本文將討論基本 16x2 LCD 模塊與 MCU 的連接細(xì)節(jié)。

本文將介紹基本 16×2 LCD 模塊的引腳排列。然后，將討論與HD44780 LCD 控制器/驅(qū)動器芯片兼容的常見 LCD 模塊的一些重要說明。，本文將給出一個 C 代碼示例，用于連接 AVR ATMEGA32 微控制器與 16×2 LCD。

模塊引腳排列

1602A是一款 16 字符、2 行顯示器，與當(dāng)今使用的許多其他16x2 顯示器類似。每個字符以5列×8行點陣或5列×10行點陣顯示。應(yīng)正確控制這些像素，以便我們可以顯示所需的字符。使用微控制器直接控制所有這些像素并不容易，這就是為什么我們通常使用帶有控制器/驅(qū)動器芯片的 LCD 模塊，以方便將 LCD 連接到處理器。常見的 LCD 驅(qū)動器是HD44780。這些 LCD 模塊的引腳排列通常如下圖 1 所示。

圖 1. 16×2 LCD 模塊的公共引腳排列。圖片由AAC提供。

GND 和Vcc (+5V) 引腳是電源引腳。 VEE 引腳用于調(diào)節(jié)顯示對比度。我們可以使用電位器將 VEE 連接到低于 +5 V 的合適正電壓。Led+ 和 Led- 引腳用于打開顯示屏背光（分別將它們連接到 +5 V 和地）。

RS 引腳是 LCD 控制器的寄存器選擇器引腳。 HD44780 有兩個寄存器：指令寄存器 (IR) 和數(shù)據(jù)寄存器 (DR)。 RS 引腳是一個控制引腳，指定 IR 或 DR 是否應(yīng)連接到數(shù)據(jù)總線（DB0 至 DB7 引腳）。當(dāng)RS為低電平時，選擇IR，并將DB7-DB0視為指令代碼。例如，指令代碼可以表示“顯示清除”命令。當(dāng)RS為高電平時，選擇DR，并將DB7-DB0視為數(shù)據(jù)。此時，DB7-DB0可以是表示“a”等字符的代碼。

R/W 引腳指定我們是向模塊寫入 (R/W=0) 還是從模塊讀取 (R/W=1)。

E 引腳（“啟用”）啟動讀/寫操作，將在下一節(jié)中討論。

寫操作的時序圖

雖然我們既可以從數(shù)據(jù)總線寫入也可以讀取，但寫入操作更為常見。因此，在本節(jié)中，我們將研究寫入操作的時序圖，如下圖 2 所示。表 1 給出了不同參數(shù)的定義和期望值。

圖 2.寫操作的時序圖。圖片由日立提供。

表 1由日立提供。

時序圖顯示，我們應(yīng)該將 RS 和 R/W 引腳設(shè)置為適當(dāng)?shù)闹?，并等?t AS（應(yīng)大于 40 ns），然后再將 E 引腳設(shè)置為邏輯高電平。根據(jù)該表，E 信號的寬度 (PW EH ) 應(yīng)大于 230 ns。

然后，E 信號應(yīng)具有開始寫入操作的從高到低的沿。請注意，在該邊沿之前的 t DSW數(shù)據(jù)必須有效。另外，在E的下降沿之后，控制信號和數(shù)據(jù)在圖中t AH和t H表示的一段時間內(nèi)不應(yīng)改變。另一個重要問題是“啟用周期時間”，它應(yīng)大于 500 ns。這表明我們應(yīng)該等待一段時間才能開始進(jìn)行下讀或?qū)懖僮鳌?/span>

總而言之，E 上的從高到低的轉(zhuǎn)換啟動數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭耄仨殱M足某些時序條件。將 LCD 模塊與 MCU 連接時，我們必須考慮這些因素。

重要說明

您可以在本數(shù)據(jù)表的第 24 頁上找到 HD44780 兼容 LCD 模塊的完整說明列表。在這里，我們將僅使用其中一些指令來執(zhí)行一些基本操作。

清晰顯示

該指令清除顯示。您必須將 RS 和 R/W 設(shè)置為邏輯低電平，并執(zhí)行寫入操作，將十六進(jìn)制值 0x01 應(yīng)用到數(shù)據(jù)總線。此外，數(shù)據(jù)表指出“清除顯示”命令“在地址計數(shù)器中設(shè)置 DDRAM 地址 0”。這意味著什么？

圖 3.由日立提供。

顯示數(shù)據(jù) RAM (DDRAM) 是存儲我們發(fā)送到 LCD 模塊的字符的 ASCII 代碼的 RAM。 DDRAM 多可存儲 80 個字符（容量為 80×8 位）。然而，LCD 上僅顯示這 80 個字符中的一部分。例如，在 16×2 LCD 的情況下，僅顯示這些存儲位置中的 32 個。顯示的DDRAM地址和LCD位置之間的關(guān)系如圖4所示。

圖 4.由HITACHI提供。

根據(jù)圖4，如果我們將一個特定字符寫入DDRAM地址0x00，它將顯示在上面一行的個單元格中。同樣，如果我們向地址 0x40 寫入一個字符，該字符將出現(xiàn)在下一行的個單元格中。

要訪問 DDRAM 的特定地址，我們可以將所需的地址寫入地址計數(shù)器 (AC)。此外，AC 還確定通過寫入操作輸入的字符在 LCD 上的位置。

請注意，LCD 支持移位操作，可以更改圖 4 中所示的關(guān)系。例如，對圖 4 的默認(rèn)狀態(tài)應(yīng)用左移將導(dǎo)致圖 5。有關(guān)更多信息，請參閱數(shù)據(jù)表。

圖 4.由HITACHI提供 。

現(xiàn)在您已經(jīng)熟悉了 DDRAM 和 AC，“清除顯示”命令的描述對您來說應(yīng)該有意義了。 “清除顯示”命令“在地址計數(shù)器中設(shè)置 DDRAM 地址 0”，因此，它將把光標(biāo)返回到起始位置（上一行的個單元格）。

回家

圖 6 給出了該命令的代碼及其描述。

圖 6.由HITACHI提供。

該命令還將光標(biāo)返回到原始位置，并將顯示返回到其原始狀態(tài)（如果發(fā)生移動）。對于這個命令，DB0 是一個無關(guān)命令。

輸入模式設(shè)置

該命令的詳細(xì)信息如圖 7 所示。

圖 7.由HITACHI提供。

當(dāng)“I/D”為1時，寫入操作后光標(biāo)位置加1（在顯示屏上向右移動）。當(dāng)“I/D”為0時，光標(biāo)位置減1（向左移動）。

S 位指定是否移位顯示（移位會更改 LCD 上顯示的 DDRAM 地址）。當(dāng)S為0時，顯示不移位。對于移位選項（當(dāng)S=1時），請參考數(shù)據(jù)表。

在許多情況下，我們希望在寫入操作后光標(biāo)位置增加，同時顯示保持靜止（不使用移位選項）。對于此類應(yīng)用，DB7-DB0 的命令代碼將為十六進(jìn)制值 0x06。

顯示開/關(guān)控制

下面給出了該命令的詳細(xì)信息。

圖 8.由HITACHI提供。

通過將D位設(shè)置為1或0，我們可以分別打開和關(guān)閉顯示。類似地，C 位可用于打開/關(guān)閉光標(biāo)。 B 控制光標(biāo)位置的閃爍能力。因此，如果我們將十六進(jìn)制值0x0C作為指令寫入DB7-DB0，則LCD將打開并且光標(biāo)將關(guān)閉。

功能設(shè)定

下圖給出了“功能設(shè)置”命令的詳細(xì)信息。

圖 9.由HITACHI提供。

DL 位指定 LCD 模塊的數(shù)據(jù)長度。如果 DL=1，則數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線（DB7 至 DB0）上作為 8 位字發(fā)送和接收。當(dāng)DL=0時，以4位長度（DB7至DB4）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。為了簡單起見，我們將在本文中使用 8 位選項。

N 位指定顯示行數(shù)。對于單行顯示，N 應(yīng)為 0。對于兩行及以上，N 應(yīng)為 1。

“F”決定字符字體，常見的是 0。

因此，當(dāng)使用接收和發(fā)送 8 位長度數(shù)據(jù)的 16×2 LCD 時，DB7-DB0 的“功能集”代碼將是十六進(jìn)制值 0x38。

設(shè)置顯存地址

該指令設(shè)置 DDRAM 的地址。它可用于在 LCD 的特定單元中寫入字符。例如，發(fā)送十六進(jìn)制值0x80到數(shù)據(jù)總線將使光標(biāo)移動到上一行的個單元格。

圖 10.由HITACHI提供。

現(xiàn)在，我們將使用上述命令來操作 16×2 LCD。下表總結(jié)了上面討論的命令。

表2

將 LCD 與 AVR 連接

現(xiàn)在，我們將編寫一些函數(shù)來將 16×2 LCD 連接到 ATMEGA32。假設(shè)如圖11所示，端口A連接到LCD數(shù)據(jù)總線，端口B的前三個引腳用于控制LCD的RS、RW和E引腳。請注意，圖 11 中未顯示 VSS、VDD 和 VEE 的連接。

圖11