LCD1602与MCS-51单片机的接口.docVIP

LCD1602与MCS-51单片机的接口液晶显示器（LCD）具有工作电压低、微功耗、显示信息量大和接口方便等优点，现在已被广泛应用于计算机和数字式仪表等领域，成为测量结果显示和人机对话的重要工具。液晶显示器按其功能可分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果，其应用越来越广泛。本节将以RT-1602C液晶显示模块为例，介绍液晶显示器的结构和功能，讨论其与MCS-51单片机的硬件接口电路及软件编程方法。7.1.1 LCD1602概述LCD1602是216字符型液晶显示模块，可以显示两行，每行16个字符，采用57点阵显示，工作电压4.55.5V，工作电流2.0mA(5.0V)，其控制器采用HD44780液晶芯片（市面上字符液晶显示器的控制器绝大多数都是基于HD44780液晶芯片，它们的控制原理是完全相同的）。LCD1602可采用标准的14引脚接口或16引脚接口，多出来的2条引脚是背光源正极BLA(15脚)和背光源负极BLK(16脚)，其外观形状如图7.1所示。 (a) 正面 (b) 背面图7.1 RT-1602C的外观(a)图是LCD1602的正面，(b)图LCD1602的背面。标准的16引脚接口如下：第1脚：VSS，电源地。第2脚：VDD，+5V电源。第3脚：VEE，液晶显示对比度调整输入端。接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高。使用时通常通过一个10K的电位器来调整对比度。第4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/，读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址；当RS为低电平、R/为高电平时，可以读忙信号；当RS为高电平、R/为低电平时，可以写入数据。第6脚：E，使能端，当E为高电平时读取液晶模块的信息，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行写操作。第714脚：D0D7，为8位双向数据线。第15脚：BLA，背光源正极。第16脚：BLK，背光源负极。7.1.2 LCD1602的内部结构液晶显示模块LCD1602的内部结构可以分成三部分：一为LCD控制器，二为LCD驱动器，三为LCD显示装备，如图7.2所示。图7.2 RT-1602C的内部结构控制器采用HD44780，驱动器采用HD44100。HD44780是集控制器、驱动器于一体，专用于字符显示控制驱动的集成电路。HD44100是作扩展显示字符位的。HD44780是字符型液晶显示控制器的代表电路。HD44780集成电路的特点如下。(1)可选择57或510点阵字符。(2)HD44780不仅可作为控制器，而且还具有驱动1640点阵液晶像素的能力，并且HD44780的驱动能力可通过外接驱动器扩展360列驱动。HD44780可控制的字符高达每行80个字，也就是580=400点，HD44780内藏有16路行驱动器和40路列驱动器，所以HD44780本身就具有驱动1640点阵LCD的能力(即单行16个字符或两行8个字符)。如果在外部加一HD44100再扩展40路/列驱动，则可驱动162LCD。(3)HD44780的显示缓冲区DDRAM、字符发生存储器ROM及用户自定义的字符发生器CGRAM全部内藏在芯片内。HD44780有80个字节的显示缓冲区，分两行，地址分别为00H27H，40H67H，它们实际显示位置的排列顺序跟LCD的型号有关，LCD1602的显示地址与实际显示位置的关系，如图7.3所示。图7.3 RT-1602C的显示地址与实际显示位置的关系图HD44780内藏的字符发生存储器(ROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图7.4所示。图7.4 点阵字符图形这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。如数字“1”的代码是00110001B(31H)，又如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H)，可以看出英文字母的代码与ASCII编码相同。要在LCD的某个位置显示符号，只需将显示的符号的ASCII码存入DDRAM的对应位置。如在LCD1602的第一行第二列显示“1”，只须将“1”的ASCII码31H存入DDRAM的01单元；在LCD1602的第二行第三列显示“A”，只须将“A”的ASCII码41H存入DDRAM的42H单元即可。(4)HD44780具有8位数据和4位数据传输两种方式，可与4/8位CPU相连。(5)HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动、闪烁等显示功能。7.1.3 HD44780的指令格式与指令功能HD44780控制器内有多个寄存器，通过RS和R/引脚共同决定选择哪一个寄存器，选择情况如表7.1所示。表7.1 HD44870内部寄存器选择表RSR/寄存器及操作00指令寄存器写入01忙标志和地址计数器读出10数据寄存器写入11数据寄存器读出总共有11条指令，它们的格式和功能如下。1)清屏命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D00000000001功能：清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格(ASCII20H)。光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器AC清零。2)光标复位命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D00000000010功能：光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器AC清零。显示缓冲区DDRAM的内容不变。3)输入方式设置命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D000000001I/DS功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是否移动。当I/D=1时，光标从左向右移动；I/D=0时，光标从右向左移动。当S=1时，内容移动，S=0时，内容不移动。4)显示开关控制命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D00000001DCB功能：控制显示的开关，当D=1时显示，D=0时不显示。控制光标开关，当C=1时光标显示，C=0时光标不显示。控制字符是否闪烁，当B=1时字符闪烁，B=0时字符不闪烁。5)光标移位命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D0000001S/CR/L*功能：移动光标或整个显示字幕移位。当S/C=1时整个显示字幕移位，当S/C=0时只光标移位。当R/L=1时光标右移，R/L=0时光标左移。6)功能设置命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D000001DLNF*功能：设置数据位数，当DL=1时数据位为8位，DL=0时数据位为4位。设置显示行数，当N=1时双行显示，N=0时单行显示。设置字形大小，当F=1时为510点阵，F=0时为57点阵。7)设置字库CGRAM地址命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D00001CGRAM的地址功能：设置用户自定义CGRAM的地址，对用户自定义CGRAM访问时，要先设定CGRAM的地址，地址范畴为063。8)显示缓冲区DDRAM地址设置命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D0001DDRAM的地址功能：设置当前显示缓冲区DDRAM的地址，对DDRAM访问时，要先设定DDRAM的地址，地址范畴为0127。9)读忙标志及地址计数器AC命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D001BFAC的值功能：读忙标志及地址计数器AC命令。当BF=1时表示忙，这时不能接收命令和数据；当BF=0时表示不忙。低7位为读出的AC的地址，值为0127。10) 写DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D010写入的数据功能：向DDRAM或CGRAM当前位置中写入数据，写入后地址指针自动移动到下一个位置。对DDRAM或CGRAM写入数据之前须设定DDRAM或CGRAM的地址。11) 读DDRAM或CGRAM命令格式：RSR/D7D6D5D4D3D2D1D011读出的数据功能：从DDRAM或CGRAM当前位置中读出数据。当DDRAM或CGRAM读出数据时，须先设定DDRAM或CGRAM的地址。7.1.4 LCD1602的编程与接口LCD显示器在使用之前须根据具体配置情况初始化，初始化可在复位后完成，LCD1602初始化过程一般如下：(1)清屏。清除屏幕，将显示缓冲区DDRAM的内容全部写入空格(ASCII20H)。光标复位，回到显示器的左上角。地址计数器AC清零。(2)功能设置。设置数据位数，根据LCD1602与处理器的连接选择(LCD1602与51单片机连接时一般选择8位)，设置显示行数(LCD1602为双行显示)。设置字形大小(LCD1602为57点阵)。(3)开/关显示设置。控制光标显示、字符是否闪烁等。(4)输入方式设置。设定光标的移动方向以及后面的内容是否移动。初始化后就可用LCD进行显示，显示时应根据显示的位置先定位，即设置当前显示缓冲区DDRAM的地址，再向当前显示缓冲区写入要显示的内容，如果连续显示，则可连续写入显示的内容。由于LCD是外部设备，处理速度比CPU的速度慢，向LCD写入命令到完成功能须要一定的时间，在这个过程中，LCD处于忙状态，不能向LCD写入新的内容。LCD是否处于忙状态可通过读忙标志命令来了解。另外，由于LCD执行命令的时间基本固定，而且比较短，因此也可以通过延时等待命令完成后再写入下一个命令。图7.5是LCD1602与8051单片机的接口图，图中LCD1602的数据线与8051的P2口相连，RS与8051的P1.7相连，R/与8051的P1.6相连，E端与8051的P1.5相连。编程在LCD显示器的第1行、第1列开始显示“HOW”，第2行、第5列开始显示“ARE YOU!”。图7.5 LCD1602与8051单片机的接口图汇编语言程序：RS BIT P1.7RW BIT P1.6E BIT P1.5ORG 00HAJMP STARTORG 50H;主程序START:MOV SP,#50HACALL INITMOV A,#10000000B;写入显示缓冲区起始地址为第1行第1列ACALL WC51RMOV A,#H ;第1行第1列显示字母HACALL WC51DDRMOV A,#O ;第1行第2列显示字母OACALL WC51DDRMOV A,#W ;第1行第3列显示字母WACALL WC51DDRMOV A,#11000100B ;写入显示缓冲区起始地址为第2行第5列ACALL WC51RMOV A,#A ;第2行第5列显示字母AACALL WC51DDRMOV A,#R ;第2行第6列显示字母RACALL WC51DDRMOV A,#E ;第2行第7列显示字母EACALL WC51DDRMOV A,# ;第2行第8列显示字母 ACALL WC51DDRMOV A,#Y ;第2行第9列显示字母YACALL WC51DDRMOV A,#O ;第2行第10列显示字母OACALL WC51DDRMOV A,#U ;第2行第11列显示字母UACALL WC51DDRMOV A,#! ;第2行第12列显示字母!ACALL WC51DDRLOOP:AJMP LOOP;初始化子程序INIT: MOV A,#00000001H;清屏ACALL WC51RMOV A,#00111000B ;使用8位数据,显示两行,使用57的字型LCALL WC51RMOV A,#00001100B ;显示器开,光标关,字符不闪烁LCALL WC51RMOV A,#00000110B ;字符不动,光标自动右移一格LCALL WC51RRET;检查忙子程序F_BUSY:PUSH ACC ;保护现场MOV P2,#0FFHCLR RSSETB RWWAIT:CLR ESETB EJB P2.7,WAIT;忙,等待POP ACC ;不忙,恢复现场RET;写入命令子程序WC51R:ACALL F_BUSYCLR ECLR RSCLR RWSETB EMOV P2,ACCCLR ERET;写入数据子程序WC51DDR:ACALL F_BUSYCLR ESETB RSCLR RWSETB EMOV P2,ACCCLR ERETENDC语言编程：#include #define uchar unsigned charsbit RS=P17;sbit RW=P16;sbit E=P15;void init(void);void wc51r(uchar i);void wc51ddr(uchar i);void fbusy(void);/主函数void main()SP=0x50;init();wc51r(0x80); /写入显示缓冲区起始地址为第1行第1列wc51ddr(H); /第1行第1列显示字母Hwc51ddr(O); /第1行第2列显示字母Owc51ddr (W); /第1行第3列显示字母Wwc51r(0xc4); /写入显示缓冲区起始地址为第2行第5列wc51ddr(A); /第2行第5列显示字母Awc51ddr(R); /第2行第6列显示字母Rwc51ddr(E); /第2行第7列显示字母Ewc51ddr( ); /第2行第8列显示字母 wc51ddr(Y); /第2行第9列显示字母Ywc51ddr(O); /第2行第10列显示字母Owc51ddr(U); /第2行第11列显示字母Uwc51ddr(!); /第2行第11列显示字母!while(1);/初始化函数void init()wc51r