LCD1602驱动为什么把字符代码写入DDRAM？

接 口

LCD1602是很多单片机爱好者较早接触的字符型液晶显示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。刚开始接触它的大多是单片机的初学者。由于对它的不了解，不能随心所欲地对它进行驱动。经过一段时间的学习，我对它的驱动有了一点点心得，今天把它记录在这里，以备以后查阅。

与此相仿的是LCD12864液晶显示器，它是一种图形点阵显示器，能显示的内容比LCD1602要丰富得多，除了普通字符外，还可以显示点阵图案，带有汉字库的还可以显示汉字，它的并行驱动方式与LCD1602相差无几，所以，在这里花点时间是值得的。

一般来说，LCD1602有16条引脚，据说还有14条引脚的，与16脚的相比缺少了背光电源A（15脚）和地线K（16脚）。我手里这块LCD1602的型号是HJ1602A，它有16条引脚：

图2

它的16条引脚定义如下：

表：引脚说明

对表格的说明：

（1）VSS接电源地。

（2）VDD接+5V。

（3）VO是液晶显示的偏压信号，可接10K的3296精密电位器，或同样阻值的RM065/RM063蓝白可调电阻。见图3。

图3

（4）RS是命令/数据选择引脚，接单片机的一个I/O，当RS为低电平时，选择命令；当RS为高电平时，选择数据。

（5）RW是读/写选择引脚，接单片机的一个I/O，当RW为低电平时，向LCD1602写入命令或数据；当RW为高电平时，从LCD1602读取状态或数据。如果不需要进行读取操作，可以直接将其接VSS。

（6）E，执行命令的使能引脚，接单片机的一个I/O。

（7）D0—D7，并行数据输入/输出引脚，可接单片机的P0—P3任意的8个I/O口。如果接P0口，P0口应该接4.7K—10K的上拉电阻。如果是4线并行驱动，只须接4个I/O口。

（8）A背光正极，可接一个10—47欧的限流电阻到VDD。

（9）K背光负极，接VSS。见图4所示。

图4

基本操作

LCD1602的基本操作分为四种：

读状态。输入RS=0，RW=1，E=高脉冲。输出：D0—D7为状态字。

读数据。输入RS=1，RW=1，E=高脉冲。输出：D0—D7为数据。

写命令。输入RS=0，RW=0，E=高脉冲。输出：无。

写数据。输入RS=1，RW=0，E=高脉冲。输出：无。

读操作时序图，如图5所示：

图5

写操作时序图，如图6所示：

图6

时序时间参数，如图7所示：

图7

DDRAM、CGROM、CGRAM

DDRAM（Display Data RAM）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（如图8）：

图8

DDRAM相当于计算机的显存，我们为了在屏幕上显示字符，就把字符代码送入显存，这样该字符就可以显示在屏幕上了。同样LCD1602共有80个字节的显存，即DDRAM。但LCD1602的显示屏幕只有16×2大小，因此，并不是所有写入DDRAM的字符代码都能在屏幕上显示出来，只有写在上图所示范围内的字符才可以显示出来，写在范围外的字符不能显示出来。这样，我们在程序中可以利用下面的“光标或显示移动指令”使字符慢慢移动到可见的显示范围内，看到字符的移动效果。

前面说了，为了在液晶屏幕上显示字符，就把字符代码送入DDRAM。例如，如果想在屏幕左上角显示字符‘A’，那么就把字符‘A’的字符代码41H写入DDRAM的00H地址处即可。至于怎么写入，后面会有说明。

那么为什么把字符代码写入DDRAM，就可以在相应位置显示这个代码的字符呢？我们知道，LCD1602是一种字符点阵显示器，为了显示一种字符的字形，必须要有这个字符的字模数据，什么叫字符的字模数据，看看下面的这个图就明白了（如图9）。

图9

上图的左边就是字符‘A’的字模数据，右边就是将左边数据用“○”代表0，用“■”代表1。从而显示出‘A’这个字形。从图12可以看出，字符‘A’的高4位是0100，低4位是0001，合在一起就是01000001b，即41H。它恰好与该字符的ASCII码一致，这样就给了我们很大的方便，我们可以在PC上使用P2=‘A’这样的语法。编译后，正好是这个字符的字符代码。

在LCD1602模块上固化了字模存储器，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（Character Generator ROM）中，另外还有8个允许用户自定义的字符产生RAM，称为CGRAM（Character Generator RAM）。图12说明了CGROM和CGRAM与字符的对应关系。

从ROM和RAM的名字我们也可以知道，ROM是早已固化在LCD1602模块中的，只能读取；而RAM是可读写的。也就是说，如果只需要在屏幕上显示已存在于CGROM中的字符，那么只须在DDRAM中写入它的字符代码就可以了；但如果要显示CGROM中没有的字符，比如摄氏温标的符号，那么就只有先在CGRAM中定义，然后再在DDRAM中写入这个自定义字符的字符代码即可。和CGROM中固化的字符不同，CGRAM中本身没有字符，所以要在DDRAM中写入某个CGROM不存在的字符，必须在CGRAM中先定义后使用。程序退出后CGRAM中定义的字符也不复存在，下次使用时，必须重新定义。

图10

图10说明的是5×8点阵和5×10点阵字符的字形和光标的位置。先来说5×8点阵，它有8行5列。那么定义这样一个字符需要8个字节，每个字节的前3个位没有被使用。例如，定义摄氏温标的符号{0x10，0x06，0x09，0x08，0x08，0x09，0x06，0x00}。

图11

图11说明的是设置CGRAM地址指令。从这个指令的格式中我们可以看出，它共有aaaaaa这6位，一共可以表示64个地址，即64个字节。一个5×8点阵字符共占用8个字节，那么这64个字节一共可以自定义8个字符。

也就是说，图11的6位地址中的DB5DB4DB3用来表示8个自定义的字符，DB2DB1DB0用来表示每个字符的8个字节。这DB5DB4DB3所表示的8个自定义字符（0--7）就是要写入DDRAM中的字符代码。我们知道，在CGRAM中只能定义8个自定义字符，也就是只有0—7这8个字符代码，但在下面的这个表（如图12）中一共有16个字符代码（××××0000b--××××1111b）。

实际上，如图11所示，它只能表示8个自定义字符 （××××0000b=××××1000b， ××××0001b=××××1001b……依次类推）。也就是说，写入DDRAM中的字符代码0和字符代码8是同一个自定义字符。5×10点阵每个字符共占用16个字节的空间，所以CGRAM中只能定义4个这样的自定义字符。

那么如何在CGRAM中自定义字符呢？在上面的介绍中，我们知道有一个设置CGRAM地址指令，同写DDRAM指令相似，只须设置好某个自定义字符的字模数据，然后按照上面介绍的方法，设置好CGRAM地址，依次写入这个字模数据即可。我们在后面的例子中再进行说明。

图12

LCD1602指令

1、工作方式设置指令（图13）

图13

×：不关心，也就是说这个位是0或1都可以，一般取0。

DL：设置数据接口位数。

DL=1：8位数据接口（D7—D0）。

DL=0：4位数据接口（D7—D4）。

N=0：一行显示。

N=1：两行显示。

F=0：5×8点阵字符。

F=1：5×10点阵字符。

因为是写指令字，所以RS和RW都是0。LCD1602只能用并行方式驱动，不能用串行方式驱动。而并行方式又可以选择8位数据接口或4位数据接口。这里我们选择8位数据接口（D7—D0）。我们的设置是8位数据接口，两行显示，5×8点阵，即0b00111000也就是0x38。（注意：NF是10或11的效果是一样的，都是两行5×8点阵。因为它不能以两行5×10点阵方式进行显示，换句话说，这里用0x38或0x3c是一样的）。

2、显示开关控制指令（图14）

图14

D=1：显示开，D=0：显示关。

C=1：光标显示，C=0：光标不显示。

B=1：光标闪烁，B=0：光标不闪烁。

这里的设置是显示开，不显示光标，光标不闪烁，设置字为0x0c。

3、进入模式设置指令（图15、16）

图15

I/D=1：写入新数据后光标右移。

I/D=0：写入新数据后光标左移。

S=1：显示移动。

S=0：显示不移动。

图16

这里的设置是0x06。

4、光标或显示移动指令（图17、18）

图17

图18

在需要进行整屏移动时，这个指令非常有用，可以实现屏幕的滚动显示效果。初始化时不使用这个指令。

5、清屏指令（图19）

图19

清除屏幕显示内容。光标返回屏幕左上角。执行这个指令时需要一定时间。

6、光标归位指令（图20）

图20

光标返回屏幕左上角，它不改变屏幕显示内容。

7、设置CGRAM地址指令（图21）

图21

这个指令在上面已经介绍过。用法在后面例子中说明。

8、设置DDRAM地址指令（图22）

图22

这个指令用于设置DDRAM地址。在对DDRAM进行读写之前，首先要设置DDRAM地址，然后才能进行读写。前面我们说过，DDRAM就是LCD1602的显示存储器。我们要在它上面进行显示，就要把要显示的字符写入DDRAM。同样，我们想知道DDRAM某个地址上有什么字符，也要先设置DDRAM地址，然后将它读出到单片机。

9、读忙信号和地址计数器AC（图23）

图23

这个指令用来读取LCD1602状态。对于单片机来说，LCD1602属于慢速设备。当单片机向其发送一个指令后，它将去执行这个指令。这时如果单片机再次发送下一条指令，由于LCD1602速度较慢，前一条指令还未执行完毕，它将不接受这新的指令，导致新的指令丢失。因此这条读忙指令可以用来判断LCD1602是否忙，能否接收单片机发来的指令。

当BF=1，表示LCD1602正忙，不能接受单片机的指令；当BF=0，表示LCD1602空闲，可以接收单片机的指令。RS=0，表示是指令；RW=1，表示是读取。

这条指令还有一个副产品：即可以得到地址记数器AC的值（address counter）。LCD1602维护了一个地址计数器AC，用来记录下一次读写CGRAM或DDRAM的位置。

需要强调的是：这条指令我一次也没有执行成功。很多网友似乎也是这样。好在我们有另外的办法，也就是延时。通过查看每条指令的执行时间，再经过一些试验，可以确定指令的延时。这样就可以在上一条指令执行完毕后再执行下一条指令了。

10、写数据到CGRAM或DDRAM指令（图24）

图24

RS=1，数据；RW=0，写。指令执行时，要在DB7—DB0上先设置好要写入的数据，然后执行写命令。

11、从CGRAM或DDRAM读数据指令（图25）

图25

RS=1，数据；RW=1，读。先设置好CGRAM或DDRAM的地址，然后执行读取命令。数据就被读入后DB7—DB0。

实 例

下面我们就以一个实例来结束这篇文章。

先介绍一下背景：

单片机最小系统（扩充了外部RAM 62256）。

采用STC89C52RC，晶振22.1184MHZ。

以5×8点阵，16×2行，8位数据端口。

首先在第一行显示“I love MCU！”，第二行显示“LCD1602 Test！”。延时一段时间，清屏。

然后在第一行显示自定义字符：摄氏温标标志。第二行显示圆周率（pai）标志。再延时一段时间，清屏。

最后在第一行显示“Welcome to my blog！”，显示方式是从屏幕右面移入，左面移出。

周而复始（如图26）。

图26

代码如下：

←左右滑动，查看代码→

//File1

#ifndef __ZHANGTYPE_H__

#define __ZHANGTYPE_H__

#define uint8 unsigned char

#define uint16 unsigned short int

#define uint32 unsigned long int

#define int8 signed char

#define int16 signed short int

#define int32 signed long int

#define uint64 unsigned long long int

#define int64 signed long long int

#endif

//File2

#ifndef __FUN_H__

#define __FUN_H__

#include “ZhangType.h”

#include

void Delay（uint16 time）;

#endif

//File3

#include “fun.h”

void Delay（uint16 time）

{

while（time--）;

}

//File4

#ifndef __1602_H__

#define __1602_H__

#include

#include “ZhangType.h” //变量类型

#include “fun.h” //常用函数

#define SETMODE 0x38 //16*2显示，5*7点阵，8位数据接口

#define DISOPEN 0x0C //显示开，不显示光标，光标不闪烁

#define DISMODE 0x06 //读写字符后地址加1，屏显不移动

#define SETADDR 0x80 //设置数据地址指针初始值

#define CLEAR 0x01 //清屏，数据指针清零

#define RET 0x02 //回车，数据指针清零

#define PORT P2 //I/O口

sbit RS = P1^0;

sbit RW = P1^1;

sbit E = P1^2;

void Init1602（void）; //初始化1602

void Write1602_Com（uint8 com）; //写命令

void Write1602_Dat（uint8 dat）; //写数据

void CheckBusy（void）; //检查忙

void Write1602_One_Dat（uint8 X，uint8 Y，uint8 dat）;

//写一个数据

void Write1602_Str（uint8 addr，uint8 length，uint8 *pbuf）;

//写一个数据串

#endif//

//File5

#include “1602.h”

void Write1602_Com（uint8 com）

{

E=0;

RS=0; //命令

Delay（50）; //延时

RW=0; //写

Delay（50）;

PORT=com; //端口赋值

Delay（50）;

E=1; //高脉冲

Delay（50）;

E=0;

}

void Write1602_Dat（uint8 dat）

{

E=0;

RS=1; //数据

Delay（50）; //延时

RW=0; //写

Delay（50）;

PORT=dat; //端口赋值

Delay（50）;

E=1; //高脉冲

Delay（50）;

E=0;

}

void CheckBusy（void）

{

uint8 temp;

RS=0; //命令

RW=1; //读

E=0;

while（1）

{

PORT=0xFF; //端口为输入

E=1; //高脉冲

temp=PORT;

E=0;

if （（temp&0x80）==0） //检查BF位是否为0

break;

}

}

void Init1602（void）

{

Write1602_Com（SETMODE）; //模式设置

Delay（500）;

Write1602_Com（DISOPEN）; //显示设置

Delay（500）;

Write1602_Com（DISMODE）; //显示模式

Delay（500）;

Write1602_Com（CLEAR）; //清屏

Delay（500）;

}

void Write1602_One_Dat（uint8 x，uint8 y，uint8 dat）

{

x&=0x0f;

y&=0x01;

if（y）

x|=0x40;

x|=0x80;

Write1602_Com（x）;

Write1602_Dat（dat）;

}

void Write1602_Str（uint8 addr，uint8 length，uint8 *pbuf）

{

uint8 i;

Write1602_Com（addr）;

for（i=0;i

{

Write1602_Dat（pbuf［i］）;

}

}

//File6

/*******************************************************

*名称：主文件（_main.c）

*功能：测试

*日期：2014/09/09

*******************************************************/

#include “1602.h”

#include “fun.h”

uint8 code hot［8］={ //摄氏温度字模

0x10，0x06，0x09，0x08，0x08，0x09，0x06，0x00

};

uint8 code pi［8］={

0x00，0x1f，0x0a，0x0a，0x0a，0x13，0x00，0x00 //pai

};

uint8 code strMCU［］=“I love MCU！”;

uint8 code strTest［］=“LCD1602 Test！”;

uint8 code blog［］=“Welcome to my blog！”;

uint8 i;

void main（）

{

Init1602（）; //初始化1602

//自定义CGRAM

Write1602_Str（0x40，8，hot）; //摄氏温标

Write1602_Str（0x48，8，pi）; //pai

Write1602_Str（0x80，strlen（strMCU），strMCU）;

//“I love MCU！”

Write1602_Str（0x80+0x40，strlen（strTest），strTest）;

//“LCD1602 Test！”

for（i=0;i《50;i++） //延时一段时间

Delay（10000）;

Write1602_Com（CLEAR）; //指令执行时间较长

Delay（500）; //多加一些延时

for（i=0;i《16;i++）

Write1602_Dat（0）;

Write1602_Com（0xc0）; //设置DDRAM地址

for（i=0;i《16;i++）

Write1602_Dat（1）;

for（i=0;i《50;i++） //延时一段时间

Delay（10000）;

Write1602_Com（CLEAR）; //指令执行时间较长

Delay（500）; //多加一些延时

Write1602_Str（0x80+0x10，strlen（blog），blog）;

//写在显示之外

while（1）

{

Write1602_Com（0x18）; //左移

for（i=0;i《20;i++） //延时

Delay（10000）;
责任编辑:pj