LCD1602驅(qū)動為什么把字符代碼寫入DDRAM？

接 口

LCD1602是很多單片機愛好者較早接觸的字符型液晶顯示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。剛開始接觸它的大多是單片機的初學者。由于對它的不了解，不能隨心所欲地對它進行驅(qū)動。經(jīng)過一段時間的學習，我對它的驅(qū)動有了一點點心得，今天把它記錄在這里，以備以后查閱。

與此相仿的是LCD12864液晶顯示器，它是一種圖形點陣顯示器，能顯示的內(nèi)容比LCD1602要豐富得多，除了普通字符外，還可以顯示點陣圖案，帶有漢字庫的還可以顯示漢字，它的并行驅(qū)動方式與LCD1602相差無幾，所以，在這里花點時間是值得的。

一般來說，LCD1602有16條引腳，據(jù)說還有14條引腳的，與16腳的相比缺少了背光電源A（15腳）和地線K（16腳）。我手里這塊LCD1602的型號是HJ1602A，它有16條引腳：

圖2

它的16條引腳定義如下：

表：引腳說明

對表格的說明：

（1）VSS接電源地。

（2）VDD接+5V。

（3）VO是液晶顯示的偏壓信號，可接10K的3296精密電位器，或同樣阻值的RM065/RM063藍白可調(diào)電阻。見圖3。

圖3

（4）RS是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，接單片機的一個I/O，當RS為低電平時，選擇命令；當RS為高電平時，選擇數(shù)據(jù)。

（5）RW是讀/寫選擇引腳，接單片機的一個I/O，當RW為低電平時，向LCD1602寫入命令或數(shù)據(jù)；當RW為高電平時，從LCD1602讀取狀態(tài)或數(shù)據(jù)。如果不需要進行讀取操作，可以直接將其接VSS。

（6）E，執(zhí)行命令的使能引腳，接單片機的一個I/O。

（7）D0—D7，并行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，可接單片機的P0—P3任意的8個I/O口。如果接P0口，P0口應(yīng)該接4.7K—10K的上拉電阻。如果是4線并行驅(qū)動，只須接4個I/O口。

（8）A背光正極，可接一個10—47歐的限流電阻到VDD。

（9）K背光負極，接VSS。見圖4所示。

圖4

基本操作

LCD1602的基本操作分為四種：

讀狀態(tài)。輸入RS=0，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為狀態(tài)字。

讀數(shù)據(jù)。輸入RS=1，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為數(shù)據(jù)。

寫命令。輸入RS=0，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。

寫數(shù)據(jù)。輸入RS=1，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。

讀操作時序圖，如圖5所示：

圖5

寫操作時序圖，如圖6所示：

圖6

時序時間參數(shù)，如圖7所示：

圖7

DDRAM、CGROM、CGRAM

DDRAM（Display Data RAM）就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應(yīng)關(guān)系如下（如圖8）：

圖8

DDRAM相當于計算機的顯存，我們?yōu)榱嗽谄聊簧巷@示字符，就把字符代碼送入顯存，這樣該字符就可以顯示在屏幕上了。同樣LCD1602共有80個字節(jié)的顯存，即DDRAM。但LCD1602的顯示屏幕只有16×2大小，因此，并不是所有寫入DDRAM的字符代碼都能在屏幕上顯示出來，只有寫在上圖所示范圍內(nèi)的字符才可以顯示出來，寫在范圍外的字符不能顯示出來。這樣，我們在程序中可以利用下面的“光標或顯示移動指令”使字符慢慢移動到可見的顯示范圍內(nèi)，看到字符的移動效果。

前面說了，為了在液晶屏幕上顯示字符，就把字符代碼送入DDRAM。例如，如果想在屏幕左上角顯示字符‘A’，那么就把字符‘A’的字符代碼41H寫入DDRAM的00H地址處即可。至于怎么寫入，后面會有說明。

那么為什么把字符代碼寫入DDRAM，就可以在相應(yīng)位置顯示這個代碼的字符呢？我們知道，LCD1602是一種字符點陣顯示器，為了顯示一種字符的字形，必須要有這個字符的字模數(shù)據(jù)，什么叫字符的字模數(shù)據(jù)，看看下面的這個圖就明白了（如圖9）。

圖9

上圖的左邊就是字符‘A’的字模數(shù)據(jù)，右邊就是將左邊數(shù)據(jù)用“○”代表0，用“■”代表1。從而顯示出‘A’這個字形。從圖12可以看出，字符‘A’的高4位是0100，低4位是0001，合在一起就是01000001b，即41H。它恰好與該字符的ASCII碼一致，這樣就給了我們很大的方便，我們可以在PC上使用P2=‘A’這樣的語法。編譯后，正好是這個字符的字符代碼。

在LCD1602模塊上固化了字模存儲器，就是CGROM和CGRAM，HD44780內(nèi)置了192個常用字符的字模，存于字符產(chǎn)生器CGROM（Character Generator ROM）中，另外還有8個允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM（Character Generator RAM）。圖12說明了CGROM和CGRAM與字符的對應(yīng)關(guān)系。

從ROM和RAM的名字我們也可以知道，ROM是早已固化在LCD1602模塊中的，只能讀取；而RAM是可讀寫的。也就是說，如果只需要在屏幕上顯示已存在于CGROM中的字符，那么只須在DDRAM中寫入它的字符代碼就可以了；但如果要顯示CGROM中沒有的字符，比如攝氏溫標的符號，那么就只有先在CGRAM中定義，然后再在DDRAM中寫入這個自定義字符的字符代碼即可。和CGROM中固化的字符不同，CGRAM中本身沒有字符，所以要在DDRAM中寫入某個CGROM不存在的字符，必須在CGRAM中先定義后使用。程序退出后CGRAM中定義的字符也不復存在，下次使用時，必須重新定義。

圖10

圖10說明的是5×8點陣和5×10點陣字符的字形和光標的位置。先來說5×8點陣，它有8行5列。那么定義這樣一個字符需要8個字節(jié)，每個字節(jié)的前3個位沒有被使用。例如，定義攝氏溫標的符號{0x10，0x06，0x09，0x08，0x08，0x09，0x06，0x00}。

圖11

圖11說明的是設(shè)置CGRAM地址指令。從這個指令的格式中我們可以看出，它共有aaaaaa這6位，一共可以表示64個地址，即64個字節(jié)。一個5×8點陣字符共占用8個字節(jié)，那么這64個字節(jié)一共可以自定義8個字符。

也就是說，圖11的6位地址中的DB5DB4DB3用來表示8個自定義的字符，DB2DB1DB0用來表示每個字符的8個字節(jié)。這DB5DB4DB3所表示的8個自定義字符（0--7）就是要寫入DDRAM中的字符代碼。我們知道，在CGRAM中只能定義8個自定義字符，也就是只有0—7這8個字符代碼，但在下面的這個表（如圖12）中一共有16個字符代碼（××××0000b--××××1111b）。

實際上，如圖11所示，它只能表示8個自定義字符 （××××0000b=××××1000b， ××××0001b=××××1001b……依次類推）。也就是說，寫入DDRAM中的字符代碼0和字符代碼8是同一個自定義字符。5×10點陣每個字符共占用16個字節(jié)的空間，所以CGRAM中只能定義4個這樣的自定義字符。

那么如何在CGRAM中自定義字符呢？在上面的介紹中，我們知道有一個設(shè)置CGRAM地址指令，同寫DDRAM指令相似，只須設(shè)置好某個自定義字符的字模數(shù)據(jù)，然后按照上面介紹的方法，設(shè)置好CGRAM地址，依次寫入這個字模數(shù)據(jù)即可。我們在后面的例子中再進行說明。

圖12

LCD1602指令

1、工作方式設(shè)置指令（圖13）

圖13

×：不關(guān)心，也就是說這個位是0或1都可以，一般取0。

DL：設(shè)置數(shù)據(jù)接口位數(shù)。

DL=1：8位數(shù)據(jù)接口（D7—D0）。

DL=0：4位數(shù)據(jù)接口（D7—D4）。

N=0：一行顯示。

N=1：兩行顯示。

F=0：5×8點陣字符。

F=1：5×10點陣字符。

因為是寫指令字，所以RS和RW都是0。LCD1602只能用并行方式驅(qū)動，不能用串行方式驅(qū)動。而并行方式又可以選擇8位數(shù)據(jù)接口或4位數(shù)據(jù)接口。這里我們選擇8位數(shù)據(jù)接口（D7—D0）。我們的設(shè)置是8位數(shù)據(jù)接口，兩行顯示，5×8點陣，即0b00111000也就是0x38。（注意：NF是10或11的效果是一樣的，都是兩行5×8點陣。因為它不能以兩行5×10點陣方式進行顯示，換句話說，這里用0x38或0x3c是一樣的）。

2、顯示開關(guān)控制指令（圖14）

圖14

D=1：顯示開，D=0：顯示關(guān)。

C=1：光標顯示，C=0：光標不顯示。

B=1：光標閃爍，B=0：光標不閃爍。

這里的設(shè)置是顯示開，不顯示光標，光標不閃爍，設(shè)置字為0x0c。

3、進入模式設(shè)置指令（圖15、16）

圖15

I/D=1：寫入新數(shù)據(jù)后光標右移。

I/D=0：寫入新數(shù)據(jù)后光標左移。

S=1：顯示移動。

S=0：顯示不移動。

圖16

這里的設(shè)置是0x06。

4、光標或顯示移動指令（圖17、18）

圖17

圖18

在需要進行整屏移動時，這個指令非常有用，可以實現(xiàn)屏幕的滾動顯示效果。初始化時不使用這個指令。

5、清屏指令（圖19）

圖19

清除屏幕顯示內(nèi)容。光標返回屏幕左上角。執(zhí)行這個指令時需要一定時間。

6、光標歸位指令（圖20）

圖20

光標返回屏幕左上角，它不改變屏幕顯示內(nèi)容。

7、設(shè)置CGRAM地址指令（圖21）

圖21

這個指令在上面已經(jīng)介紹過。用法在后面例子中說明。

8、設(shè)置DDRAM地址指令（圖22）

圖22

這個指令用于設(shè)置DDRAM地址。在對DDRAM進行讀寫之前，首先要設(shè)置DDRAM地址，然后才能進行讀寫。前面我們說過，DDRAM就是LCD1602的顯示存儲器。我們要在它上面進行顯示，就要把要顯示的字符寫入DDRAM。同樣，我們想知道DDRAM某個地址上有什么字符，也要先設(shè)置DDRAM地址，然后將它讀出到單片機。

9、讀忙信號和地址計數(shù)器AC（圖23）

圖23

這個指令用來讀取LCD1602狀態(tài)。對于單片機來說，LCD1602屬于慢速設(shè)備。當單片機向其發(fā)送一個指令后，它將去執(zhí)行這個指令。這時如果單片機再次發(fā)送下一條指令，由于LCD1602速度較慢，前一條指令還未執(zhí)行完畢，它將不接受這新的指令，導致新的指令丟失。因此這條讀忙指令可以用來判斷LCD1602是否忙，能否接收單片機發(fā)來的指令。

當BF=1，表示LCD1602正忙，不能接受單片機的指令；當BF=0，表示LCD1602空閑，可以接收單片機的指令。RS=0，表示是指令；RW=1，表示是讀取。

這條指令還有一個副產(chǎn)品：即可以得到地址記數(shù)器AC的值（address counter）。LCD1602維護了一個地址計數(shù)器AC，用來記錄下一次讀寫CGRAM或DDRAM的位置。

需要強調(diào)的是：這條指令我一次也沒有執(zhí)行成功。很多網(wǎng)友似乎也是這樣。好在我們有另外的辦法，也就是延時。通過查看每條指令的執(zhí)行時間，再經(jīng)過一些試驗，可以確定指令的延時。這樣就可以在上一條指令執(zhí)行完畢后再執(zhí)行下一條指令了。

10、寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM指令（圖24）

圖24

RS=1，數(shù)據(jù)；RW=0，寫。指令執(zhí)行時，要在DB7—DB0上先設(shè)置好要寫入的數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行寫命令。

11、從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)指令（圖25）

圖25

RS=1，數(shù)據(jù)；RW=1，讀。先設(shè)置好CGRAM或DDRAM的地址，然后執(zhí)行讀取命令。數(shù)據(jù)就被讀入后DB7—DB0。

實 例

下面我們就以一個實例來結(jié)束這篇文章。

先介紹一下背景：

單片機最小系統(tǒng)（擴充了外部RAM 62256）。

采用STC89C52RC，晶振22.1184MHZ。

以5×8點陣，16×2行，8位數(shù)據(jù)端口。

首先在第一行顯示“I love MCU！”，第二行顯示“LCD1602 Test！”。延時一段時間，清屏。

然后在第一行顯示自定義字符：攝氏溫標標志。第二行顯示圓周率（pai）標志。再延時一段時間，清屏。

最后在第一行顯示“Welcome to my blog！”，顯示方式是從屏幕右面移入，左面移出。

周而復始（如圖26）。

圖26

代碼如下：

←左右滑動，查看代碼→

//File1

#ifndef __ZHANGTYPE_H__

#define __ZHANGTYPE_H__

#define uint8 unsigned char

#define uint16 unsigned short int

#define uint32 unsigned long int

#define int8 signed char

#define int16 signed short int

#define int32 signed long int

#define uint64 unsigned long long int

#define int64 signed long long int

#endif

//File2

#ifndef __FUN_H__

#define __FUN_H__

#include “ZhangType.h”

#include

void Delay（uint16 time）;

#endif

//File3

#include “fun.h”

void Delay（uint16 time）

{

while（time--）;

}

//File4

#ifndef __1602_H__

#define __1602_H__

#include

#include “ZhangType.h” //變量類型

#include “fun.h” //常用函數(shù)

#define SETMODE 0x38 //16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口

#define DISOPEN 0x0C //顯示開，不顯示光標，光標不閃爍

#define DISMODE 0x06 //讀寫字符后地址加1，屏顯不移動

#define SETADDR 0x80 //設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針初始值

#define CLEAR 0x01 //清屏，數(shù)據(jù)指針清零

#define RET 0x02 //回車，數(shù)據(jù)指針清零

#define PORT P2 //I/O口

sbit RS = P1^0;

sbit RW = P1^1;

sbit E = P1^2;

void Init1602（void）; //初始化1602

void Write1602_Com（uint8 com）; //寫命令

void Write1602_Dat（uint8 dat）; //寫數(shù)據(jù)

void CheckBusy（void）; //檢查忙

void Write1602_One_Dat（uint8 X，uint8 Y，uint8 dat）;

//寫一個數(shù)據(jù)

void Write1602_Str（uint8 addr，uint8 length，uint8 *pbuf）;

//寫一個數(shù)據(jù)串

#endif//

//File5

#include “1602.h”

void Write1602_Com（uint8 com）

{

E=0;

RS=0; //命令

Delay（50）; //延時

RW=0; //寫

Delay（50）;

PORT=com; //端口賦值

Delay（50）;

E=1; //高脈沖

Delay（50）;

E=0;

}

void Write1602_Dat（uint8 dat）

{

E=0;

RS=1; //數(shù)據(jù)

Delay（50）; //延時

RW=0; //寫

Delay（50）;

PORT=dat; //端口賦值

Delay（50）;

E=1; //高脈沖

Delay（50）;

E=0;

}

void CheckBusy（void）

{

uint8 temp;

RS=0; //命令

RW=1; //讀

E=0;

while（1）

{

PORT=0xFF; //端口為輸入

E=1; //高脈沖

temp=PORT;

E=0;

if （（temp&0x80）==0） //檢查BF位是否為0

break;

}

}

void Init1602（void）

{

Write1602_Com（SETMODE）; //模式設(shè)置

Delay（500）;

Write1602_Com（DISOPEN）; //顯示設(shè)置

Delay（500）;

Write1602_Com（DISMODE）; //顯示模式

Delay（500）;

Write1602_Com（CLEAR）; //清屏

Delay（500）;

}

void Write1602_One_Dat（uint8 x，uint8 y，uint8 dat）

{

x&=0x0f;

y&=0x01;

if（y）

x|=0x40;

x|=0x80;

Write1602_Com（x）;

Write1602_Dat（dat）;

}

void Write1602_Str（uint8 addr，uint8 length，uint8 *pbuf）

{

uint8 i;

Write1602_Com（addr）;

for（i=0;i

{

Write1602_Dat（pbuf［i］）;

}

}

//File6

/*******************************************************

*名稱：主文件（_main.c）

*功能：測試

*日期：2014/09/09

*******************************************************/

#include “1602.h”

#include “fun.h”

uint8 code hot［8］={ //攝氏溫度字模

0x10，0x06，0x09，0x08，0x08，0x09，0x06，0x00

};

uint8 code pi［8］={

0x00，0x1f，0x0a，0x0a，0x0a，0x13，0x00，0x00 //pai

};

uint8 code strMCU［］=“I love MCU！”;

uint8 code strTest［］=“LCD1602 Test！”;

uint8 code blog［］=“Welcome to my blog！”;

uint8 i;

void main（）

{

Init1602（）; //初始化1602

//自定義CGRAM

Write1602_Str（0x40，8，hot）; //攝氏溫標

Write1602_Str（0x48，8，pi）; //pai

Write1602_Str（0x80，strlen（strMCU），strMCU）;

//“I love MCU！”

Write1602_Str（0x80+0x40，strlen（strTest），strTest）;

//“LCD1602 Test！”

for（i=0;i《50;i++） //延時一段時間

Delay（10000）;

Write1602_Com（CLEAR）; //指令執(zhí)行時間較長

Delay（500）; //多加一些延時

for（i=0;i《16;i++）

Write1602_Dat（0）;

Write1602_Com（0xc0）; //設(shè)置DDRAM地址

for（i=0;i《16;i++）

Write1602_Dat（1）;

for（i=0;i《50;i++） //延時一段時間

Delay（10000）;

Write1602_Com（CLEAR）; //指令執(zhí)行時間較長

Delay（500）; //多加一些延時

Write1602_Str（0x80+0x10，strlen（blog），blog）;

//寫在顯示之外

while（1）

{

Write1602_Com（0x18）; //左移

for（i=0;i《20;i++） //延時

Delay（10000）;
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