讓你徹底看懂LCD屏的控制原理！

這可能是最古老、最簡單的液晶屏了，型號是1602A，它是上世紀(jì)80的產(chǎn)物，但是直到現(xiàn)在它還是非常受歡迎，在很多設(shè)備上都可以看到它的身影。

接下來我們就來講一下這種屏幕是如何工作的。

這是它顯示的圖案，如果放大來看，會發(fā)現(xiàn)它的像素就是一個個的小方塊。

如果我們讓它的像素全部顯示出來是這樣的。

它橫著有16個這樣的區(qū)域，豎著有兩個，所以這種屏幕的型號是1602。

每一個區(qū)域橫著數(shù)有5個像素，豎著數(shù)有7個像素，每個區(qū)域就是35個像素，所以整個屏幕就是1120個像素。

那這個玩意兒是怎么控制這1000多個像素的呢？

要搞明白這個問題，我們首先要知道它的一個像素是怎么控制的。

屏幕的最下面是一層LED背光板，當(dāng)我們給它接上電，它就可以發(fā)光。

在它的上面有一層液晶，每一個像素都是由一小塊液晶來控制的。

當(dāng)我們不給液晶施加電壓，它幾乎是完全透明的。

而當(dāng)我們給某一小塊液晶施加電壓之后，它就不透光了，因此形成了一個的小黑點，也就是我們看到的像素點。

因為不需要色彩顯示，所以只需要讓液晶介于透光和不夠光兩種狀態(tài)之間就可以，我們只需要控制液晶的高低電壓，就能控制一個像素點了。

如果是控制一個像素點，那很簡單，讓微控制器的引腳直接控制液晶的電壓就可以了。

但是面對1120個像素點，微控制器就力不從心了。

因為一般的微控制器引腳數(shù)量有限，沒辦法控制1000多塊液晶。

針對這個疼點，聰明的人類開發(fā)了一個

顯示芯片HD44780U，它有80個引腳。

這樣我們只需要要把要發(fā)送的東西丟給這個芯片，它就能控制液晶屏的像素點了，極大的方面了我們的編程工作，形象一點來說，這個顯示芯片其實充當(dāng)著計算機當(dāng)中顯卡的角色。

可以看一下1602屏的背面，這個大黑點里面封裝的就是HD4478U芯片。采用這種封裝能節(jié)省成本。

1602上有16個引腳，它的數(shù)據(jù)引腳有8個。

通過這些引腳我們就能控制LCD屏幕了。

因為一塊區(qū)域只有35個像素，所以它只能顯示數(shù)字、字母和符號這些簡單的信息，一共能顯示240個字符。不能顯示漢字。

這些字符基本上都是通過ascii碼進行編碼的，只需要8位0或者1的排列組合，就能表示這

就能表述這些字符。所以它的數(shù)據(jù)引腳正好也是是8根線。

比如大寫字母A的ASCLL碼是0100 0001，那我們只需要讓微控制器的這8個引腳分別輸出相應(yīng)的高低電平就可以了。

但是我們還沒有指定這個大寫字母A要發(fā)到哪一塊區(qū)域。

因此HD44780U為每一塊區(qū)域都設(shè)計了一個字節(jié)的DRAM（內(nèi)存），這個DRAM就相當(dāng)于我們現(xiàn)在顯卡的顯存，可以對比一下，Nvidia最新旗艦顯卡4090顯存是24GB。

而我們這塊顯示芯片一共也才80個字節(jié)?？梢詸M著顯示40個字符，豎著顯示兩個字符。所以它可以同時控制80個字符。

我們看LCD屏幕一共也才能顯示32個字符，那這個芯片為什么能控制80個字符呢？

因為這個HD44780U芯片是通用芯片，不單單是用來控制這一種規(guī)格的屏幕。

如果用來控制1602的話，它的顯存永遠(yuǎn)都是有48字節(jié)用不到的。

在微控制器給它發(fā)送數(shù)據(jù)之前，都需要先發(fā)送顯存的地址，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)就會被保存在相應(yīng)的顯存里面。

比如我們想讓第一塊區(qū)域顯示A，就需要先發(fā)送第一塊顯存的地址，然后再發(fā)送A的ASCLL碼。這樣就能在第一塊區(qū)域顯示A了。

這就是我們微控制器的編程思路，因為有這個顯示芯片的存在，讓編程變的簡單了很多。

那這個顯示芯片又是怎么控制這塊LCD屏幕的呢。

這是HD44780U的引腳分布圖，直接控制液晶像素點的是這些引腳，COM引腳控制橫向像素，SEG引腳控制縱向像素，比如我們控制A這個字符。就需要這些引腳分別輸出不同的電壓就可以了。

但還有一個問題，就拿第一塊區(qū)域來說，這些引腳是沒辦法同時控制每一個像素的。

比如我們控制第一行的時候，先讓COM端為低電壓。然后再來控制它的SEG引腳，就能控制第一行的像素了，如果是顯示像素就給這個引腳高電壓，不顯示就給它低電平。

但在同一時間就沒有辦法控制其它行的像素了。因此人們想到了掃描的控制方式，比如先控制第一行像素，然后再來控制第二行像素，這樣逐行掃描，就能控制所有的像素了。

那這樣我們?nèi)搜鄄痪涂吹剿恢痹趻呙枇藛幔?/p>

當(dāng)然不會了，這里面運用了人眼的視覺暫留，它的掃描頻率很快，所以我們看到的就是靜止的畫面。

但還有一個問題，你看它一共有40個SEG引腳，而一個字符縱向有5個像素點，這樣的話它就只能控制縱向的8個區(qū)域，那另一半?yún)^(qū)域怎么控制呢？

剛才我們不是說它內(nèi)置了80個字節(jié)的顯存嗎？那應(yīng)該能控制80個字符呢？

現(xiàn)在怎么只能控制16個字符呢？

它確實能控制80個字符，但如果超過16個字符，就沒有多余的引腳了，因此就得就得借助驅(qū)動電路。

你看這個1602的背面，除了主控HD44780U之外，還有一個HD44100H的驅(qū)動芯片，它就是來協(xié)助主控完成另一半的顯示任務(wù)的。

這是它的引腳分布，它正好也有40個SEG引腳。

把它和主控連到一塊，就可以控制LCD所有的像素了。

主控是通過串行方式給這個驅(qū)動芯片發(fā)送信息，然后這個驅(qū)動芯片就可以控制它引腳的狀態(tài)了。

現(xiàn)在正好能控制的就是32個字符個字符。

如果我們給它再加3塊驅(qū)動芯片，然后再換一款能顯示80個字符的液晶屏，它就能控制80個字符了。

此時顯示芯片HD44780U的性能正好被榨干了，就是再讓它多控制一個像素都是不可能的，因為此時的顯存已經(jīng)滿了。

這就是我對1602屏幕的理解，希望對你有幫助。

審核編輯：劉清