单片机之LCD显示原理

5.自制单片机之五LCD1602的驱动LCD1602已很普遍了，具体介绍我就不多说了，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，因此HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，定义如下表所示：字符型LCD的引脚定义HD44780内置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是显示数据RAM，用来寄存待显示的字符代码。共80个字节，其地址和屏幕的对应关系如下表：也就是说想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个A字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码就行了。但具体的写入是要按LCD模块的指令格式来进行的，后面我会说到的。那么一行可有40个地址呀？是的，在1602中我们就用前16个就行了。第二行也一样用前16个地址。对应如下：DDRAM地址与显示位置的对应关系我们知道文本文件中每一个字符都是用一个字节的代码记录的。一个汉字是用两个字节的代码记录。在PC上我们只要打开文本文件就能在屏幕上看到对应的字符是因为在操作系统里和BIOS里都固化有字符字模。什么是字模？就代表了是在点阵屏幕上点亮和熄灭的信息数据。例如“A”字的字模：01110○■■■○10001■○○○■10001■○○○■10001■○○○■11111■■■■■10001■○○○■10001■○○○■上图左边的数据就是字模数据，右边就是将左边数据用“○”代表0，用“■”代表1。看出是个“A”字了吗？在文本文件中“A”字的代码是41H，PC收到41H的代码后就去字模文件中将代表A字的这一组数据送到显卡去点亮屏幕上相应的点，你就看到“A”这个字了。刚才我说了想要在LCD1602屏幕的第一行第一列显示一个A字,就要向DDRAM的00H地址写入“A”字的代码41H就行了，可41H这一个字节的代码如何才能让LCD模块在屏幕的阵点上显示“A”字呢？同样，在LCD模块上也固化了字模存储器，这就是CGROM和CGRAM。HD44780内置了192个常用字符的字模，存于字符产生器CGROM(CharacterGeneratorROM)中，另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM(CharacterGeneratorRAM)。下图说明了CGROM和CGRAM与字符的对应关系。从上图可以看出，“A”字的对应上面高位代码为0100，对应左边低位代码为0001，合起来就是01000001，也就是41H。可见它的代码与我们PC中的字符代码是基本一致的。因此我们在向DDRAM写C51字符代码程序时甚至可以直接用P1＝'A'这样的方法。PC在编译时就把“A”先转为41H代码了。字符代码0x00～0x0F为用户自定义的字符图形RAM(对于5X8点阵的字符，可以存放8组，5X10点阵的字符，存放4组)，就是CGRAM了。后面我会详细说的。0x20～0x7F为标准的ASCII码，0xA0～0xFF为日文字符和希腊文字符，其余字符码(0x10～0x1F及0x80～0x9F)没有定义。那么如何对DDRAM的内容和地址进行具体操作呢，下面先说说HD44780的指令集及其设置说明，请浏览该指令集，并找出对DDRAM的内容和地址进行操作的指令。共11条指令：1.清屏指令功能：1清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入空白的ASCII码20H;2光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方;3将地址计数器(AC)的值设为0。2.光标归位指令功能：1把光标撤回到显示器的左上方;2把地址计数器(AC)的值设置为0;3保持DDRAM的内容不变。3.进入模式设置指令功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。参数设定的情况如下所示：位名设置I/D0=写入新数据后光标左移1=写入新数据后光标右移S0=动1=写入新数据后显示屏整体右移1个字符4.显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。参数设定的情况如下：位名设置D0=显示功能关1=显示功能开C0=无光标1=有光标B0=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功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。参数设定的情况如下：S/CR/L设定情况00光标左移1格，且AC值减101光标右移1格，且AC值加110显示器上字符全部左移一格，但光标不动11显示器上字符全部右移一格，但光标不动6.功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。参数设定的情况如下：位名设置DL0=数据总线为4位1=数据总线为8位N0=显示1行1=显示2行F0=5×7点阵/每字符1=5×10点阵/每字符7.设定CGRAM地址指令功能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。8.设定DDRAM地址指令功能：设定下一个要存入数据的DDRAM的地址。9.读取忙信号或AC地址指令功能：1读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;2读取地址计数器(AC)的内容。10.数据写入DDRAM或CGRAM指令一览功能：1将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;2将使用者自己设计的图形存入CGRAM。11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览功能：读取DDRAM或CGRAM中的内容。基本操作时序：读状态输入：RS=L，RW=H，E=H输出：DB0～DB7=状态字写指令输入：RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=指令码输出：无读数据输入：RS=H，RW=H，E=H输出：DB0～DB7=数据写数据输入：RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=数据输出：无看了那么多是不是有些晕？我也是啊，不过慢慢理解还是没问题的。实际上面说了那么多具体怎么操作我还是没会啊？好!咱就简单点。举个实例，就在LCD1602屏幕上第一行第一列显示个“A”字。1.先初始化。（老大！好像上面没初始化这条指令啊！）先别拿东西扔我，说明书上是这么说的。也就先写入些指令。//先定义接口#includeAT89x51.h/*****************************************P1------DB0～DB7P2.0------RSP2.1------RWP2.2------E*****************************************/#defineLCD_DBP1sbitLCD_RS=P2^0;sbitLCD_RW=P2^1;sbitLCD_E=P2^2;/******定义函数****************/#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidLCD_init(void);//初始化函数voidLCD_write_command(ucharcommand);//写指令函数voidLCD_write_data(uchardat);//写数据函数voidLCD_disp_char(ucharx,uchary,uchardat);//在某个屏幕位置上显示一个字符,X（0-16),y(1-2)//voidLCD_check_busy(void);//检查忙函数。我没用到此函数，因为通过率极低。voiddelay_n40us(uintn);//延时函数//********************************//*******初始化函数***************voidLCD_init(void){LCD_write_command(0x38);//设置8位格式，2行，5x7LCD_write_command(0x0c);//整体显示，关光标，不闪烁LCD_write_command(0x06);//设定输入方式，增量不移位LCD_write_command(0x01);//清除屏幕显示delay_n40us(100);//实践证明，我的LCD1602上，用for循环200次就能可靠完成清屏指令。}//********************************//********写指令函数************voidLCD_write_command(uchardat){LCD_DB=dat;LCD_RS=0;//指令LCD_RW=0;//写入LCD_E=1;//允许LCD_E=0;delay_n40us(1);//实践证明，我的LCD1602上，用for循环1次就能完成普通写指令。}//*******************************//********写数据函数*************voidLCD_write_data(uchardat){LCD_DB=dat;LCD_RS=1;//数据LCD_RW=0;//写入LCD_E=1;//允许LCD_E=0;delay_n40us(1);}//********************************//*******显示一个字符函数*********voidLCD_disp_char(ucharx,uchary,uchardat){ucharaddress;if(y==1)address=0x80+x;elseaddress=0xc0+x;LCD_write_command(address);LCD_write_data(dat);}//********************************/*******检查忙函数*************voidLCD_check_busy()//实践证明，在我的LCD1602上，检查忙指令通过率极低，以{//至于不能正常使用LCD。因此我没有再用检查忙函数。而使do//用了延时的方法，延时还是非常好用的。我试了一下，用{LCD_E=0;//for循环作延时，普通指令只要1次循就可完成。清屏指令LCD_RS=0;//要用200次循环便能完成。LCD_RW=1;LCD_DB=0xff;LCD_E=1;}while(LCD_DB^7==1);｝******************************///********延时函数***************voiddelay_n40us(uintn){uinti;ucharj;for(i=n;i0;i--)for(j=0;j2;j++);//在这个延时循环函数中我只做了2次循环，}//实践证明我的LCD1602上普通的指令只需1次循环就能可靠完成。//*******************************//*********主函数*****************voidmain(void){LCD_init();LCD_disp_char(0,1,A);while(1);}//*******************************具体电路的制作是很简单的，就接了两个电阻，一个是10欧姆的背光限流电阻，另一个是2K的LCD极板电压调节电阻。这两个电阻的阻值怎么定呢？背光比较简单，它就相当于在后面接了几个发光二极管，任何时候你只要在15、16脚串上个100欧的电位器接上电源，调节电位器，觉得亮度合适。此时的阻值便可。LCD液晶极板驱动电压调节电阻的确定就稍微麻烦一点。在各数据线，控制线接好关通上电源的前提下在第3脚(VEE)和地之间接一个10K的电位器。调节电位器。当3脚电压高时为全亮，电压为0时为全暗(液晶全显示为黑块)。你用电位器把屏幕从全暗刚好调到变亮。这时便可调试程序。待屏幕能正确显示后再细调电位器，使对比度合适。这时的阻值便可确定，然后换成等值的固定电阻焊上便可。我们接着上次的系统板制做：新买的1602LCD，