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C51单片机学习笔记——LCD1602调试

news 来源：原创 2025/6/22 1:39:30

在学习完数码管显示后发现具有局限性只能显示0—9的数字，而1602显示屏可以字符，数字等就具有灵活性，可以更直观的显示出想显示的东西。

一、LCD1602模块

1602液晶显示屏（LCD 1602）是一种常见的字符型液晶显示模块。

1. 硬件结构

1602显示屏的核心由以下部分组成：

  • 液晶面板：由16×2个字符单元组成，每个单元由5×8或5×11点阵构成。

  • 控制器芯片：通常采用 HD44780 或其兼容芯片，负责控制显示内容和通信。

  • 背光：可选LED背光，提高显示对比度。

  • 接口引脚：16个引脚（部分型号可能简化），包括电源、控制信号和数据总线。

2. 工作原理

(1) 控制芯片（HD44780）

  • 内部寄存器：

    • 指令寄存器（IR）：存储控制指令（如清屏、光标移动等）。

    • 数据寄存器（DR）：存储待显示的字符数据。

  • 显示数据RAM（DDRAM）：存储屏幕上实际显示的字符码，容量为80字节（足够2行×40字符，但1602仅显示前16字符）。

  • 字符生成ROM（CGROM）：内置标准ASCII字符（5×8点阵）的字模库。

  • 自定义字符RAM（CGRAM）：允许用户定义8个5×8点阵的自定义字符。

(2) 通信方式

  • 并行接口：通过8位（或4位）数据总线传输数据。

  • 控制信号：

    • RS（Register Select）：

      • RS=0：选择指令寄存器（发送命令）。

      • RS=1：选择数据寄存器（发送显示内容）。

    • RW（Read/Write）：

      • RW=0：写入模式（常用）。

      • RW=1：读取模式（较少使用）。

    • E（Enable）：使能信号，高电平到低电平的跳变触发芯片执行操作。

(3) 操作时序

  • 写操作流程：

    1. 设置 RS 和 RW 电平。

    2. 将数据/指令放到数据总线（DB0-DB7）。

    3. 拉高 E 信号并保持至少450ns。

    4. 拉低 E 信号，完成写入。

3. 显示流程

  • 初始化：

    • 发送指令设置显示模式（如4位/8位总线、显示行数、字体大小）。

    • 开启显示、清屏、设置光标移动方向等。

  • 写入数据：

    • 通过 RS=1 发送字符的ASCII码到数据寄存器。

    • 字符码被存入DDRAM，并自动显示在屏幕上。

  • 地址控制：

    • 第一行地址范围：0x00-0x0F（实际DDRAM地址为0x80-0x8F）。

    • 第二行地址范围：0x40-0x4F（实际DDRAM地址为0xC0-0xCF）。

4. 关键指令

常用指令（通过 RS=0 发送）：

  • 0x01：清屏。

  • 0x0C：开启显示，关闭光标。

  • 0x80：设置DDRAM地址到第一行开头。

  • 0xC0：设置DDRAM地址到第二行开头。

5. 对比度与背光

  • 对比度调节：通过 V0 引脚连接电位器（典型值：10kΩ），调整电压（0-5V）控制显示清晰度。

  • 背光控制：引脚15（A）和16（K）连接LED背光，需串联限流电阻（通常220Ω）。

二、1602模块头文件和源文件代码

#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__

//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);

#endif

#include <REGX52.H>

//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0

//函数定义：
/**
  * @brief  LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Delay()
{
	unsigned char i, j;

	i = 2;
	j = 239;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

/**
  * @brief  LCD1602写命令
  * @param  Command 要写入的命令
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
	LCD_RS=0;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Command;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602写数据
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
	LCD_RS=1;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Data;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602设置光标位置
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
	if(Line==1)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
	}
	else if(Line==2)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
	}
}

/**
  * @brief  LCD1602初始化函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Init()
{
	LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
	LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
	LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
	LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置上显示一个字符
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @param  Char 要显示的字符
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	LCD_WriteData(Char);
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  String 要显示的字符串
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=0;String[i]!='\0';i++)
	{
		LCD_WriteData(String[i]);
	}
}

/**
  * @brief  返回值=X的Y次方
  */
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++)
	{
		Result*=X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~65535
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	unsigned int Number1;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	if(Number>=0)
	{
		LCD_WriteData('+');
		Number1=Number;
	}
	else
	{
		LCD_WriteData('-');
		Number1=-Number;
	}
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~4
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i,SingleNumber;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
		if(SingleNumber<10)
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
		}
		else
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
		}
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
	}
}

三、1602调试

例如：我们显示一个字符串

代码如下：

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"

void main()
{	
	LCD_Init();//初始化
	LCD_ShowString(1,1,"HelloWorld");//显示字符串“HelloWorld”
	while(1)
	{
		//
	}
}

 

LED1602就显示了HelloWorld。 

 

 

 

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