單片機(jī)顯示原理(LCD1602)
一．接口
LCD1602是很多單片機(jī)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。與此相仿的是LCD12864液晶顯示器，它是一種圖形點(diǎn)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(diǎn)陣圖案，帶有漢字庫的還可以顯示漢字，它的并行驅(qū)動(dòng)方式與LCD1602相差無幾，所以，在這里花點(diǎn)時(shí)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)。這塊LCD1602的型號(hào)是HJ1602A，是繪晶科技公司的產(chǎn)品，它有16條引腳。如圖1所示：
圖1
再來一張它的背面的，如圖2所示：
圖2
它的16條引腳定義如下：
引腳號(hào)
符號(hào)
引腳說明
引腳號(hào)
符號(hào)
引腳說明
1
VSS
電源地
9
D2
數(shù)據(jù)端口
2
VDD
電源正極
10
D3
數(shù)據(jù)端口
3
VO
偏壓信號(hào)
11
D4
數(shù)據(jù)端口
4
RS
命令/數(shù)據(jù)
12
D5
數(shù)據(jù)端口
5
RW
讀/寫
13
D6
數(shù)據(jù)端口
6
E
使能
14
D7
數(shù)據(jù)端口
7
D0
數(shù)據(jù)端口
15
A
背光正極
8
D1
數(shù)據(jù)端口
16
K
背光負(fù)極
對(duì)這個(gè)表的說明：
1.VSS接電源地。
2.VDD接+5V。
3.VO是液晶顯示的偏壓信號(hào)，可接10K的3296精密電位器?；蛲瑯幼柚档腞M065/RM063藍(lán)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(jī)的一個(gè)I/O，當(dāng)RS為低電平時(shí)，選擇命令；當(dāng)RS為高電平時(shí)，選擇數(shù)據(jù)。
5.RW是讀/寫選擇引腳，接單片機(jī)的一個(gè)I/O，當(dāng)RW為低電平時(shí)，向LCD1602寫入命令或數(shù)據(jù)；當(dāng)RW為高電平時(shí)，從LCD1602讀取狀態(tài)或數(shù)據(jù)。如果不需要進(jìn)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(jī)的一個(gè)I/O。
7.D0—D7，并行數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，可接單片機(jī)的P0—P3任意的8個(gè)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(dòng)，只須接4個(gè)I/O口。
8.A背光正極，可接一個(gè)10—47歐的限流電阻到VDD。
9.K背光負(fù)極，接VSS。見圖4所示。
圖4
二．基本操作
LCD1602的基本操作分為四種：
1.讀狀態(tài)：輸入RS=0，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為狀態(tài)字。
2.讀數(shù)據(jù)：輸入RS=1，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為數(shù)據(jù)。
3.寫命令：輸入RS=0，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
4.寫數(shù)據(jù)：輸入RS=1，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
讀操作時(shí)序圖(如圖5)：
圖5
寫操作時(shí)序圖(如圖6)：
圖6
時(shí)序時(shí)間參數(shù)(如圖7)：
圖7
三．DDRAM、CGROM和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(gè)字節(jié)，其地址和屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下(如圖8)：
圖8
DDRAM相當(dāng)于計(jì)算機(jī)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(gè)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?cè)诔绦蛑锌梢岳孟旅娴摹肮鈽?biāo)或顯示移動(dòng)指令”使字符慢慢移動(dòng)到可見的顯示范圍內(nèi)，看到字符的移動(dòng)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(huì)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(gè)代碼的字符呢？我們知道，LCD1602是一種字符點(diǎn)陣顯示器，為了顯示一種字符的字形，必須要有這個(gè)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(gè)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(gè)字形。從下面的圖可以看出，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(gè)字符的字符代碼。
在LCD1602模塊上固化了字模存儲(chǔ)器，就是CGROM和CGRAM，HD44780內(nèi)置了192個(gè)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(gè)允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖(如圖12)說明了CGROM和CGRAM與字符的對(duì)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??；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(biāo)的符號(hào)，那么就只有先在CGRAM中定義，然后再在DDRAM中寫入這個(gè)自定義字符的字符代碼即可。
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