如何使用MCU接口16×2 LCD模块

本文将讨论一个基本的16x2 LCD模块与单片机的接口细节。

本文将看看一个基本的16×2液晶模块的引脚。然后，将讨论一些重要的说明，常见的液晶模块是兼容的HD44780LCD控制器/驱动芯片。最后，本文给出了一个AVR ATMEGA32单片机与16×2液晶显示器接口的C语言代码示例。

该模块引出线

这1602年,一个是一个16字符、2行显示，类似于今天使用的许多其他16x2显示。每个字符以5列× 8行点阵或5列× 10行点阵的形式显示。应该正确地控制这些像素，以便我们能够显示所需的字符。使用微控制器直接控制所有这些像素并不容易，这就是为什么我们通常使用带有控制器/驱动芯片的LCD模块来方便地将LCD连接到处理器。一个常见的LCD驱动程序是HD44780。这些LCD模块的引脚通常如下图1所示。

图1。16×2液晶模块的通用引脚。图片礼貌AAC.。

GND和Vcc (+ 5v)引脚为电源引脚。v销用于调节显示对比度。我们可以使用电位器将VEE连接到+5 V以下合适的正电压。Led+和Led-引脚用于打开显示器背光(分别连接到+ 5v和地)。

RS引脚是LCD控制器的寄存器选择器引脚。HD44780具有两个寄存器：指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）。RS引脚是一个控制引脚，指定IR或DR是否应连接到数据总线（DB0至DB7引脚）。当RS低时，选择IR，DB7-DB0被视为指令代码。例如，指令代码可以表示“显示清除”命令。当RS为高时，选择DR，DB7-DB0被视为数据。在这种情况下，DB7-DB0可以是表示诸如“A”的角色的代码。

R/W引脚指定我们是写入模块(R/W=0)还是从模块(R/W=1)读取。

E引脚(“Enable”)开始一个读/写操作，将在下一节讨论。

写操作的时序图

虽然我们可以同时从数据总线写入和读取数据，但写操作更为常见。这就是为什么在本节中，我们将研究写操作的时序图，如图2所示。不同参数的定义和期望值如表1所示。

图2。写操作时序图。图片礼貌日立。

表格1礼貌的日立。

时序图表明我们应该将RS和R / W引脚设置为适当的值并等待T_作为(应该大于40ns)在设置E引脚到逻辑高之前。根据表，E信号应该有一个宽度(PW_嗯)大于230纳秒。

然后，E信号应该有一个从高到低的边缘，它开始写操作。请注意,t_DSW在此边缘之前，数据必须是有效的。另外，在E下降沿后，控制信号和数据在t表示的一段时间内不应发生变化_啊和t_H在图中。另一个重要的问题是“启用周期时间”，它应该大于500ns。这表明，在开始执行下一个读或写操作之前，我们应该等待一段时间。

总之，E上的高到低转换启动数据读写，但必须满足某些定时条件。当将LCD模块与MCU连接时，我们必须考虑这些因素。

重要说明

您可以在此页面24中找到HD44780兼容LCD模块的完整列表数据表。在这里，我们将只使用其中的一些指令来做一些基本的操作。

清晰显示

此指令清除显示。您必须将RS和R/W设置为低逻辑，并执行写入操作，将十六进制值0x01应用到数据总线。此外，数据表声明“clear display”命令“在地址计数器中设置DDRAM地址0”。这是什么意思?

图3。礼貌的日立。

显示数据RAM (DDRAM)是一种RAM，它存储我们发送到LCD模块的字符的ASCII码。DDRAM最多可以存储80个字符(它的容量为80×8位)。然而，这80个字符中只有一部分显示在LCD上。例如，在16×2 LCD的情况下，只有32个内存位置被显示。显示的DDRAM地址和LCD位置之间的关系如图4所示。

图4。礼貌的日立。

根据图4，如果我们将一个特定的字符写入DDRAM地址0x00，它将显示在上面一行的第一个单元格中。类似地，如果我们向0x40地址写入一个字符，它将出现在下一行的第一个单元格中。

要转到DDRAM的一个特定地址，我们可以将所需的地址写入地址计数器(AC)。此外，AC决定了一个写操作输入的字符在LCD上的位置。

注意，lcd支持移位操作，可以更改图4中所示的关系。例如，将左移应用于图4的默认状态将得到图5。如需更多信息，请参考数据表。

图4。礼貌的日立。

现在您熟悉DDRAM和AC，“清除显示”命令的描述应该对您有意义。“清除显示”命令“在地址计数器中设置DDRAM地址0”，因此，它将将光标返回到原始位置（上线的第一单元）。

回家

图6给出了此命令的代码及其描述。

图6。礼貌的日立。

该命令还将光标返回到主位置，并将显示返回到其原始状态(如果它被移动)。对于这个命令，不需要考虑DB0。

输入模式设置

图7给出了该命令的详细信息。

图7。礼貌的日立。

当“I / D”为1时，在写入操作之后，光标位置递增一个（它在显示器上移动到右侧）。当“I / D”为0时，光标位置由一个（它移动到左侧）递减。

S位指定是否移位显示(移位改变在LCD上显示的DDRAM地址)。当S为0时，显示不移位。对于移位选项(当S=1时)，请参考数据表。

在许多情况下，我们希望在写操作之后，光标的位置递增，而显示器仍然保持不变(没有使用shift选项)。对于这样的应用程序，DB7-DB0的命令代码将是十六进制值0x06。

显示开/关控制

这个命令的详细信息如下。

图8。礼貌的日立。

通过设置D位为1或0，我们可以分别打开和关闭显示。类似地，C位可以用来打开/关闭光标。B控制光标位置的闪烁能力。因此，如果我们将十六进制值0x0C作为指令写入DB7-DB0, LCD将打开，而光标将关闭。

函数集

下图提供了“函数集”命令的详细信息。

图9。礼貌的日立。

DL位指定LCD模块的数据长度。如果DL=1，数据在数据总线(DB7到DB0)上以8位字的形式发送和接收。当DL=0时，数据以4位长度(DB7到DB4)发送和接收。为了简单起见，我们将在本文中使用8位选项。

N位表示显示行数。对于单行显示，N应该是0。对于两行以上的，N应该是1。

“F”决定了字符的字体，通常是0。

因此，当使用16×2 LCD接收和发送8位长度的数据时，DB7-DB0的“函数集”代码将是十六进制值0x38。

设置DDRAM地址

这条指令设置DDRAM的地址。它可以用于在LCD的特定单元中写入一个字符。例如，将十六进制值0x80发送到数据总线将使游标移动到上一行的第一个单元格。

图10。礼貌的日立。

现在，我们将使用上面的命令来操作16×2液晶显示器。下表总结了上面讨论的命令。

表2

连接液晶显示器与AVR

现在，我们将编写一些函数来连接16×2 LCD到ATMEGA32。假设如图11所示，A端口连接LCD数据总线，B端口的前3个引脚用于控制LCD的RS、RW、E引脚。注意，图11中没有显示VSS、VDD和VEE的连接。

图11.

我们需要两个函数来编写命令和数据到LCD模块。在此之前，让我们定义以下三个常量:

const unsigned char rs_pin = 0x01;const unsigned char rw_pin = 0x02;const unsigned char e_pin = 0x04;

这些常量将在整个代码中用于指定连接到LCD控制引脚的PORTB引脚编号。例如，RS连接到图11中端口B的第一引脚，因此RS引脚为00000001。E连接到第三引脚，所以E_Pin是00000100。通过这种方式，我们可以很容易地修改常量，以适应使用不同引脚连接的未来项目的代码。我们可以使用以下功能向LCD发送指令:

Void lcd_write_struct (unsigned char struct) {delay_ms(2);PORTB = PORTB & (~ (RS_Pin));PORTB=PORTB & (~(RW_Pin));//它是写操作PORTB=PORTB & (~(E_Pin));//设置E为0(见图1)//将指令放到数据总线上PORTB=PORTB | (E_Pin);//设E为1(见图1)PORTB=PORTB & (~(E_Pin));//设置E为0生成下降边}

这里，“指令”是必须发送到LCD数据总线的命令代码。代码的第一行使用“delay.h”库中的delay_ms()函数引入2毫秒的延迟。我们需要给LCD一些时间来完成它当前的工作(如果有)。引入此延迟是为了考虑图2中的“启用周期时间”约束。类似地，我们可以编写一个函数来发送一个字符到LCD:

Void lcd_write_char (unsigned char c) {delay_ms(2);PORTB = PORTB | (RS_Pin);PORTB=PORTB & (~(RW_Pin));PORTB = PORTB & (~ (E_Pin));门= c;PORTB = PORTB | (E_Pin);PORTB = PORTB & (~ (E_Pin));}

“C”是必须发送到LCD数据总线的数据。以下函数通过从表2中发送一些命令初始化LCD。它还指定MCU的POLTA和PORTB作为输出。

void lcd_init（void）{delay_ms（2）;DDRA = 0xFF;ddrb = 0xff;lcd_write_instruc（0x06）;//光标LCD_WRITE_INSTURC（0x0C）的增量模式;//显示屏，光标关闭LCD_WRITE_INSTRUC（0x38）;// 8位数据总线，双线显示}

以下功能清除显示：

Void lcd_clear(Void) {delay_ms(2);lcd_write_instruc (0 x01);//清除display lcd_write_instrc (0x02);//返回显示到它的原始状态，如果它被移动。}

要将AC设置为给定地址，我们可以使用以下功能：

Void lcd_goto(unsigned char column, unsigned char row) {delay_ms(2);If (row==0) lcd_write_struct (0x80 + column); / /写入//查看图4和10 if(row==1) lcd_write_strucc (0xC0+ column);//参见图4和图10}

最后，要编写一个字符串，可以依次使用lcd_write_char()函数:

Void lcd_write_string(char *s) {delay_ms(2);While (*s != 0) {lcd_write_char(*s);s + +;}}

使用这些功能，我们可以具有LCD模块的基本功能。以下代码显示了示例的main（）函数：

void main（void）{lcd_init（）;lcd_clear（）;lcd_goto（0,0）;lcd_write_string（“全部约”）;lcd_goto（0,1）;lcd_write_string（“电路”）;虽然（1）{继续;}}

使用CodeVision和Proteus工具编译和模拟上述代码的输出结果如图12所示。

图12.

值得提及以上执行上述代码的不同行的MCU延迟提供足够的延迟，以满足图2的不同时序约束，特别是与E信号相关的不同时间约束。事实上，我使用了上面的函数，甚至更快的32位MCU，但如果您遇到任何问题，您可以在代码的相应行中引入小延迟，以确保满足定时要求。

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在本文中，我们研究了基本16×2 LCD模块的引脚。我们还检查了HD44780兼容LCD模块的一些最重要的说明。可以调整文章中给出的示例C代码以与来自其他供应商的MCU一起使用。

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