【常用傳感器】LCD1602液晶作業原理詳解及例程代碼

本文帶你詳細的了解下LCD1602液晶的作業原理以及代碼撰寫

LCD1602液晶顯示屏

LCD （ Liquid Crystal Display 的簡稱）液晶顯示幕，能夠同時顯示16x2，32個字符，是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊，

LCD1602液晶顯示幕是廣泛使用的一種字符型液晶顯示模塊，它是由字符型液晶顯示屏（LCD）、控制驅動主電路HD44780及其擴展驅動電路HD44100，以及少量電阻、電容元件和結構件等裝配在PCB板上而組成，該顯示屏的優點是耗電量低、體積小、輻射低，

LCD1602主要用來顯示數字、字母、圖形以及少量自定義字符，可以顯示2行16個字符，擁有16個引腳，其中8位資料總線D0-D7，和RS、R/W、EN三個控制埠，作業電壓為5V，并且帶有字符對比度調節V0和背光源AK，

注：
我們所用的LCD屏的命名，基本都是按照其解析度來進行命名的 比如lcd1602 就是解析度為16×2 lcd12864 就是解析度為128×64

LCD1602主要引數

• 顯示字符:16×2個字符
• 作業電壓:4.5~5V
• 作業電流:2.0mA
• 作業溫度：-20°C~70°C
• 模塊最佳作業電壓:5.0V
• 單個字符尺寸2.95×4.35（W×Hmm）
• 引腳：16腳

LCD發光原理

首先要知道：

• 液晶:液晶是液態晶體，是一種幾乎透明的物質，是不能發光的

• 光源：LCD螢屏的光來自于螢屏最下面的背光板發出的光源

• 偏光片：一種鏡片，只有特定方向的光線(垂直偏振光)才能通過，而其它方向的光線不能通過

• 兩塊偏光片的柵欄角度相互垂直時光線就完全無法通過

液晶的物理特性是：液晶控制光線通過的程度是由加在液晶上的電壓強弱來控制的，當通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易通過，光的路徑不改變；不通電時排列混亂，阻止光線通過，改變光的路徑，

LCD螢屏的組成：

上偏光片，和下偏光片，使背光源的光只能通過下偏光片，不能通過下偏光片

彩色濾光片： 不同強度的光經過紅綠藍三色濾光片之后，會形成各種各樣的顏色

液晶層： 通過通電方式來控制液晶的分子排列，從而改變背光源發出的光的路徑，如果通電則不改變路徑，光不能通過上偏光片，如果不通電則改變光的路徑，光可以通過上偏光片，從而進行顯示，

TFT基板：排列有序的薄膜晶體管，每一個薄膜晶體管都可以調整其電壓，從而使單個晶體管范圍內液晶進行不同的亮度和顏色顯示，也就是我們說的像素點

背光源： 提供均勻的背景光源

也就是說：如果想要LCD螢屏不顯示，那么只需要背光源的光不穿過上偏光片即可，如果需要LCD螢屏顯示字符，需要背光源的光穿過上偏光片，而是否能穿過上偏光片，需要看液晶層的分子排列，而液晶層的分子排列，是由加在液晶上的電壓強弱來控制的，

也就是最后我們只需要控制每個像素點的電壓，就可以達到LCD螢屏顯示的效果，這樣就可以通過不同區域的電壓控制使液體水晶重新排列來顯示出各種圖形影像以及字符，

LCD和OLED區別：

LCD （ Liquid Crystal Display 的簡稱）液晶顯示幕，
OLED（Organic Light-Emitting Diode， OLED）本質是LED發光二極管，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合引起光子發射而產生光，又稱為有機電激光顯示，

簡單地說，LCD與LED是兩種不同的顯示技術，LCD是由液態晶體組成的顯示屏，而LED則是由發光二極管組成的顯示屏，本質區別二是LCD需要背光源才能亮，OLED是發光二極管自發光，不需要額外的光源.

LCD1602引腳接線：

各引腳的功能介紹如下：

• 引腳1(VSS/GND)：:地引腳

• 引腳2(VDD/VCC)：電源引腳

• 引腳3(VL)：液晶顯示幕對比度引腳，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高,使用時可以通過外接一個電位器調整其對比度，

• 引腳4(RS)：暫存器選擇腳，高電平時選擇資料暫存器、低電平時選擇指令暫存器，

• 引腳5(R/W)：讀(read)/寫(write)信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作，當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或顯示地址；當RS為低電平，R/W為高電平時，可以讀忙信號；當RS為高電平，R/W為低電平時，可以寫入資料，

• 引腳6(E)：使能端，當E端由高電平跳變為低電平時，液晶模塊執行命令，

• 引腳7-14(D0~D7)： 8位雙向資料線 用于單片機向1602寫入資料和從1602讀取資料

• 引腳15：背光源正極

• 引腳16：背光源負極

LCD1602共16個管腳，但分類很好分類，
其中一個VCC和GND用于給1602供電，
一個VCC和GND用于給背光源供電，
剩下三個功能引腳：RS(資料命令選擇端),R/W（讀寫選擇端）,E（使能信號），
還有8個D0~D7分別為8位雙向資料線傳輸資料，

• RS為暫存器選擇，高電平選擇資料暫存器，低電平選擇指令暫存器，
• R/W為讀寫選擇，高電平進行讀操作，低電平進行寫操作，
• E端為使能端，后面和時序聯系在一起，

LCD1602的RAM地址映射及標準字庫表

LCD1602,總共顯示為16行2列，對應著32個RAM地址，在使用的時候，需要在哪個位置顯示，就寫入對應的RAM地址，然后再寫入需要的字符，對應就會顯示該字符，

液晶顯示模塊是一個慢顯示幕件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示LCD此時不忙，這時才能寫指令和資料，否則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址(寫指令)，也就是告訴模塊在，哪里顯示字符，然后再寫入需要顯示的字符(寫資料)，才能夠正常顯示字符

下圖是1602的內部顯示地址
一共32個地址，對應2行16列

標準字庫表（CGROM）：

這個ROM中固化了一些我們常用的ASCII字符以及部分日文字符的點陣資料，需要寫入那個字符，就直接設定對應進制碼就可以，比如大寫的字母A，代碼是0100 0001（41H） 與ASCII碼一致，也就是表中的ASCII碼字符的地址和實際的ASCII碼字符是一樣的

LCD1602讀寫操作

LCD1602分為讀操作和寫操作

其中讀操作可以分為讀狀態和讀資料，寫操作可以分為寫指令和寫資料，

讀狀態： 讀取LCD引腳狀態，回傳為狀態字，D0-D6為當前LCD資料指標的地址 D7為是否允許讀寫操作(即檢查LCD是否處于忙狀態)

讀資料：讀取D0-07內的資料

寫指令： 寫入LCD的控制指令，比如清屏，顯示開關等

寫資料： 寫入需要顯示的資料，比方說要顯示字符a，就寫入0100 0001（41H）

以51單片機為例,D0-D7接到P0口 RW RW EN接到任意兩個口

讀寫操作的時序圖如下：

讀操作時序：

寫操作時序：
我們來分析一下時序圖，當我們要寫指令的時候，RS置為低電平，RW置為低電平，EN置為低電平，然后將指令資料送到資料口D0~D7，延時tsp1，讓1602準備接收資料，這時候將EN拉高，產生一個上升沿，這時候指令就開始寫入LCD，延時一段時間，將EN置低電平，

當我們要寫資料的時候，RS置為低電平，RW置為高電平，EN置為低電平，然后將指令資料送到資料口D0~D7，延時tsp1，讓1602準備接收資料，這時候將EN拉高，產生一個上升沿，這時候資料就開始寫入LCD，延時一段時間，將EN置低電平，

我們以51單片機為例，D0-D7接到P0口上，RW RW EN任意三個引腳，則寫指令和寫資料代碼如下：

寫指令：

/*********************************************************/
// 1602液晶寫命令函式，cmd就是要寫入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{ 
	LcdRs_P = 0;  //選擇寫指令
	LcdRw_P = 0; 	//選擇寫
	LcdEn_P = 0;  //E使能拉低
	P0=cmd;  //把指令送入P0
	DelayMs(2); //延時一小會兒，讓1602準備接收資料
	LcdEn_P = 1;  //使能線電平變化上升沿，命令送入1602的8位資料口
	DelayMs(2);//延時，讓資料發送
	LcdEn_P = 0;	//使能線拉低
}

寫資料：

/*********************************************************/
// 1602液晶寫資料函式，dat就是要寫入的資料
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
	LcdRs_P = 1;  //選擇寫資料
	LcdRw_P = 0; //選擇寫
	LcdEn_P = 0; //E使能拉低
	P0=dat;   //把資料送入P0
	DelayMs(2); //延時一小會兒，讓1602準備接收資料
	LcdEn_P = 1;  //使能線電平變化上升沿，命令送入1602的8位資料口    
	DelayMs(2);//延時，讓資料發送
	LcdEn_P = 0;//使能線拉低
}

LCD1602的指令操作

LCD1602一共有11條指令，下面我們一一解讀，

1602液晶模塊的讀寫操作，螢屏和游標的操作都是通過指令來實作的，（1為高電平，0為低電平）

指令1：清顯示，指令碼01H，

功能：

• 游標復位到地址00H位置，
• LCD顯示DDRAM的內容全部寫入” “的ASCII碼20H

指令2：游標復位，游標回傳到地址00H

功能：

• 游標復位到地址00H位置
• LCD顯示DDRAM的內容不變

指令3：游標和顯示位置設定

功能：

• I/D，寫入新資料后游標移動方向，高電平右移，低電平左移，
• S：寫入新資料后顯示屏字符是否整體左移或右移一個字符，高電平表示有效，低電平表示無效

指令4：顯示開關控制
功能：

• D(Dispaly)：控制整體的顯示開與關，高電平表示開顯示屏，低電平表示關顯示屏
• C(Cursor)：控制游標的開與關，高電平表示有游標，低電平表示無游標
• B(Blink)：控制游標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍

指令5：游標或顯示移位

• SC=0，RL=0 ：游標左移
• SC=0，RL=1 : 游標右移
• SC=1，RL=0時，字符和游標都左移
• SC=1，RL=1時字符和游標都右移

指令6：功能設定命令

• DL：DL=1代表資料長度為8位，DL=0代表資料長度為4位
• N：低電平時只有一行可以顯示，高電平時兩行都可以顯示，
• F：低電平時一個字符大小為5X7的點陣字符，高電平時一個字符大小為5X10的點陣字符，

指令7：CGRAM地址設定

功能：

• LCD1602的CGRAM可以設定存盤自定義字符，它共有6位，一共可以表示64個地址，即64個位元組，一個5×8點陣字符共占用8個位元組，那么這64個位元組一共可以自定義8個字符，

指令8：DDRAM地址設定

• 指定DDRAM地址

指令9：讀忙信號和游標地址

• BF：忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或資料，如果為低電平表示不忙

指令10：寫資料到CGRAM或DDRAM指令

• 指令11·：從CGRAM或DDRAM讀資料指令
  
  功能：
• 讀取DDRAM或CGRAM中的內容

LCD初始化

LCD初始化的程序，也就是對LCD進行寫指令的程序，具體的指令如下：

• 寫指令38H：162顯示，57點陣，8位資料口 (指令6)
• 寫指令0CH：開啟顯示屏，關游標，游標不閃爍 (指令4)
• 寫指令0x06：顯示地址地址加1，即寫一個資料后，顯示位置右移一位 (指令3)
• 寫指令01H：顯示清屏

/*********************************************************/
// 1602液晶功能初始化
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
	LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2顯示，5*7點陣，8位資料口
	LcdWriteCmd(0x0C);        // 開顯示，不顯示游標
	LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，當寫入資料后游標右移
	LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
}

LCD寫地址

其實本質也就是指令8，只不過我們在寫的時候，最高位D7是要求必須要為1 ，也就是實際是7位地址

比方說我們想要寫入第二行第一列，那么地址是40H(0100 0000),是不是直接寫就行了呢？，顯然是不行的，因為最高位D7不是1.所以需要加上一個80H(1000 0000)，也就是實際寫入的為40H(0100 0000)+80H(1000 0000)=C0H(1100 0000)

那這樣子的話，第一行起始地址就是(1000 0000)80H，第二行起始地址是(1100 0000)C0H

代碼如下：

/*********************************************************/
// 液晶游標定位函式
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
	// 第一行
	if(line==0)        
		LcdWriteCmd(0x80+column); 
	// 第二行
	if(line==1)        
		LcdWriteCmd(0x80+0x40+column); 
}

LCD寫資料

這個就相對比較簡單，直接用一個指標，判斷字符是否結束，然后寫入資料就可以

/*********************************************************/
// 液晶輸出字串函式
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
	while(*str!='\0')
			LcdWriteData(*str++);
}

代碼及使用實體：

這里我們用Proteus仿真做演示

功能：LCD1602英文顯示字符

代碼如下：

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define uchar unsigned char	// 以后unsigned char就可以用uchar代替
#define uint  unsigned int	// 以后unsigned int 就可以用uint 代替

sbit LcdRs_P   = P1^1;			// 1602液晶的RS管腳       
sbit LcdRw_P   = P1^2;			// 1602液晶的RW管腳 
sbit LcdEn_P   = P1^3;			// 1602液晶的EN管腳



/*********************************************************/
// 毫秒級的延時函式，time是要延時的毫秒數
/*********************************************************/
void DelayMs(uint time)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<time;i++)
		for(j=0;j<112;j++);
}


/*********************************************************/
// 1602液晶寫命令函式，cmd就是要寫入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{ 
	LcdRs_P = 0;
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=cmd;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;	
}


/*********************************************************/
// 1602液晶寫資料函式，dat就是要寫入的資料
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
	LcdRs_P = 1; 
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=dat;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;
}


/*********************************************************/
// 液晶游標定位函式
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
	// 第一行
	if(line==0)        
		LcdWriteCmd(0x80+column); 
	// 第二行
	if(line==1)        
		LcdWriteCmd(0x80+0x40+column); 
}



/*********************************************************/
// 液晶輸出字串函式
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
	while(*str!='\0')
			LcdWriteData(*str++);
}


/*********************************************************/
// 1602液晶功能初始化
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
	LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2顯示，5*7點陣，8位資料口
	LcdWriteCmd(0x0C);        // 開顯示，不顯示游標
	LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，當寫入資料后游標右移
	LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
}

/*********************************************************/
// 開啟LCD1602顯示
/*********************************************************/
void LcdOn()   //開顯示幕，關游標與閃爍
{
	LcdWriteCmd(0x0c);
}
/*********************************************************/
//關閉LCD1602顯示，但DDRAM中內容不丟失，重開后將恢復內容

/*********************************************************/
void LcdOff()  
{
	LcdWriteCmd(0x08);
}

/*********************************************************/
// 1602液晶顯示內容初始化
/*********************************************************/
void LcdShowInit()
{
	LcdGotoXY(0,0);	    							// 定位到第0行第0列
	LcdPrintStr("   LCD Test  ");	// 第0行顯示“            ”
	LcdGotoXY(1,0);	    							// 定位到第1行第0列
	LcdPrintStr("ABCDEFGHIJKLMNOP");	// 第1行顯示“ ”
}


/*********************************************************/
// 主函式
/*********************************************************/
void main()
{
	LcdInit();								// 液晶功能初始化	
	LcdShowInit();
	
	while(1)
	{
	}
}

測驗效果如下：