LCD1602液晶屏

单片机系统用到的液晶屏（简称LCD）有很多类型，最常用的有两种，一种是1602型（即每行可显示16个字符，同时能显示2行），另一种是12864型（即每行可显示128个点，每列可显示64个点）。一般前一种称为字符型LCD，后一种称为点阵型LCD，字符型LCD只能显示ASCII码符号的字形（一般用5×7点阵来显示一个字符），而点阵型LCD除了字符（包括汉字）外还可以显示图形。

目前国内市场上，绝大多数LCD1602都是使用日立公司的HD44780控制芯片或与其兼容的芯片，所以操作方式基本上是一样的。LCD1602的引脚接口如下图所示。

LCD1602采用标准的16脚接口，具体定义如下：

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：V0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”，使用时可以通过一个10K的可调电阻调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW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RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行数据写入或读取命令。

第7～14脚：DB0～DB7为8位双向数据线。

第15～16脚：空脚或背光电源端接口。

LCD1602一屏可显示16X2个字符，其显示单元对应的地址如下图如示。

从上图中可看出，第一行地址从0x00开始，向右地址不段增加，第一行末尾地址为0x0F，一共16个单元。第二行地址从0x40开始，向右地址不段增加，第二行末尾地址为0x4F，一共也是16个单元。以上每一个单元对应一个显示字符，即对某地址写入ASCII码，就可在该地址对应的位置上显示出ASCII码所对应的字符。但要注意的是，以上仅是可以显示的DDRAM地址部分，其实DDRAM的地址每行有40个，即每行最多可写入40个字符，但显示的仅是前16个单元的字符，这可以用来实现一些特殊的效果，比如一行的字符不断向左（右）移动显示等等。整个DDRAM的地址如下图所示。

从上图中可见，第一行的末尾地址为0x27（十进制39），共计40个单元，但只有前16个单元（0x00~0x0F）能显示，第二行也一样。

HD44780是LCD1602的控制芯片，下表给出了它的指令集。

从上表中可以看出，与LCD1602交换的数据可分为两类，一类是指令数据（如清屏、光标定位等），另一类是显示数据（要显示的内容）。所有数据都是通过双向数据口DB0~DB7进行交换的，同时通过RS端（即第4脚）来区分交换的是“指令”还是“显示内容”，把该端口置0就表示从数据口交换的是“指令”，置1则表示交换的是“显示内容”。其次，通过通过R/W端（即第5脚）来区分是读取还是写入（即确定数据方向），把该端口置0就表示写入数据方向，置1则表示读出数据方向。

在上表中，前8条为写入的指令（RS、R/W均为0），是依靠“1”所在的位置（权位）来进行区别的，即不同的权位就确定了不同的命令，下面就对其一一进行说明。

第1条（Clear display）为清屏指令，1所在的权位为最低位（0x01），没有参数，执行后屏幕清除显示，同时地址指针清零。

第2条（Return home）为光标复位指令，1所在的权位为第1位（0x02），没有参数（DB0可为任意值），执行后地址指针清零，光标复位，但显示内容不变。

第3条（Entry mode set）为进入模式设定，1所在的权位为第2位（0x04），有2个参数（I/D、S），其中I/D为地址指针（AC）增减选择，I/D为0时减少，为1时增加；S为光标或屏幕显示选择，S为0时选择光标（屏幕显示不动），为1时选择屏幕画面（光标不动）。当S为0时，在写入显示字符后光标向左（AC减小）还是向右（AC增加）移动，由I/D来决定；当S为1时，在写入字符后屏幕画面是整体向左（AC增加）还是向右（AC减小）移动，也由I/D来决定。一般该条指令在LCD1602初始化时执行。

第4条（Display on/off control）为屏幕显示控制，1所在的权位为第3位（0x08），有3个参数（D、C、B），其中D为整体显示的开关控制，为0时不显示，为1时显示；C为光标显示开关控制，为0时不显示光标，为1时显示光标；B为闪烁开关控制，为0时不闪烁，为1时闪烁。执行该指令配合其参数的不同，会呈现出不同的显示效果。

第5条（Cursor or display shift）为光标移动或屏幕画面滚动控制，1所在的权位为第4位（0x10），有2个参数（S/C、R/L），最低两位（DB1、DB0）可为任意值，参数中S/C为屏幕画面或光标选择，为0时选择光标移动，为1时选择屏幕画面滚动；R/L为左或右选择，为0时选择左，为1时选择右。执行该条指令是为了在某种情况下（比如按下按键），是光标左右移动还是屏幕画面整体左右滚动。

第6条（Function set）为功能设定，1所在的权位为第5位（0x20），有3个参数（DL、N、F），最低两位（DB1、DB0）可为任意值，参数中DL为数据位宽选择，DL为0时选择4位模式，为1时选择8位模式；N为显示行数选择，为0时只显示一行，为1时可显示两行；F为字符大小选择，为0时选择小字符，为1时选择大字符。该条指令是为了设置一些特定的功能，一般也会把该条指令放置在LCD1602初始化时执行，如果没有特殊需求，一般都会设置为8位数据模式、双行显示，小字符。特别对于字符大小的设置，一般国内市场上的LCD1602屏都不支持大字符，所以设置了也没用。

第7条（Set CGRAM address）为设置CGRAM（字符发生器）的地址，1所在的权位为第6位（0x40），其后面的6位（AGC5~AGC0）为欲设置的地址值。

第8条（Set DDRAM address）为设置DDRAM（数据存储器）的地址，1所在的权位为第7位（0x80），其后面的7位（ADD6~ADD0）为欲设置的地址值，该值决定了地址指针AC的值。

第9条指令为读取指令（RS为0、R/W为1），用于获取忙标志和AC地址，读出的值中，其最高位（BF）用于忙标志判定，1表示LCD忙，0表示空闲，后面7位（AC6~AC0）为当前光标所在的地址值。

第10条指令为写数据（RS为1、R/W为0），用于向LCD写入要显示的ASCII码字符数据，写时需要判忙，不忙时才能写入，若数据位宽被设置为4位模式，则需要写两次（先写高4位）。

第11条指令为读取数据（RS、R/W均为1），用于获取某地址单元的内容。

最后还要确定什么时候进行写（或读）的操作，HD44780芯片规定，当E端（即第6脚）有一个下降沿的跳变时，LCD1602就把数据口上的数据写入到内部的寄存器中（或把寄存器中的数据放到数据线上来），其写操作的时序如下图所示。

读操作的时序如下图所示。

了解了以上方法之后，就可以很好地通过单片机来操控LCD1602显示屏了，但根据HD44780芯片规定，在使用之前需要先对其进行初始化操作，下图给出了8位模式下的初始化过程。

有了以上这些信息，接下来就可以通过程序设计来实现相应显示的功能了。