效地址，对应指令为0x40 ~ 0x47。

概况来说，这三者之间的关系大概如下所示

其51程序如下所示：

#include    //包含头文件

#define uint unsigned int  //预定义
#define uchar unsigned char 

sbit rs=P2^6;    //1602的数据/指令选择控制线 
sbit rw=P2^5;        //1602的读写控制线 
sbit en=P2^7;        //1602的使能控制线 
/*P0口接1602的D0~D7*/ 
uchar code table[]={0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00};             //要显示的内容放入数组table
void delay(uint n)       //延时函数                       
{ 
    uint x,y;  
    for(x=n;x>0;x--) 
        for(y=110;y>0;y--); 
} 
void lcd_wcom(uchar com)  //1602写命令函数                 
{ 
    rs=0;            //选择指令寄存器 
    rw=0;            //选择写 
    P0=com;            //把命令字送入P2 
    delay(5);            //延时一小会儿，让1602准备接收数据 
    en=1;           //使能线电平变化，命令送入1602的8位数据口 
    en=0; 
} 
void lcd_wdat(uchar dat)        //1602写数据函数       
{ 
    rs=1;        //选择数据寄存器 
    rw=0;        //选择写 
    P0=dat;        //把要显示的数据送入P2 
    delay(5);        //延时一小会儿，让1602准备接收数据 
    en=1;        //使能线电平变化，数据送入1602的8位数据口 
    en=0; 
} 
void lcd_init()              //1602初始化函数       
{ 
    lcd_wcom(0x38);       //8位数据，双列，5*7字形       
    lcd_wcom(0x0c);      //开启显示屏，关光标，光标不闪烁 
    lcd_wcom(0x06);    //显示地址递增，即写一个数据后，显示位置右移一位 
    lcd_wcom(0x01);    //清屏 
} 
void main()            //主函数 
{     
    uchar m; 
    lcd_init();       //液晶初始化 

    lcd_wcom(0x40);//设定CGRAM地址，把自定义字符存储进去     

    for(m=0;m<8;m++)     //将table[]中的数据依次写入1602显示 
    { 
	    lcd_wdat(table[m]);           
	    delay(200); 
    } 

    lcd_wcom(0x85);   //显示地址设为85H，上排中间位

    lcd_wdat(0);

    while(1);        //动态停机 
} 

  需要注意：在最后写入自定义字符时，还写入了一个0，我的理解是，这一步的就是正常的写入显示内容的指令，但没有从D0~D7引脚输入数据，模块就自动调用CGRAM中的数据，这个0不能换成其他任何数据！
  经过测试发现，如果要显示两个不同的自定义字符很有可能会发生冲突的情况，显示效果较差。

LCD12864

引脚定义

  对于LCD12864，有两种工作模式，串行和并行，当PSB引脚为低电平时，其工作在串行模式下，此时其通信模式类似于SPI，靠三根引脚CS（片选）、SID（数据输入端）、CLK（时钟输入端） 来进行通信，因此其数据传输端口DB0~DB7无效；当PSB引脚为高电平时，其工作在并行模式下，此时RS（CS）、R/W（SID）、E（CLK） 为控制信号输入端，DB0~DB7为数据输入输出端。
  因此，串行和并行方式下使用的引脚也不相同，如下图所示：

  其中，由于并行引脚工作方式与LCD1602十分接近，而且目前串行操作更加流行，因此这里只介绍串行控制方法，并行控制方法可以参考1602

指令集

  在LCD12864中，具有两套指令：基本指令和扩展指令，选择哪一套指令可以通过输入指令来选择，指令具体如下所示：



初始化流程

  可以对照上述指令表根据自己的需要来设置。

串行工作时序图

  这张图需要仔细看。首先是CS信号，在传输数据时必须为高电平，如果不需要考虑那么多的话，可以直接连接VCC，使其始终有效。
  然后是SCLK信号，仔细观察可以发现，在SCLK上升沿产生数据传输，即SCLK上升沿之前要把数据准备好。
  最后是SID信号，从图中可以看出，每次传输一个字节的数据，需要24个时钟，即传输3个字节。其中第一个字节为选择传输数据还是传输指令，第二个字节为数据字节的高4位加4个0，第三个字节为数据字节的低4位加4个0。

51例程

#include "LCD.h"

void delay_us(uint8_t time)
{
	time *= 0.9;   //晶振为11.0592MHz
	while(time--);
}

void delay_ms(uint8_t times)
{
	while(times--)
	{
		delay_us(1000);
	}
}

void send_byte(uint8_t byte)
{
	uint8_t i;
	for(i=0; i<8; i++)
	{
		if((byte << i) & 0x80)  //从最高位开始
		{
			LCD_SID = 1;
		}
		else
		{
			LCD_SID = 0;
		}
		LCD_SCK = 0;
//		delay_us(5);
		LCD_SCK = 1;
	}
}

void write_cmd(unsigned char cmdcode)
{
//	delay_ms(1);
    send_byte(0xf8);    //告诉12864接下来传送指令
    send_byte(cmdcode & 0xf0);     //先传输高4位
    send_byte((cmdcode << 4) & 0xf0);  //后传输低4位
//    delay_us(100);       //延时待数据写入
}

void write_data(unsigned char Dispdata)
{
//	delay_ms(1);
    send_byte(0xfa);         //告诉12864接下来传送数据
    send_byte(Dispdata & 0xf0);   //先传输高4位
    send_byte((Dispdata << 4) & 0xf0);  //后传输低4位
//    delay_us(100);       //延时待数据写入
}

void LCD_Init(void)
{
    delay_ms(200);     //等待液晶自检，延时50ms
    write_cmd(0x30);   //基本指令操作，8bit
//    delay_us(150);    //延时137us以上
    write_cmd(0x0c);  //显示开关闭光标
//    delay_us(110);    //延时100us以上
    write_cmd(0x01);  //清屏
    delay_ms(100);     //清屏后等待一段时间实现稳定
//	write_cmd(0x06);
}

void write_str(char *s)
{
//    while(*s > 0)
//    {
//        write_data(*s);
//        s++;
//        delay_ms(5);
//    }
	unsigned char  i = 0;  
    while(s[i]!='\0')  
    {   
        write_data(s[i]);  
        i++;  
        delay_ms(5);  
    }  
}

void write_title(void)
{
    write_cmd(0x80);    //第一行首位
    write_str("距离为");
    write_cmd(0x90);    //第二行首位
    write_str("速度为");
    write_cmd(0x88);    //第三行首位
    write_str("角度为");
    write_cmd(0x98);    //第四行首位
    write_str("加速度为");
    delay_ms(50);
}

  上述例程中有一点需要注意：由于Keil_C51的编译器太垃圾，经过测试，传输字符串函数中的指针部分无法识别，对应那被注释掉的部分代码。

问题与解决

  在调试上面那部分代码时，发现一个很严重的问题，那就是LCD12864一旦显示中文，总是显示乱码。
  在网上查找资料时发现，有说Keil缺少某一个文件的，需要把它添加到根目录下的bin文件夹中，但我试了并不管用；还有说需要把Keil中含有中文字符的代码文件转换为ASCII编码格式的文件，这一点我也试了【而且不知道ASCII是个什么编码格式】，并不管用。
  但第二种方法启发了我，我试着将我的Keil编码格式改为GB2312【原来为了更好看的字体改为了UTF-8】，然后通过Notepads将文件以GB2312编码格式保存，意外发现问题已经解决！

高阶应用：显示自定义字符

  和1602一样，12864中也具备显示自定义字符的功能，而且使用方法也非常类似，也是向CGRAM中写入自定义字符的代码，然后再写入到DDRAM，从而显示出来。
  值得一提的是，12864中的CGRAM有4组16x16的空间，共128个字节，可以显示4个16x16的自定义汉字或符号。其指令如下图所示：

  参考指令表可以得出：该四个汉字的指令地址为0x40~0x4F、0x50 ~ 0x5F、0x60 ~ 0x6F、0x70 ~ 0x7F，配合取模软件，即可得到自定义的字符，其中，每一行的16位拆分为高8位和低8位，两个字节，然后开启下一行。