1602液晶显示工作原理及其在单片机中的应用(基于Proteus仿真)

1602液晶显示原理及其在单片机中的应用

基于Proteus仿真

前言：本文详细介绍了1602液晶显示器的工作原理，并在后面举例说明了其在单片机中的应用，所举例子包含Proteus仿真电路图，源程序，程序注释详细清楚。这有助于更好地理解与掌握1602液晶显示器。

1、1602 LCD基本参数：1602 LCD内置HD44780（目前市面上字符液晶绝大多数是基于

HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的）专用液晶显示控制器，分为带背光和不带背光两种，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。显示容量为16×2个字符，即可以显示2行，每行16个字符。芯片工作电压:4.5—5.5V；最佳工作电压为5.0V；工作电流:2.0mA(5.0V电压下)；

（补充说明：在电子工业中，背光是一种照明的形式，常被用于LCD显示上。背光式和前光式不同之处在于背光是从侧边或是背后照射，而前光顾名思义则从前方照射。他们被用来增加在低光源环境中的照明度和电脑显示器、液晶荧幕上的亮度，以和CRT显示类似的方式产生出光。）

2、1602 LCD引脚功能：1602芯片(在

proteus中名字为LM016L) 采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，如右图所示，各引脚功能如下：

VSS：电源地 VDD：电源正极 VEE：液晶显示偏压，为对比度调整端，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的电位器调整对比度。

（补充说明：整体回路中的某个点，测量它相对某个基准点的电压（是整体回路电压的1/n）就称之为该点的偏压，各段电路的偏压之和就是整体回路电压，相应位置的电流就是偏压电流。）

RS：数据/命令选择信号，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 RW（read/write，读/写）：读/写控制信号，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W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R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。 E (enable,使能)：使能端，为1时读取信息，当E端由高电平跳变成低电平（下降沿）时，液晶模块执行命令。

D0~D7：8位双向数据线 BLA：背光源正极 BLK：背光源负极

3、1602 LCD指令说明及时序：

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（1）1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表1所示：

注：DDRAM(display data RAM)：显示数据寄存器：里面存放要显示的内容

CGRAM（character generator RAM）字符发生寄存器 表1：控制命令表

序号 1 指令 清屏 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 功能 1 清屏，即光标归位到00H位置，显示地址计数器的值清零，DDRAM的内容全部填充“空白”字符代码20H。 显示地址计数器的值清零，* 光标返回到显示屏00H位置。DDRAM的内容不变，即执行该指令不影响显示内容。 S 设置写入数据后光标移动方向，设定每次写入的字符是否移动 B 设置显示开关，光标开关，闪烁开关 * 设置字符与光标移动 * 设置数据长度，显示行数，点阵字体 设置6位的CGRAM地址以读/写数据 设置7位的DDRAM地址以读/写数据 读忙标志或地址计数器（光标地址） 2 光标归位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 3 4 5 6 字符进入模式 显示开/关控制 光标或字符移位 功能设置 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 D I/D C * * 1 S/C R/L DL N F 7 设置字符发生寄存器地址 0 8 设置显示数据寄存器地址 0 9 10 11 读忙标志或地址计数器 写数据到CGRAM或DDRAM 0 1 字符发生寄存器地址 显示数据寄存器地址 计数器地址 1 BF 0 写入一字节数据，需要先设置RAM地址 向CGRAM/DDRAM写入一字节的数据 1 读取入一字节数据，需要先设置RAM地址 从CGRAM/DDRAM读取一字节的数据 从CGRAM或DDRAM读1 数据 I/D=0表示写入数据后光标左移，I/D=1表示写入数据后光标右移。 S=0 表示写入数据后显示屏不移动，S=1时，如果I/D =1且有字符写入时显示屏左移，否则右移。 （显示屏整体左移或右移，其实就是屏幕上所有文字左移或右移） D=1 显示屏开，D=0 显示屏关。 C=1 时光标出现在地址计数器所指的位置，C=0时光标不出现。 B=1 时光标闪烁，B=0时光标不闪烁。 S/C=0 ，RL=0时光标左移1位，地址计数器减1。（光标所在位置一般为地址计数器位置） S/C=0，RL=1时光标右移1位，地址计数器加1 。 S/C=1，RL=0时显示器上字符全部左移1个字符位置，光标保持不动。 S/C=1,RL=1时显示器上字符全部右移1个字符位置，光标保持不动。 DL=1 时数据长度为8位，DL=0 时为使用D7-D4共4位，分两次送一字节。 N=0为单行显示，N=1时为双行显示。 F=1 时为5×10点阵字体，F=0 时为5×7点阵字体。 BF=1 时LCD忙，此时模块不能接收命令或者数据；BF=0 时LCD就绪。

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（2）与HD44780相兼容的芯片时序表如下：

操作类型 读状态 写指令 读数据 写数据 输入 RS=L，R/W=H，E=H RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲 RS=H，R/W=H，E=H RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲 输出 D0—D7=状态字 无 D0—D7=数据 无 （3）读操作时序：

（4）写操作时序：

4、1602 LCD的RAM地址映射及标准字库表：

液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，如下图所示是1602的内部显示地址：

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例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。

在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了192个不同的点阵字符图形，另外还有8个允许用户自定义的字符发生器（CGRAM）如图下图所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”

5、1602 LCD初始化：

1602LCD的一般初始化（复位）过程：（参照上面表1中的11条控制指令） 延时15mS

写指令38H（不检测忙信号） 延时5mS

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写指令38H（不检测忙信号） 延时5mS

写指令38H（不检测忙信号）

以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号

写指令0x38：即0011 1000，对应第6条控制指令，指令功能为显示模式设置，DL=1表示输出数据长度为8位，N=1表示双行显示，F=0表示5×7点阵。

写指令0x08：显示关闭

写指令01H：即0000 0001，对应第1条指令，功能为清屏，光标归位。

写指令06H：即0000 0110，对应第3条指令，功能为显示光标移动设置，其中I/D=1表示写入数据后光标右移。S=0表示写入数据后字符不移动。

写指令0CH：即0000 1100，对应第4条指令，功能为显示开/关控制及光标设置，其中D=1 表示显示屏开，C=0表示光标不出现，B=1 时光标不闪烁，B=0表示光标不闪烁。

6、1602液晶显示器在单片机中的应用举例（一）

如下图所示，1602的数据端D0~D7连接单片机的P0口，RS、RW、E分别连接单片机的P2.0、P2.1、P2.2，对比度调整端VEE连接10K的电位器。 本例的功能为在1602LCD第一行显示东华理工大学网站名：www.ecit.edu.cn在第二行显示网名：luoyong199092.

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C程序如下： #include #include

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

void delay(uchar x) //延时函数，12MHZ晶振频率下，delay(1)延时0.992ms，大约为1ms {uchar i; while(x--)

for(i=0;i<120;i++); }

void delay4us() //12MHZ晶振频率下，延时4us {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} uchar code dis1[]={\"www.ecit.edu.cn\uchar code dis2[]={\"luoyong199092\sbit rs=P2^0; sbit rw=P2^1; sbit en=P2^2;

bit busy() //忙检测函数，返回忙标志位D7 {

bit result;

rs=0; //选择命令寄存器 rw=1; //读状态 en=1; //开始读 delay4us();

result=(bit)(P0&0X80); en=0;

return result; }

void wcmd(uchar cmd) //写命令函数 {while(busy()); //判断LCD是否忙碌 rs=0; //选择命令寄存器 rw=0; //写状态 en=0; _nop_();_nop_(); P0=cmd; delay4us(); en=1; delay4us();en=0; }

void wdata(uchar dat) //写数据函数 {while(busy()); //判断LCD是否忙碌 rs=1; //选择数据寄存器 rw=0; //写状态 en=0;

P0=dat;delay4us(); en=1;delay4us();en=0;

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}

void setpos(uchar pos) //设置显示地址函数

{wcmd(pos+0x80); //由于写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1， } //所以实际写入的数据应该是显示地址加上10000000B（即0x80） void init() //LCD初始化函数 {wcmd(0x38); delay(1); wcmd(0x0c); delay(1); wcmd(0x06); delay(1); wcmd(0x01); delay(1); }

void main() {uchar i; init(); // 初始化LCD delay(10);

setpos(0x01); //设置显示位置为第1行第2列 for(i=0;dis1[i]!='\\0';i++) //显示第1行字符 wdata(dis1[i]);

setpos(0x42); // 设置显示位置为第2行第3列 for(i=0;dis2[i]!='\\0';i++) // 显示第2行字符 wdata(dis2[i]); while(1); }

Proteus仿真运行结果如下：

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7、上述Proteus仿真文件下载地址：http://luoyong199092.qjwm.com/ 8、参考文献

[1]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例.北京:电子工业出版社.2009

[2]贾振国，许琳.智能化仪器仪表原理及应用.北京:中国水利水电出版社.2011

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