51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用

  • 一、LCD1602介绍
  • 1. 简介
  • 2. 引脚定义
  • 3. DDRAM
  • 4. 字模
  • 5. 指令
  • (1)清屏指令 0x01
  • (2)光标归位指令 0x02
  • (3)进入模式设置指令 0x06
  • (4)显示开关控制指令
  • (5)设定显示屏或光标移动方向指令
  • (6)功能设定指令
  • (7)设定CGRAM地址指令
  • (8)设定DDRAM地址指令
  • (9)读取忙信号或AC地址指令
  • (10)数据写入DDRAM或CGRAM指令
  • (11)从CGRAM或DDRAM读出数据指令
  • 二、使用方式
  • 1. 显示字符的步骤
  • 2. 初始化过程
  • 三、硬件及代码
  • 1. 硬件连接
  • 2. 代码实现
  • (1)GPIO初始化
  • (2)LCD1602初始化
  • (3)写入命令实现
  • (4)写入数据实现
  • (5)清屏函数
  • (6)写入字符串
  • (7)主函数main.c


一、LCD1602介绍

1. 简介

LCD1602是一种常用的字符型液晶显示模块,它由16列、2行的字符组成,每个字符由5x8像素的点阵构成。

外观图:

51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用_数据


其主要特点有:

  1. 显示能力:LCD1602可以同时显示两行文字,每行最多可显示16个字符。
  2. 低功耗:LCD1602采用液晶显示技术,具有较低的功耗。
  3. 易于控制:LCD1602可以通过并行或串行接口与微控制器进行通信,控制简单、灵活。通常使用的控制芯片为HD44780,它提供了一套简单易用的指令集,用于控制LCD的显示内容、光标位置等。
  4. 背光显示:LCD1602通常配有背光,可以在暗环境中提供良好的可视性。背光可通过外部电路控制,从而实现显示器的亮度调节或开关功能。

2. 引脚定义

以下是LCD1602的典型引脚定义及其功能说明:

引脚编号

功能

描述

1

VSS (地)

用于连接电源地

2

VDD (电源正)

用于连接正向电源(通常为+5V)

3

Vee

控制LCD的对比度,可通过外部电位器调节

4

RS (命令/数据)

控制数据的传输方式:0表示命令,1表示数据

5

RW (读/写)

控制数据的读写操作:0表示写入数据,1表示读取数据

6

E (使能)

使能信号,用于触发LCD读写操作

7-14

D0-D7

数据线:用于传输8位数据(4位模式下,只需连接D4-D7即可)

15

A (背光阳极)

背光电源的阳极(通常接VDD或外部电源)

16

K (背光阴极)

背光电源的阴极(通常接地)

3. DDRAM

LCD1602的DDRAM(Display Data RAM)是用于存储显示数据的内存区域,它是LCD控制器内部的一部分。DDRAM可以存储LCD屏幕上每个字符的数据,包括字符形状和位置信息。通过修改DDRAM中的数据,可以实现LCD屏幕上的文本显示。

以下是LCD1602的DDRAM地址与屏幕字符位置的对应关系表:

行/列

1

2

3

4

5

6

7

8

第一行

0x00

0x01

0x02

0x03

0x04

0x05

0x06

0x07

第二行

0x40

0x41

0x42

0x43

0x44

0x45

0x46

0x47

每行代表LCD屏幕的一行字符,每列代表该行字符在DDRAM中的地址。

例如:

  • 第一行第一个字符的DDRAM地址为0x00,
  • 第二行第一个字符的DDRAM地址为0x40。

通过对应关系,可以确定每个字符在DDRAM中的地址,从而实现字符数据的读写操作。

4. 字模

LCD1602 字符由5x8像素的点阵构成。字模描述了每个字符的像素排列方式,以及每个像素的开启或关闭状态。

在HD44780里内置了192个常用字符的字模,在于 CGROM中,另外有8个允许用户自定义的字符产生RAM,称为CGRAM。

5. 指令

发送指令时,RS引脚为低电平, R/W也为低电平。

(1)清屏指令 0x01

清屏指令(0x01)用于清除LCD屏幕上的所有字符及光标位置,并将光标移至起始位置(0行0列)。
Bit 0用于启动清屏指令的执行。其他位暂时保留,一般不使用。

Bit

RS

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

一般清屏发 0x01 即可。

(2)光标归位指令 0x02

光标归位指令(0x02)用于将LCD光标移回起始位置(0行0列)、同时把地址计数器(AC)值设置为0。

Bit

RS

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

0

0

0

0

0

0

0

0

1

X

(3)进入模式设置指令 0x06

进入模式设置指令用于配置LCD的文本显示模式,包括光标移动方向和字符显示是否移位等参数。

Bit

RS

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

0

0

0

0

0

0

0

1

I/D

S

  • I/D 为0时,写入数据后光标左移;为1时,写入数据后光标右移;
  • S: 0时写入新数据后显示屏不移动;为1时,写入数据后显示屏整体向右移一个字符。

(4)显示开关控制指令

Bit

RS

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

0

0

0

0

0

0

1

D

C

B

  • D: 0=显示功能关;1=显示功能开;
  • C: 0=无光标 ;1=有光标;
  • B: 0=光标闪烁;1=光标不闪烁。

(5)设定显示屏或光标移动方向指令

(6)功能设定指令

Bit

RS

R/W

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

0

0

0

0

1

DL

N

F

X

X

  • DL: 0=数据总线为4位;1=数据总线为8位;
  • N:0=显示1行;1=显示2行;
  • F:0=5x7点阵每字符;1=5x10点阵/每字符

(7)设定CGRAM地址指令

  • DB5DB4DB3 为字符号,即将要显示该字符时要用到的字符地址。(000~111)(能定义八个字符);
  • DB2DB1DB0 为行号。(000~111)(八行)。

(8)设定DDRAM地址指令

设定下一个要存入数据的DDRAM地址;

(9)读取忙信号或AC地址指令

(10)数据写入DDRAM或CGRAM指令

数据写入指令用于将数据(字符或自定义字符)写入到DDRAM或CGRAM中,以在LCD屏幕上显示相应的内容。

Bit

7

6

5

4

3

2

1

0

作用

指令执行状态

写入模式

保留

保留

保留

保留

保留

指令触发

描述

写入“0”表示指令执行中,不可接收其他指令;写入“1”表示指令执行完成。

写入“1”表示数据写入模式,写入“0”表示命令写入模式。

-

-

-

-

-

写入“1”时,数据写入指令开始执行;执行过程中Bit 7为“0”;执行完毕Bit 7为“1”。

在数据写入指令的控制字节中,Bit 7用于表示指令执行的状态,写入“0”表示指令正在执行中,写入“1”表示指令执行已完成。Bit 6用于选择写入模式,写入“1”表示数据写入模式,写入“0”表示命令写入模式。其他位暂时保留,一般不使用。

(11)从CGRAM或DDRAM读出数据指令

二、使用方式

1. 显示字符的步骤

  1. 初始化LCD1602引脚,配置LCD1602的控制字节,如显示模式、清屏等;
  2. 发送数据或控制指令;
  3. 等待指令执行完成;
  4. 循环第2步;
  5. 完成显示。

51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用_51单片机_02

2. 初始化过程

三、硬件及代码

1. 硬件连接

51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用_51单片机_03


引脚说明:

  • VO:调节对比度

51单片机学习笔记14 LCD1602显示屏使用_笔记_04

2. 代码实现

(1)GPIO初始化

void lcd1602_gpio_init(void){
    // 设置为输出
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_EN = 0;
    LCD1602_DATAPORT = 0;
}

(2)LCD1602初始化

void lcd1602_init(void){
    // 初始化IO口
    lcd1602_gpio_init();
    // 初始化lcd1602

    // 8位数据接口,2行显示,5*7点阵
    lcd1602_write_cmd(0x38);
    // 显示器开,光标关,光标闪烁关
    lcd1602_write_cmd(0x0c);
    // 光标右移
    lcd1602_write_cmd(0x06);
    // 清屏
    lcd1602_write_cmd(0x01);
}

(3)写入命令实现

void lcd1602_write_cmd(u8 cmd){
    // 使能
    LCD1602_EN = 0;
    // 写入命令
    LCD1602_RS = 0;
    // 写入模式
    LCD1602_RW = 0;
    // 数据口
    LCD1602_DATAPORT = cmd;
    delay_ms(1);
    // EN上升沿
    LCD1602_EN = 1;
    // 延时
    delay_ms(1);
    // EN下降沿
    LCD1602_EN = 0;
}

(4)写入数据实现

void lcd1602_write_data(u8 dat){
    // 使能
    LCD1602_EN = 0;
    // 写入数据
    LCD1602_RS = 1;
    // 写入模式
    LCD1602_RW = 0;
    // 数据口
    LCD1602_DATAPORT = dat;
    delay_ms(1);
    // EN上升沿
    LCD1602_EN = 1;
    // 延时
    delay_ms(1);
    // EN下降沿
    LCD1602_EN = 0;
}

(5)清屏函数

/**
* @brief 清屏
*/
void lcd1602_clear(void){
    lcd1602_write_cmd(0x01);
}

(6)写入字符串

/**
 * 向LCD1602显示器写入一个字符串
 * @param str 要写入的字符串,以null结尾
 */
void lcd1602_write_string(u8 x, u8 y, u8 *str){
    u8 addr;
    // 显示到第几个字符
    u8 i = 0;

    // 判断x,y变量的有效性
    if(x > 15 || y > 1){
        return;
    }
    // 第一行
    if (y == 0){
        addr = 0x80 + x;
    }else{
        addr = 0xc0 + x;
    }
    lcd1602_write_cmd(addr);
    while(*str){
        if(i > 15 && y==0){
            addr = 0xc0 + x;
            i=0;
						lcd1602_write_cmd(addr);
        }else if(i>15 && y ==1){
            break;
        }
        i++;
        lcd1602_write_data(*str++);
    }
}

(7)主函数main.c

#include "led_utils.h"
#include "ired_utils.h"
#include "segment_display_utils.h"
#include "uart_utils.h"
#include "lcd1602_utils.h"

/**
* @brief 主函数
*/
void main()
{
	// 关闭所有led
	led_all_off();
    // 速率 9600
    uart_init(0xfa);
    lcd1602_init();
    lcd1602_clear();
    lcd1602_write_string(0, 0, "Hello World! Who are you?");
	while(1)
	{
        
	}
}

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