一文读懂使用STM32驱动 LCD1602 液晶显示屏（基于Mbed Studio平台）
索引
- 一、总览
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- 1.1 简介
- 1.2 LCD1602主要参数
- 二、管脚介绍
- 三、时序图
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- 3.1 写操作时序
- 3.2 读操作时序
- 3.3 时序时间参数
- 四、命令与数据（以使用4位数据模式为例）
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- 4.1 前期准备
- 4.2 写入命令
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- ——命令表
- 4.3 写入数据
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- ——字模库
- 五、模块化编程（以使用4位数据模式为例）
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- 5.1 基础函数
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- 5.1.1 触发发送函数【void toggle_enable()】
- 5.1.2 检测忙函数【void LCD_Check_Busy()】
- 5.2 封装使用函数
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- 5.2.1 写入命令函数【void display_to_COM(char value)】
- 5.2.2 写入数据函数【void display_to_LCD(char value)】
- 5.2.3 初始化函数【void LCD_init()】
- 5.3 头文件 LCD.h
- 六、参考资料
一、总览
1.1 简介
LCD (Liquid Crystal Display) 液晶显示屏是一种广泛使用的一种字符型液晶显示模块。其中型号1602表示每行显示16个字符、一共2行。LCD1602相比于OLED最大的好处就是不用使用SPI或I2C等任何通信协议，而是由mbed直接将命令传给LCD从而实现控制。
1.2 LCD1602主要参数
LCD1602主要参数如下：
- 显示字符：16×2个字符；
- 工作电压：4.5 ~ 5V；
- 工作电流：2.0mA；
- 工作温度：-20°C~70°C；
- 模块最佳工作电压：5.0V；
- 单个字符尺寸：2.95mm×4.35mm（Width×Height）；
- 引脚：16脚；
先看看长啥样：
二、管脚介绍
LCD1602一共有16个管脚，分别是VSS, VDD, V0(VL), RS, RW(R/W), E, D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, A(BLA), K(BLK)。
各引脚功能如下：
| 引脚号 | 引脚名称 | 功能 | 电源连接 |
|---|---|---|---|
| 1 | VSS | 电源地（接地） | 0V |
| 2 | VDD | 电源正极 | 5V |
| 3 | V0 | 液晶显示偏压(调节对比度)，高电平时对比度最弱，低电平时对比度最高，可以通过外接电位器调整对比度 | 0V |
| 4 | RS | 数据/命令选择（选择写入命令还是数据），高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器 | / |
| 5 | R/W | 读/写选择（选择读出还是写入） | *0V |
| 6 | E | 使能信号 (ENABLE)，由高电平跳变为低电平时，液晶模块读入并执行命令 | / |
| 7 | D0 | 低位双向数据传输线 | / |
| 8 | D1 | 低位双向数据传输 | / |
| 9 | D2 | 低位双向数据传输 | / |
| 10 | D3 | 低位双向数据传输 | / |
| 11 | D4 | 高位双向数据传输 | / |
| 12 | D5 | 高位双向数据传输 | / |
| 13 | D6 | 高位双向数据传输 | / |
| 14 | D7 | 高位双向数据传输 | / |
| 15 | A | 背光源正极 | 5V |
| 16 | K | 背光源负极 | 0V |
*注：通常情况在简单使用中无需向LCD中写入数据，此时只需将R/W管脚一直置于0V即可。
三、时序图
3.1 写操作时序
3.2 读操作时序
3.3 时序时间参数
四、命令与数据（以使用4位数据模式为例）
4.1 前期准备
首先我们要搞清楚LCD1602的接受命令的原理：每当使能引脚（E）发生一个跳变（高电平变为低电平）时，便会接受一条命令或数据。
这里我们需要弄清楚其两种工作模式：4位数据模式与8位数据模式。4位数据模式使用D4 ~ D7，每次传输 4bits；8位数据模式使用D0 ~ D7，每次传输 8bits。一条命令或数据通常占8bits，所以在4位数据模式下，传输一条命令需要传输两次，即总共需要两次跳变。相比之下，4位数据模式，最大的好处便是可以省下4个引脚 （毕竟有些单片机引脚真的太少啦 ！）
4.2 写入命令
命令（command）指通过一系列二进制数据来调整LCD相关参数及配置其基本显示模式。常见的包括清屏、设置数据模式、控制光标开关、光标闪烁、控制屏幕显示等。根据以上所说，我们知道每一条命令都是8位比特。
所有命令控制如下：
——命令表
其中（1）~（6）是主要需要设置的，其余不需要操作。在4位数据模式下
例：如果我们需要写入数据后画面不动；显示开、光标关、闪烁关；光标右移，4位数据模式、两行显示、5*7点阵；我们就需要写入如下命令（D0~D7）：
（3）：0000 0110（0x6）
（4）：0000 1100（0x0c）
（5）：0001 0100（0x14）
（6）：0010 1000（0x28）
4.3 写入数据
同命令一样，每一个数据（字符）也是通过8比特告知LCD的。LCD遵循的标准为ASCII，同时也可以通过下图查阅：
——字模库
该表 行是低四位，列是高四位。想要显示哪个字符，只需查表，换算为十六进制，写入LCD1602即可。使用4位数据模式时，先向LCD写入高四位(upper 4 bits)，再写入低四位(lower 4 bits)。
五、模块化编程（以使用4位数据模式为例）
5.1 基础函数
5.1.1 触发发送函数【void toggle_enable()】
不论命令还是数据，我们在向 LCD 发送时都需要使能引脚有一个高电平向低电平的跳变。
DigitalOut E(?); // 使能信号
void toggle_enable()
{
E = 1; //拉到高电平
thread_sleep_for(10); // 保持 10ms
E = 0; //拉到低电平
thread_sleep_for(10); // 保持 10ms
}
5.1.2 检测忙函数【void LCD_Check_Busy()】
先解释一下为什么需要这个函数：单片机和 LCD1602 的工作速度存在差异，单片机速度快，所以单片机向 LCD1602 传数据时，LCD1602 可能正在处理上一次的数据，处在忙状态，为了防止数据丢失或出错，所以单片机就需要等待，待 LCD1602 处理完时在进行下一次数据的传送。
/**********************************************
LCD_Data 与 0x80 进行AND运算，判断 bit7 位状态：
若 LCD_Data 的 bit7 位是 0，则 LCD 不忙；
若 LCD_Data 的 bit7 位是 1，则 LCD 忙；
***********************************************/
DigitalOut RS(?);
DigitalOut E(?); // 使能信号
DigitalOut RW(?);
BusOut data(?, ?, ?, ?); // D4 ~ D7传输数据
void LCD_Check_Busy()
{
unsigned char temp;
data = 0xff; // 十六进制：1111 1111
RS = 0; // 0 指令
RW = 1; // 1 读
do
{
E = 1; // 拉高
temp = data; // 将 LCD 状态保存在 temp 中，用于判忙
E = 0; // 负跳变使能
} while (temp & 0x80); // 结果为 1，LCD 忙，继续循环；结果为 0，LCD不忙，可以进行后面的操作
}
5.2 封装使用函数
5.2.1 写入命令函数【void display_to_COM(char value)】
写入命令函数主要用于发送命令 value 中的内容；
void display_to_COM(char value)
{
RS = 0; // 设置为低电平来写命令
RW = 0; // 设置为写
data = (value) >> 4; // 数值右移4位，发送高四位
toggle_enable(); // 发送
data = (value); // 数值跟0x0F相与，发送低四位
toggle_enable(); // 发送
}
5.2.2 写入数据函数【void display_to_LCD(char value)】
写入命令函数主要用于发送数据 value 中的内容；
void display_to_LCD(char value)
{
RS = 1; // 设置为高电平来写数据
RW = 0; // 设置为写
E = 0;
data = (value) >> 4; // 数值右移4位，发送高四位
toggle_enable(); // 发送
data = (value); // 数值跟0x0F相与，发送低四位
toggle_enable(); // 发送
}
5.2.3 初始化函数【void LCD_init()】
在 LCD1602 进行显示前，需要进行输入方式设置，显示开关设置，光标、画面移位设置，功能设置等，确定 LCD1602 的工作方式。
void LCD_init()
{
LCD_Check_Busy();
RS = 0;
E = 0;
RW = 0;
display_to_COM(0x01); // 清屏
display_to_COM(0x02); // 显示模式，光标复位
display_to_COM(0x0);
display_to_COM(0x0c); // 显示开、光标关、闪烁关（一般做带键盘输入的才加入光标，常用的计量显示不显示光标）
display_to_COM(0x28); // 4位数据模式、两行显示、5*7点阵
display_to_COM(0x0);
display_to_COM(0x01); // 清屏
}
5.3 头文件 LCD.h
在main.cpp中就主要使用最后三个函数，所以在头文件 LCD.h 中只需要声明这三个函数就好啦！
#ifndef LCD_H
#define LCD_H
#include "mbed.h"
void LCD_init(void);
void display_to_LCD(char value);
void display_to_COM(char value);
#endif
六、参考资料
1、Guan_qiqi：快速掌握——LCD1602液晶显示（多组实验，附带源程序）
2、m0_46195580：STM32入坑（10）STM32驱动1602显示模块
3、Z小旋：【常用传感器】LCD1602液晶工作原理详解及例程代码