简析LCD1602液晶驱动及在Arduino上的实例实现

这几日在倒腾新到的Arduino，比起普通单片机来，感觉写程序太简单了。不过和外设打交道还是没那么容易，比如今天要说的看似简单的LCD1602液晶，却费了我一整天才基本搞懂，不过还是有一个小问题没有实现/解决。好在不怎么用那个功能，就没有再去深究。

其实之前做课设时接触过LCD1602，不过那时用的是51，而且是八位数据线接法，当时就挺苦恼1602的连线的，16根连线在板子上飞，那叫壮观。所以，今天我特地实现并搞懂了LCD1602的四位数据线接法，并完成了驱动程序，除了那个读数据的功能没有实现。

假定大家对LCD1602已经有了一定认识，我们就先来看下LCD1602的指令：

 

序号	指令	RS	R/W	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	清显示	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
2	光标返回	0	0	0	0	0	0	0	0	1	*
3	输入模式设置	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S
4	显示开关控制	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B
5	光标或者字符移位	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	*	*
6	功能设置	0	0	0	0	1	DL	N	F	*	*
7	字符发生储存器地址设置	0	0	0	1	字符发生储存器地址
8	数据储存器地址设置	0	0	1	显示数据储存器地址
9	读忙标志和地址	0	1	BF	计数器地址
10	写数到CGRAM(or DDRAM)	1	0	要写的数据内容
11	从CGRAM或DDRAM读数据	1	1	读出的数据内容

关于对上表格的具体代码说明：1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。

指令3：光标和显示模式设置
　I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移
　S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。

指令4：显示开关控制。
　D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示
　C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标
　B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：光标或显示移位
　S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令
　DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线
　N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示
　F: 低电平时显示5×7的点阵字符，高电平时显示5×10的点阵字符。

指令7：字符发生器RAM地址设置。

指令8：DDRAM地址设置。

指令9：读忙信号和光标地址
　BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据。

指令11：读数据。

可能大家看了上表有些困惑，怎么用呢？其实就是几条不重叠的指令，如果你想要设置成你自己的风格，对应上表指令填充好指定的位后换算成2位16进制，0xFF的形势。然后在初始化函数中或者显示之前对1602输出该指令，即可达到效果。但是上面那么多设置，有好多指令，怎么分先后呢？这点我不是很清楚，也没有去尝试，一般的手册给出了1602初始化指令的顺序，如下：

1. 　延时15 ms
2. 　写指令38H（不检测忙信号）
3. 　延时5 ms
4. 　写指令38H（不检测忙信号）
5. 　延时5 ms
6. 　写指令38H（不检测忙信号）
7. 以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号
8. 　写指令38H：显示模式设置
9. 　写指令08H：显示关闭
10. 　写指令01H：显示清屏
11. 　写指令06H：显示光标移动设置
12. 　写指令0CH：显示开及光标设置

至此，初始化完成。

注意：以上1~6条照写，8~12条则根据自己情况写。比如，我要用四位数据总线连接LCD1602显示，则第8条指令相应改为28H。如果要显示并闪烁光标，12条相应改为0FH。并且，如果想要在使用中对LCD1602设置进行修改，可随时对其赋相应指令。

同时给出LCD1602时序图，供大家参考。

读状态    输入：RS=L，R/W=H，E=H                                  输出：D0—D7=状态字
写指令    输入：RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲       输出：无
读数据    输入：RS=H，R/W=H，E=H                                  输出：D0—D7=数据
写数据    输入：RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲          输出：无

下面给出LCD1602的四位数据线接法的驱动函数。

 

/***************************************************************
* LCD1602 四位数据线连接驱动+实例 For Arduino
*
*主要实现了在Arduino下四位数据线连接LCD1602液晶显示，未实现数据读取。
    （这方面的资料网上似乎很少，反正我是没找到。手册也是五花八门，
    未见其介绍如何在四位数据线连接下获取LCD1602的数据。）
    代码中除函数Init_LCD1602中延迟时间较标准外，其它未予深究，
    请不要以此拍砖。另外，写指令和写数据函数
    中的方法引自他处，虽有些晦涩，不过理解后感觉挺精妙的，就没有改。
    若要更换显示风格设置，请自行修改初始化函数中的内容。
*作者：Wave
*联系方式：sxwangbo@live.com
*日期：2013年8月9日
***************************************************************/

/*如果要更改此三处引脚，请在初始化函数Init_LCD1602()
*或setup()中手动指定所用引脚为输出模式。这里的排序可能有点坑爹。
*开始是为了对应Arduino的LCD1602库的脚排序，方便调试。后来就没有改。*/
int LCD1602_RS=12;
int LCD1602_RW=10;
int LCD1602_EN=11;
//要求四脚连续并从小到大排序，依次对应LCD1602的D7、D6、D5、D4脚。
int DB[] = {2,3,4,5};
char str1[]="Welcome to";
char str2[]="Matrix.Studio";
char str3[]="It's My Arduino.";
char str4[]="Do U think of it?";
char str5[]="Arduino is a single-board microcontroller to "+
    "make using electronics in multidisciplinary projects "+
    "more accessible. The hardware consists of a simple open "+
    "source hardware board designed around an 8-bit Atmel AVR "+
    "microcontroller, or a 32-bit Atmel ARM. The software "+
    "consists of a standard programming language compiler "+
    "and a boot loader that executes on the microcontroller. ";


//判断LCD1602是否忙，遇忙等待
void Check_LCD1602_Busy()
{
    digitalWrite(LCD1602_RS,LOW);
    digitalWrite(LCD1602_RW,HIGH);
    digitalWrite(LCD1602_EN,HIGH);
    pinMode(DB[0],INPUT);
    while(digitalRead(DB[0])==HIGH);
    pinMode(DB[0],OUTPUT);
    digitalWrite(LCD1602_EN,LOW);
    return;
}

//给LCD1602写指令
void Write_LCD1602_Command(int data)
{
    Check_LCD1602_Busy();
    Write_LCD1602_Init_Command(data);
}

//给LCD1602写指令，未检测忙状态，仅供初始化用
void Write_LCD1602_Init_Command(int command)
{
    int i,temp;
    digitalWrite( LCD1602_RS,LOW);
    digitalWrite( LCD1602_RW,LOW);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);

    temp=command & 0xf0;
    for (i=DB[0]; i < DB[0]+4; i++)
    {
       digitalWrite(i,temp & 0x80);
       temp <<= 1;
    }

    digitalWrite( LCD1602_EN,HIGH);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);

    temp=(command & 0x0f)<<4;
    for (i=DB[0]; i < DB[0]+5; i++)
    {
       digitalWrite(i,temp & 0x80);
       temp <<= 1;
    }

    digitalWrite( LCD1602_EN,HIGH);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);
}

//写数据到LCD1602上。
void Write_LCD1602_Data(int data)
{
    Check_LCD1602_Busy();
    int i=0,temp;
    digitalWrite( LCD1602_RS,HIGH);
    digitalWrite( LCD1602_RW,LOW);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);

    temp=data & 0xf0;
    for (i=DB[0]; i < DB[0]+4; i++)
    {
       digitalWrite(i,temp & 0x80);
       temp <<= 1;
    }

    digitalWrite( LCD1602_EN,HIGH);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);

    temp=(data & 0x0f)<<4;
    for (i=DB[0]; i < DB[0]+5; i++)
    {
       digitalWrite(i,temp & 0x80);
       temp <<= 1;
    }

    digitalWrite( LCD1602_EN,HIGH);
    delayMicroseconds(1);
    digitalWrite( LCD1602_EN,LOW);
}

//清除指定屏幕区域内容，即以空格填充
void Clear_LCD1602_Display(int x, int y, int length)
{
    int i=0;
    Write_LCD1602_Command(0x80 + 0x40*x + y);
    for(i=y;i<length;i++)
        Write_LCD1602_Data(0x20);//0x20为空格对应ASCII码
}

//将指定字符输出到LCD1602上。
//其中x为行(0~1)，y为列(0~15)，data为指定字符
void Write_LCD1602_Char(int x, int y, int data)
{
    Write_LCD1602_Command(0x80 + 0x40*x + y);
    Write_LCD1602_Data(data);
}

//将指定字符串输出到LCD1602上。
//其中x为行(0~1)，y为列(0~15)，*s为指定字符串指针
void Write_LCD1602_String(int x,int y,char *s)
{
    Write_LCD1602_Command(0x80 + 0x40*x + y);
    while (*s)             //写字符串
    {
        Write_LCD1602_Data(*s);
        s ++;
    }
}

//将指定文段输出显示到LCD1602上。
//其中x为行(0~1)，y为列(0~15)，*s为指定字符串指针
void Write_LCD1602_Paragraph(int x, int y, char *s)
{
    Write_LCD1602_Command(0x0F);
    Write_LCD1602_Command(0x80 + 0x40*x + y);
    while (*s)             //写字符串
    {
        Write_LCD1602_Data(*s);
        s ++;
        if(*s==' ')
            delay(500);
        if(y++==15)
        {
            Write_LCD1602_Command(0xC0);
        }
        if(y==32)
        {
            delay(1000);
            Write_LCD1602_Command(0x01);
            Write_LCD1602_Command(0x80);
            y=0;
        }
        delay(100);
    }
    Write_LCD1602_Command(0x0E);
    delay(3000);
}

//较标准的LCD1602初始化函数
void Init_LCD1602()
{
    int i = 0;
    for (i=DB[0]; i < DB[0]+4; i++)
    {
        pinMode(i,OUTPUT);
    }
    for (i=10; i < 13; i++)
    {
        pinMode(i,OUTPUT);
    }

    delay(15);
    Write_LCD1602_Init_Command(0x38);
    delay(5);
    Write_LCD1602_Init_Command(0x38);
    delay(5);
    Write_LCD1602_Init_Command(0x38);

    Write_LCD1602_Command(0x28);        //4位数据线
    Write_LCD1602_Command(0x08);        //关闭显示
    Write_LCD1602_Command(0x01);        //清除屏幕内容
    Write_LCD1602_Command(0x06);        //光标右移，文字不移
    Write_LCD1602_Command(0x0F);        //打开显示，显示光标且闪烁
}

void setup (void)
{
    Init_LCD1602();
    delay(50);
}

void loop (void)
{
    //清屏
    Write_LCD1602_Command(0x01);
    Write_LCD1602_String(0,0,str1);//第1行，第4个地址起
    delay(50);
    Write_LCD1602_String(1,0,str2);//第2行，第2个地址起
    delay(2000);
    Write_LCD1602_Command(0x01);
    delay(50);
    Write_LCD1602_String(0,0,str3);
    delay(50);
    Write_LCD1602_String(1,0,str4);
    delay(2000);
    Write_LCD1602_Command(0x01);
    delay(50);
    Write_LCD1602_Paragraph(0,0,str5);
}