如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（七）——LCD1602点阵字符型液晶显示模块驱动封装（上）

当前进展：

一、我的构想：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（一）——即插即用、积木化、功能重组的智能硬件模块构想

二、别人家的孩子：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（二）——别人是如何设计硬件积木的！

三、MCU选型：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（三）——该选什么样的MCU呢？

四、温湿度传感器DHT11驱动封装（上）：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（四）——初尝试·把温湿度给收集了（上）！

五、温湿度传感器DHT11驱动封装（中）：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（五）——初尝试·把温湿度给收集了（中）！

六、温湿度传感器DHT11驱动封装（下）：如何为编程爱好者设计一款好玩的智能硬件（六）——初尝试·把温湿度给收集了（下）！

[b]七、点阵字符型液晶显示模块LCD1602驱动封装（上）[/b]

　　

　　前几节我们封装好了一个可以采集数据的传感器驱动，接下来两节将介绍一个非常简单的LCD液晶屏，即显示模块的驱动封装。——有采集有显示，才好！考虑刚开始，所以本节介绍一种最常用的液晶屏：LCD1602



· 模块简介

　　该模块总共有16个引脚，显示字符为16X2行。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用符号和日文假名等，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'了。因为1602识别的是ASCII码，可以直接用ASCII码直接赋值。



引脚及功能

　　456为控制线，DB0~7为8位数据线，3为为调节对比度的（过小会导致文本不清晰，过大会导致背景掩盖文本）





驱动器接口说明（HD44780）

　　无论是TFT\LCD\OLCD等都会有一个驱动器，简单理解就是屏幕和控制CPU直接的一个桥梁，该桥梁规定发送什么格式的命令能达到某种效果~此外，一般这种驱动对于类似的显示器时相似的！这里用的是HD44780驱动芯片。

1、基本操作时序：

1.1 读状态：输入：RS=L,RW=H,E=H　　　　　　　　　　　　输出：D0~D7=状态字
1.2 写状态：输入：RS=L,RW=L,D0~D7=指令码,E=高脉冲　　输出：无

1.3 读数据：输入：RS=H,RW=H,E=H　　　　　　　　　　　　输出：D0~D7=数据

1.4 写数据：输入：RS=H,RW=L,D0~D7=数据,E=高脉冲　　　输出：无

2、状态字说明：



　　 注：对控制器每次进行读写操作之前，都必须进行读写检测，确保STA7为0

3、RAM地址映射图

　　控制器内部带80X8位（80字节）的RAM缓冲区，对应下图关系为：（因为这个是16X2行的，所以只用了其中一部分）



4、指令说明

　　显示模式设置：　　　　00111000　　设置16X2显示，5X7点阵，8位数据接口

　　显示开关光标设置：　　00001DCB　　D=1 开显示；D=0 关显示

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 C=1 显示光标；C=0 不显示光标

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B=1 光标闪烁；B=0 光标不闪

　　　　　　　　　　　　　000001NS　　N=1 当读或者写一个字符后地址指针加一，且光标加一

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 N=0 当读或者写一个字符后地址指针减一，且光标减一

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 S=1 当写一个字符，整屏显示左移（N=1）或右移（N=0），以得到光标不移动而整个屏幕移动的效果

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 S=0 当写一个字符，整个屏幕不移动

　　数据控制：　　　　　　控制器内部设有一个数据地址指针，用户可通过它们来访问内部全部80字节RAM

　　数据指针设置：　　　　80H+地址码（0-27H,40H-67H）　

　　其他设置：　　　　　　01H　　　　　 显示清屏

　　　　　　　　　　　　　02H　　　　　 显示回车

　　初始化过程（复位过程）：　　　　　　① 延时15ms

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　② 写指令38H（不检测忙信号）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　③ 延时5ms

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　④ 写指令38H（不检测忙信号）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑤ 延时5ms

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ⑥ 写指令38H（不检测忙信号）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑦ （以后每次写指令、读/写数据操作之前均需要忙检测信号）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑧ 写指令38H：显示模式设置

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ⑨ 写指令08H：显示关闭

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 © 写指令01H：显示清屏

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ® 写指令06H：显示光标移动设置

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 〇 写指令0CH：显示开及光标设置

常用链接方式



时序图

读操作时序图



写操作时序图



时序参数表



· 基于51平台的DEMO

下面是基于51平台LCD1602显示静态文本的例子，其连线按照“引脚与功能”左图的方式进行连接，效果如下：



注：看下面代码，注意重点看我加粗的地方~不同颜色表示不同功能块的部分~

/**********************BST-V51实验开发板例程************************
*  平台：BST-V51 + Keil U3 + STC89C52
*  名称：1602基本驱动的代码
*  公司：深圳市亚博软件开发有限公司
*  淘宝：bstmcu.taobao.com
*  日期：2012-8-12
*  晶振:11.0592MHZ
*  说明：免费开源，不提供源代码分析.
******************************************************************/

//实验目的：
/*-----------------------------------------------
名称：LCD1602
内容：通过标准程序静态显示字符
引脚定义如下：1-VSS 2-VDD 3-V0 4-RS 5-R/W 6-E 7-14 DB0-DB7 15-BLA 16-BLK
------------------------------------------------*/

#include<reg52.h> //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include<intrins.h>

sbit RS = P1 ^ 0; //定义端口
sbit RW = P1 ^ 1;
sbit EN = P2 ^ 5;

#define RS_CLR RS=0
#define RS_SET RS=1

#define RW_CLR RW=0
#define RW_SET RW=1

#define EN_CLR EN=0
#define EN_SET EN=1

#define DataPort P0

/*------------------------------------------------
uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时
长度如下 T=tx2+5 uS
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
/*------------------------------------------------
mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值
unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是
0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{

while(t--)
{
//大致延时1mS
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
/*------------------------------------------------
判忙函数
------------------------------------------------*/
[b] 66 bit LCD_Check_Busy(void)//蓝色的几个忙检测、写数据和写命令是根据上面《驱动器接口说明》中的第一条和读写时序图写成的
[/b] {
DataPort = 0xFF;
RS_CLR;
RW_SET;
EN_CLR;
_nop_();
EN_SET;
return (bit)(DataPort & 0x80);
}
/*------------------------------------------------
写入命令函数
------------------------------------------------*/
 79 void LCD_Write_Com(unsigned char com)
 {
while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待
RS_CLR;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort = com;
_nop_();
EN_CLR;
}
/*------------------------------------------------
写入数据函数
------------------------------------------------*/
[b] 92 void LCD_Write_Data(unsigned char Data)
[/b] {
while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待
RS_SET;
RW_CLR;
EN_SET;
DataPort = Data;
_nop_();
EN_CLR;
}

/*------------------------------------------------
清屏函数
------------------------------------------------*/
void LCD_Clear(void)
{
LCD_Write_Com(0x01);
DelayMs(5);
}
/*------------------------------------------------
写入字符串函数
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_String(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *s)
{
if (y == 0)
{
LCD_Write_Com(0x80 + x);     //表示第一行
}
else
{
LCD_Write_Com(0xC0 + x);      //表示第二行
}
while (*s)
{
LCD_Write_Data( *s);
s ++;
}
}
/*------------------------------------------------
写入字符函数
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_Char(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char Data)
{
135     if (y == 0)//根据Y的值确定显示在哪一行，不同行RAM地址不一样
     {
LCD_Write_Com(0x80 + x);
}
else
{
LCD_Write_Com(0xC0 + x);
}
LCD_Write_Data( Data);
}
145 /*------------------------------------------------和《[b]4、指令说明》的启动阶段描述一样
146               初始化函数
147 ------------------------------------------------*/
148 void LCD_Init(void)
149 {
150     LCD_Write_Com(0x38);    /*显示模式设置*/
151     DelayMs(5);
152     LCD_Write_Com(0x38);
153     DelayMs(5);
154     LCD_Write_Com(0x38);
155     DelayMs(5);
156     LCD_Write_Com(0x38);
157     LCD_Write_Com(0x08);    /*显示关闭*/
158     LCD_Write_Com(0x01);    /*显示清屏*/
159     LCD_Write_Com(0x06);    /*显示光标移动设置*/
160     DelayMs(5);
161     LCD_Write_Com(0x0C);    /*显示开及光标设置*/
162 }
[/b]
/*------------------------------------------------
主函数
------------------------------------------------*/
void main(void)
{
LCD_Init();
LCD_Clear();//清屏
while (1)
{
LCD_Write_Char(7, 0, 'o');
LCD_Write_Char(8, 0, 'k');
LCD_Write_String(1, 1, "Hard Work");
while(1);
}
}

小结&接下来计划：

　　下一节将把LCD1602的驱动改写成便于移植的版本，同时讨论一些稍微炫一点的效果——滚动、光标等待等。两周内计划是：再研究一个按键的驱动、一个通信的驱动之后就着手写我们的“X-积木”OS了。

@beautifulzzzz

2015-9-20 持续更新中~