在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發光管、LED數碼管、液晶顯示器。發光管和LED數碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節已經介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示器的應用。 

在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優點：

顯示質量高

由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。

數字式接口

液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。

體積小、重量輕

液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。

功耗低

相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。

10．8．1 液晶顯示簡介

①液晶顯示原理

液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規模集成電路直接驅動、易于實現全彩色顯示的特點，目前已經被廣泛應用在便攜式電腦、數字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。

②液晶顯示器的分類

液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據驅動方式來分，可以分為靜態驅動（Static）、單純矩陣驅動（Simple Matrix）和主動矩陣驅動（Active Matrix）三種。

③液晶顯示器各種圖形的顯示原理:

線段的顯示

點陣圖形式液晶由M×N個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節的8位，即每行由16字節，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區1024字節相對應，每一字節的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區的000H——00FH的16字節的內容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。

字符的顯示

用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6×8或8×8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區的8字節，還要使每字節的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內帶字符發生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。

漢字的顯示

漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節，光標位置加1，送第二個字節，換

行按列對齊，送第三個字節……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。

10．8．2 1602字符型LCD簡介

字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實物如圖10-53：

圖10-53 1602字符型液晶顯示器實物圖

10．8.2.1 1602LCD的基本參數及引腳功能

1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖10-54所示：

圖10-54 1602LCD尺寸圖

1602LCD主要技術參數：

顯示容量:16×2個字符

芯片工作電壓:4.5—5.5V

工作電流:2.0mA(5.0V)

模塊最佳工作電壓:5.0V

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm

引腳功能說明

1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表10-13所示:

表10-13：引腳接口說明表

第1腳：VSS為地電源。

第2腳：VDD接5V正電源。

第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。

第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。

第5腳：R/W為讀寫信號線，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者顯示地址，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數據。

第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。

第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。

第15腳：背光源正極。

第16腳：背光源負極。

10．8．2．3 1602LCD的指令說明及時序

1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表10-14所示：

表10-14：控制命令表

1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平）

指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。

指令2：光標復位，光標返回到地址00H。

指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。

指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。

指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。

指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。

指令7：字符發生器RAM地址設置。

指令8：DDRAM地址設置。

指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。

指令10：寫數據。

指令11：讀數據。

與HD44780相兼容的芯片時序表如下：

表10-15：基本操作時序表

讀寫操作時序如圖10-55和10-56所示：

圖10-55 讀操作時序

圖10-56 寫操作時序

10．8．2．4 1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表

液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，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，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖10-57是1602的內部顯示地址。

圖10-57 1602LCD內部顯示地址

例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數據應該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。

在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態。

1602液晶模塊內部的字符發生存儲器（CGROM）已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”

圖10-58 字符代碼與圖形對應圖

10．8．2．5 1602LCD的一般初始化（復位）過程

延時15mS

寫指令38H（不檢測忙信號）

延時5mS

寫指令38H（不檢測忙信號）

延時5mS

寫指令38H（不檢測忙信號）

以后每次寫指令、讀/寫數據操作均需要檢測忙信號

寫指令38H：顯示模式設置

寫指令08H：顯示關閉

寫指令01H：顯示清屏

寫指令06H：顯示光標移動設置

寫指令0CH：顯示開及光標設置

10．8．3 1602LCD的軟硬件設計實例

在1602LCD第一行顯示網站名：www.hificat.com在第二行顯示聯系電話：0571-85956028。實驗前應先將顯示切換開關切換到LCD工作狀態。

圖10-59 1602LCD實驗演示圖

10．8．3．1 硬件原理圖

1602液晶顯示模塊可以和單片機AT89C51直接接口，電路如圖10-60所示。

圖10-60 硬件原理圖

10．8．3．2 程序流程圖

圖10-61 軟件流程圖

10．8．3．3 軟件代碼

#include <reg51.h>

#include <intrins.h>

sbit rs= P2^0;

sbit rw = P2^1;

sbit ep = P2^2;

unsigned char code dis1[] = {"www.hificat.com"};

unsigned char code dis2[] = {"0571-85956028"};

void delay(unsigned char ms)

{

unsigned char i;

while(ms)

{

for(i = 0; i< 250; i++)

{

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

}

}

}

bit lcd_bz()

{

bit result;

rs = 0;

rw = 1;

ep = 1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

result = (bit)(P0 & 0x80);

ep = 0;

return result;

}

void lcd_wcmd(unsigned char cmd)

{

while(lcd_bz());//判斷LCD是否忙碌

rs = 0;

rw = 0;

ep = 0;

_nop_();

_nop_();

P0 = cmd;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep = 1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep = 0;

}

void lcd_pos(unsigned char pos)

{

lcd_wcmd(pos | 0x80);

}

void lcd_wdat(unsigned char dat)

{

while(lcd_bz());//判斷LCD是否忙碌

rs = 1;

rw = 0;

ep = 0;

P0 = dat;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep = 1;

_nop_();

_nop_();

_nop_();

_nop_();

ep = 0;

}

void lcd_init()

{

lcd_wcmd(0x38);

delay(1);

lcd_wcmd(0x0c);

delay(1);

lcd_wcmd(0x06);

delay(1);

lcd_wcmd(0x01);

delay(1);

}

void main(void)

{

unsigned char i;

lcd_init();// 初始化LCD

delay(10);

lcd_pos(0x01);//設置顯示位置

i = 0;

while(dis1[i] != '\0')

{

lcd_wdat(dis1[i]);//顯示字符

i++;

}

lcd_pos(0x42);// 設置顯示位置

i = 0;

while(dis2[i] != '\0')

{

lcd_wdat(dis2[i]);// 顯示字符

i++;

}