51单片机实战：液晶显示器のLCD1602

文章框架

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前言

好吧，最终我还是决定把LCD和串口通信分开写。

首先祝各位新春快乐，鸡年大吉。上班的事业有成，上学的天天向上。过大年呢，还真没啥心情码字。

借着爆竹声咱扯会儿LCD（液晶显示器，Liquid Crystal Display）。今天要实战的这款俗称为LCD1602，尤其注意这个1602，他说明了这款显示器的显示能力：每行16个字符，共2行，乃字符显示器（仅ASCII）。

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参数

显示容量|芯片工作电压|工作电流|模块最佳工作电压
:---:|:---:|:---:|:---:|:---:
16×2 Char|4.5~5.5V|2.0mA(5.0V)|5.0V

引脚

Vss	Vdd	VO	RS	R/W	E	D0~7	BLA	BLK
接地	正极	对比度调节	数据(H)/命令(L)选择端	读(H)/写(L)选择端	使能(Enable)信号	数据口	背光电源正极	背光电源负极

LCD上也有一个单片机，用于控制屏幕显示。我们并不是直接操作那块屏幕，而是与那个单片机交互。
其中D0~7这8个数据口就是用于交互的，为并行传输。

指令

因为我们要和LCD内嵌的单片机交互，所以需要指令。下面所列的东西都是当RS为低电平时发送的（若为高电平，就识别为数据）。

• 数据指针

第一行	第二行
0x80	0xC0 (0x80+0x40)

• 显示相关

模式：

指令	功能
0x38	设置16×2显示，5x7点阵，8位数据接口

方式：

0	0	0	0	1	D	C	B
||||Display，1：开显示	Cursor，1：显示光标	Blink，1：光标闪烁

0	0	0	0	0	1	N	S
|||||Next，1：读/写一个字符后，指针自动加1	Shift，1：写字符时，相对字符静止的屏幕移动

清屏：

指令	功能
0x01	数据指针清0且所有指针清空
0x02	仅数据指针清0

• 操作

指令	功能
0x10	光标左移
0x14	光标右移
0x18	整体左移
0x1c	整体右移

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电平

简单说下，逻辑电路中只有高电平和低电平，也就是程序里面的1和0。但是在物理层面上，它需要一个具体的表现，然后整理成标准。
TTL就是本例中要用到的一种电平，单片机和LCD通过引脚传递电信号，从而达到1和0的传递。
TTL中的低电平（0）表现为0V，高电平（1）表现为5V

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实例

界内显示

• 电路

电路

在Proteus里，1602就是LM016L，除了没有背光灯电源外用法一致(VEE是对比度调节，本例不用)。
RP1为上拉电阻，用于提高电压。由于这款单片机的P0引脚组的电压低于5V，所以需要上拉至5V，达到TTL的标准。
那个圆形的刻着Volts字样的东西是电压表，连接两个没被上拉电压的P0引脚，具体数值看后面的演示图。

• 代码

#include <reg52.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
    
//coefficient of 1602 display(16 row 2 col. 5*7px per Char)
#define LCD_CLEAR 0x01      //宏定义：清屏
#define DISPLAY_MODE_1602 0x38  //宏定义：1602显示模式

#define DISPLAY_OFF 0x08  //宏定义：关显示
#define DISPLAY_ON_NO_CURSOR 0x0c  //宏定义：开显示且无光标
#define DISPLAY_ON_WITH_CURSOR_NO_BLINK 0x0e  //宏定义：开显示且有光标但不闪烁
#define DISPLAY_ON_WITH_CURSOR_BLINK 0x0f  //宏定义：开显示且有光标且闪烁

#define AUTO_BACK_STEP 0x04  //宏定义：读/写时指针自动减1
#define AUTO_NEXT_STEP 0x06  //宏定义：读/写时指针自动加1
#define AUTO_DISPLAY_MOVE_LEFT 0x07  //宏定义：字符相对静止，整屏左移
#define AUTO_DISPLAY_MOVE_RIGHT 0x05  //宏定义：字符相对静止，整屏右移

#define ALL_MOVE_LEFT 0x18  //宏定义：屏幕左移
#define ALL_MOVE_RIGHT 0x1c  //宏定义：屏幕右移
#define CURSOR_MOVE_LEFT 0x10  //宏定义：光标左移
#define CURSOR_MOVE_RIGHT 0x14  //宏定义：光标右移

#define FIRST_ROW 0x80  //宏定义：第一行头地址
#define SECOND_ROW FIRST_ROW+0x40  //宏定义：第二行头地址


uchar code fst[] = "Hello World!";  //第一行要显示的数据数组
uchar code sec[] = "";  //第二行要显示的数据数组
uchar num;  //字符计数
sbit enable = P0^5;  //使能端
sbit RS = P0^7;  //数据/命令切换
sbit RW = P0^6;  //读/写切换

sbit anode = P0^0;  //连接电压表阳极
sbit cathode = P0^1;  //连接电压表阴极

//粗制的延时器，没走一次这个函数大约为1ms，适用于11.0592MHz及附近
void delay(uint z)
{
    uint x,y;
    for(x=z;x>0;x--)
        for(y=110;y>0;y--);
}

//写命令
void writeCmd(uchar cmd)
{
    RS = 0;  //切换为写命令模式
    P2 = cmd;
    delay(1);  //注意
    enable = 1;  //执行！
    delay(1);  //注意
    enable = 0; //执行完毕！
}

void writeDat(uchar dat){
    RS = 1; //切换为数据模式
    P2 = dat;
    delay(1);  //注意
    enable = 1;
    delay(1);  //注意
    enable = 0;
}

//初始化函数
void init(){
    anode = 1;
    cathode = 0;
    
    RW = 0;  //写模式，本例只往LCD写数据
    enable = 0;
    writeCmd(DISPLAY_MODE_1602);  //发送命令：1602模式
    writeCmd(DISPLAY_ON_WITH_CURSOR_BLINK);  //发送命令：开始显示并闪烁光标
    writeCmd(AUTO_NEXT_STEP);  //发送命令：数据指针自动加1
    writeCmd(LCD_CLEAR);  //发送命令：清屏
}

void main(){
    init();
    writeCmd(FIRST_ROW);  //发送命令：开始从第一行写入
    for(num=0;num<=12;num++){
        writeDat(fst[num]);  //发送数据，每次一字节
    }
    while(1);
}

好，说一下上面代码中标//注意的地方，全都是delay(1)。
为了什么呢，不是蛋疼，是因为单片机给LCD传送信号时，数据是要放在数据线上的，要是LCD还没读完单片机给它发的啥就把内容撤走的话，就会造成数据丢失。
就是这个道理，为了传输稳定，所以延时一小会儿。这个延时的数值需要大家自己去试，并不一定所有的情况都延时大约1ms就够的。

• 效果

GIF.gif

越界显示

本例用于显示字符数超过16个的情况。
代码改动

uchar code fst[] = "1234567890ABCDEF";  //第一行要显示的数据数组
uchar code sec[] = "1234567890ABCDEFGHIJK";  //第二行要显示的数据数组

• 初始化函数

void init(){
    anode = 1;
    cathode = 0;
    
    RW = 0;
    enable = 0;
    writeCmd(DISPLAY_MODE_1602);
    writeCmd(DISPLAY_ON_NO_CURSOR);  //换成不闪的，虽然跟这个新需求没什么联系，就是给你演示下效果
    writeCmd(AUTO_NEXT_STEP);
    writeCmd(LCD_CLEAR);
}

• 主函数

void main(){
    init();
    writeCmd(FIRST_ROW);  //发送命令：开始从第一行写入
    for(num=0;num<=16;num++){
        writeDat(fst[num]);
    }
    writeCmd(SECOND_ROW);  //发送命令：开始从第二行写入
    for(num=0;num<=20;num++){
        writeDat(sec[num]);
    }
    while(1){
        //向左移动三次，每次间隔500ms
        for(num=0;num<=3;num++) {
            writeCmd(ALL_MOVE_LEFT);  //发送命令：整屏左移
            delay(500);
        }
        delay(1000);  //暂停大约1s
        //向右移动三次，每次间隔500ms
        for(num=0;num<=3;num++) {
            writeCmd(ALL_MOVE_RIGHT);  //发送命令：整屏右移
            delay(500);
        }
        delay(3000);  //暂停大约3s后开始下一轮
    }
}

效果

效果
移屏只移3个字符距离，所以并没有把第二行的K显示出来。

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结语

这次单讲LCD的入门应用，送给不爱看春晚的你。前两天搞定了科二考试，年后准备科三了。《扯单》系列的一周目大概还差两三篇就完结了，下集预告：串口应用。好了，看完文章实践实践后就该打麻将打麻将，该放炮仗放炮仗吧！总之大家吃好玩好。