51单片机-驱动LCD1602液晶显示屏教程
本章概述思维导图：
51单片机驱动LCD1602液晶显示实验教程
LCD1602液晶显示屏简介
LCD1602是一种成本低廉、控制简便且应用广泛的字符型液晶显示模块，其名称中的"1602"代表每行可显示16个字符、共2行的显示容量。该模块基于液晶光电效应工作，通过电场控制液晶分子偏转实现字符显示，支持蓝色或绿色背光，具备标准化接口和丰富的指令集，广泛应用于仪器仪表、家用电器及嵌入式系统中需要简单文本提示的场景，尤其适合对显示功能要求不高但追求开发效率的入门级项目。实物图如下所示：
LCD1602显示屏核心参数
1、显示容量：16×2个字符。每个字符由若干个5×7或5×10的点阵字符位组成；
2、芯片工作电压：4.5-5.5V，模块最佳工作电压通常为5.0V。
3、工作电流：约2.0mA（在5.0V电压下）。
4、字符尺寸：每个字符的尺寸为2.95mm×4.35mm（宽×高）。
5、显示颜色：通常为蓝色或绿色背光，也有其他颜色可选。
6、视角：可视角度一般为6点钟方向至12点钟方向，水平可视角度约为70度。
LCD1602显示屏引脚功能
LCD1603通常有16个引脚，各种引脚的功能如下：
引脚编号 | 引脚名称 | 功能描述 |
1 | VSS | 电源地（接地） |
2 | VDD | 接5V正电源 |
3 | VL | 液晶显示偏压调整端，通过电位器调节显示对比度（接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高） |
4 | RS | 数据/命令选择端（高电平选数据寄存器，低电平选指令寄存器） |
5 | R/W | 读写信号线（高电平读操作，低电平写操作） |
6 | E | 使能端（高电平跳变为低电平时执行命令） |
7-14 | D0-D7 | 8位双向数据线（传输数据和指令） |
15 | BLA | 背光源正极（通常接5V） |
16 | BLK | 背光源负极（通常接地） |
LCD1602显示屏内存结构
LCD1602的内存分为三类，分别用于存储字符字模、显示数据和用户自定义字符；
一、CGROM（字符发生器ROM）
CGROM是LCD1602内部固化的只读存储器，存储了192个标准字符的字模数据，包括：5×7点阵字符（如字母、数字、符号）部分5×10点阵字符（需通过指令0x34或0x36切换模式）
工作原理：
当微控制器向DDRAM写入一个字符的ASCII码时，LCD1602会自动从CGROM中查 找对应字符的字模数据。
示例：
显示字符'A'时，写入ASCII码0x41，LCD1602自动从CGROM中读取'A'的字 模并显示。
访问方式：
通过字符的ASCII码自动映射到CGROM中的字模数据，无需用户干预。
特点：
只读不可修改：用户无法更改CGROM中的字模数据。
无需手动操作：显示标准字符时，用户只需写入ASCII码，无需直接操作CGROM
二、DDRAM（显示数据RAM）
DDRAM是LCD1602的显示缓冲区，用于存储当前屏幕上显示的字符的ASCII码。它直接决定了屏幕的显示内容。
第一行：0x00~0x0F（实际显示0x00~0x0F）。
第二行：0x40~0x4F（实际显示0x40~0x4F）。
剩余地址（如0x10~0x3F、0x50~0x7F）用于屏幕滚动时的字符暂存。
操作：通过设置DDRAM地址指令（如0x80+偏移量）定位光标位置，再写入数据。
这里有小伙伴会有疑问，为什么要0x80+偏移量呢？是因为最高位也就是DB7地址指令规定一直为1（0x80），DB6-DB0为CGRAM的地址（7位）；操作指令如图所示：
示例：
显示位置操作：
比如说要在第一排第二个位子写入数据时地址设定指令为：0x80|0x01或者0x80+2;这样才是对
显示数据操作：指令编码如图说是
要在第一排第二个位子写入数据1时，应该传输ASCII码值为0x31
特点：
动态更新：修改DDRAM中的数据会立即反映在屏幕上。
地址连续：写入数据后，地址计数器（AC）会自动加1（需通过指令0x06设置）。
三、CGRAM（字符发生器RAM）
CGRAM是LCD1602的可编程字符存储器，允许用户自定义8个5×7点阵字符或4个5×10点阵字符的字模数据。
总容量：64字节（8字符×8字节）
地址范围：0x00~0x07（每个字符占8字节）。
自定义步骤：
写入指令0x40+字符编号（如0x40定义第一个字符）。
依次写入8字节的字模数据（每字节代表点阵的一行，1为亮，0为灭）。
在DDRAM中写入字符编号（如0x00）即可显示自定义字符。
LCD1602显示屏寄存器介绍
LCD1602内部包含两个关键寄存器，用于控制显示操作：
1、指令寄存器（Instruction Register, IR）
功能：接收微控制器发送的指令（如清屏、光标移动等）。
控制方式：通过RS=0（低电平）选择指令寄存器，R/W=0（低电平）写入指令。
示例指令：
0x01：清屏，将DDRAM内容清空，光标复位到左上角。
0x02：光标归位，光标移至左上角，DDRAM内容不变。
0x06：输入模式设置，光标右移，字符写入后地址自动加1。
2、数据寄存器（Data Register, DR）
功能：存储待显示字符的ASCII码或从DDRAM/CGRAM读取的数据。
控制方式：通过RS=1（高电平）选择数据寄存器，R/W=0（低电平）写入数据，R/W=1 （高电平）读取数据。
数据流向：写入时，数据存入DDRAM或CGRAM；读取时，从DDRAM或CGRAM加载 数据到DR。
LCD1602显示屏指令集简介
LCD1602支持11条控制指令，用于初始化、显示控制、光标移动等操作：
指令 | 指令码（十六进制） | 功能说明 |
清屏 | 0x01 | 清除DDRAM内容，光标复位到左上角，地址计数器（AC）归零。 |
光标归位 | 0x02 | 光标移至左上角，DDRAM内容不变，AC归零。 |
输入模式设置 | 0x04/0x05/0x06/0x07 | 设置光标移动方向（I/D）和屏幕滚动（S）。例如，0x06表示光标右移，地址自动加1。 |
显示开关控制 | 0x08~0x0F | 控制显示（D）、光标（C）、闪烁（B）。例如，0x0C表示开显示、无光标、不闪烁。 |
光标/字符移位 | 0x10~0x1F | 移动光标（S/C=0）或整体屏幕（S/C=1）。例如，0x14表示光标右移。 |
功能设置 | 0x20~0x3F | 设置数据总线位数（DL）、行数（N）、点阵（F）。例如，0x38表示8位数据、两行、5×7点阵。 |
CGRAM地址设置 | 0x40~0x7F | 设置自定义字符的CGRAM地址（需先定义字模，再在DDRAM中写入字符编号）。 |
DDRAM地址设置 | 0x80~0xFF | 设置显示起始地址（如0x80为第一行首列，0xC0为第二行首列）。 |
读忙信号/AC地址 | 0x00（读状态时） | 读取忙标志（BF）和AC地址（BF=1时模块忙，需等待）。 |
写数据到DDRAM/CGRAM | RS=1, R/W=0 | 将数据写入当前选中的DDRAM或CGRAM地址。 |
从DDRAM/CGRAM读数据 | RS=1, R/W=1 | 从当前选中的DDRAM或CGRAM地址读取数据。 |
详细说明：
一、清屏指令
功能：
1、清楚液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入“空白”的ASCII码0x20；
2、光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方；
3、将地址计数器（AC）的值设为0；
二、光标归位指令
功能：
1、把光标撤回到显示器的左上方
2、把地址计数器（AC）的值设置为0；
3、保持DDRAM的内容不变
三、进入模式设置指令
功能：
1、设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。
设置操作：
I/D：写0表示写入新数据后光标左移，写1表示写入新数据后光标右移；
S：写0表示写入新数据后显示屏不移动，写1表示写入新数据后显示屏整体右移1字符；
四、显示开关控制指令
功能：
1、 控制显示器开关，光标开关，以及光标是否闪烁。
设置操作：
D：写0表示显示功能关闭，写1表示显示功能开启；
C：写0表示无光标，写1表示有光标；
B：写0表示光标闪烁，写1表示光标不闪烁
五、设定显示屏或光标移动方向指令
功能：
1、使光标移位或使整个显示屏移位。
设置操作：
S/C：0 R/L：0 光标左移1格，且AC值减1
S/C：0 R/L：1 光标右移1格，且AC值加1
S/C：1 R/L：0 显示器上字符全部左移1格，单光标不动；
S/C：1 R/L：1 显示器上字符全部右移1格，单光标不动；
六、功能设定指令
功能：
设定数据总线位数、显示的行数及字型。
设置操作：
DL：写0数据总线为4位，写1数据总线为8位
N：写0显示1行，写1显示2行
F：写0是5*7点阵/字符，写1是5*10点阵/字符
七、设定CGRAM地址指令
功能：
设定下一个要存入数据的CGRAM的地址
设置说明：
DB5、DB4、DB3为字符号，也就是你将来要显示该字符时要用到的字符地址。（000-111）能定义8个字符
DB2、DB1、DB0为行号。（000-111）8行
八、设定DDRAM地址指令
功能：
设定下一个要存入数据的DDRAM的地址
九、读取忙信号或AC地址指令
功能：
1、读取忙碌信号FB的内容，FB=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来 的数据或指令；FB=0，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令。
2、读取地址计数器AC的内容
十、数据写入DDRAM或CGRAM指令一览
功能：
1、将字符码写入DDRAM，已使液晶显示屏显示出相应的字符
2、将使用者自己设计的图像存入CGRAM。
功能2设置说明：
DB7、DB6、DB5、可以为如何数据，一般设置为”000“
DB4、DB3、DB2、DB1、DB0、对应于每行5点的字模数据
十一、从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览
功能：
1、读取DDRAM或CGRAM中的内容
LCD1602显示屏使用步骤
要使用LCD1602，第一步就是对LCD1602初始化，就是写入一些特定的指令实现。第二步：选择在LCD1602的那个位置可以显示并将要显示的数据发送到LCD的DDRAM。
1、初始化
2、写命令（RS=L），设置显示坐标
3、写数据（RS=H）
写入数据时序图：
基本操作时序：
读状态 输入：RS=L、RW=H、E=H 输出：DB0-DB7=状态字
写指令 输入：RS=L、RW=L、E=下降沿脉冲 DB0-DB7=指令码 输出：无
读数据 输入：RS=H、RW=H、E=H 输出：DB0-DB7=数据
写数据 输入：RS=H、RW=L、E=下降沿脉冲 DB0-DB7=数据 输出：无
LCD1602显示屏硬件电路原理图分析
该LCD1602电路图中LCD1602一共有16个引脚；
1脚为LCD1602的GCD电源地引脚连接开发板电源地
2脚为LCD1602的VCC引脚连接开发板的5V电源
3脚为LCD1602的VO液晶显示偏压调整脚通过通过电位器连接5V电源；
4脚为LCD1602的RS数据/命令选择脚连接单片机的P26输入输出管脚进行控制
5脚为LCD1602的RW读写信号选择脚连接单片机的P25输入输出管脚进行控制
6脚为LCD1602的E使能脚连接单片机的P27输入输出管脚进行控制
DB0-DB7脚为LCD1602数据指令传输脚连接单片机P00-P07输入输出管脚脚进行数据的传输
15脚为LCD1602的背光源正极脚连接5V电源
16脚为LCD1602的背光源负极脚连接开发板电源地
LCD1602显示屏模块软件编程设计
实现在LCD1602显示屏上显示字符串信息，完成显示功能；
步骤为：
第一步：首先实现写入一字节指令函数用来驱动LCD1602显示屏
代码示例：
void LCD1602_write_cmd(u8 cmd)//LCD1602写入1字节命令函数
{LCD1602_RS=0; //选择写入命令 LCD1602_RW=0; //低电平写入LCD1602_E=0; //使能端口低电平LCD1602_data=cmd; //准备开始传输命令Delay_ms(1); //延时1微秒LCD1602_E=1; //数据传输完成Delay_ms(1); //延时1微秒，下降沿脉冲脉冲写入完成LCD1602_E=0; //使能端口低电平
}
第二步：实现写入一字节数据函数用来驱动LCD1602显示屏显示的数据
代码示例：
void LCD1602_write_data(u8 dat)//LCD1602写入1字节数据函数
{LCD1602_RS=1; //选择写入数据 LCD1602_RW=0; //低电平写入LCD1602_E=0; //使能端口低电平LCD1602_data=dat; //准备开始传输命令Delay_ms(1); //延时1微秒LCD1602_E=1; //数据传输Delay_ms(1); //延时1微秒，下降沿脉冲LCD1602_E=0; //使能端口高电平
}
第三步：配置LCD1602显示屏完成初始化函数，指令有：1、功能设定，2、显示开关控制，3、进入模式设置，4、清屏设置
代码示例：
void LCD1602_init(void) //LCD1602初始化函数配置
{LCD1602_write_cmd(0x38); //LCD1602功能设置指令LCD1602_write_cmd(0x0C); //LCD1602显示开关控制指令LCD1602_write_cmd(0x06); //LCD1602模式设置指令LCD1602_write_cmd(0x01); //LCD1602清屏指令
}第四步：最重要部分完成LCD1602显示屏显示字符串函数，形参介绍：形参x(0、1)行，y(0-15)列，str显示字符串数据
代码示例：
void LCD1602_Display_string(u8 x,u8 y,u8 *str)//LCD1603字符串显示字符函数：形参x(0、1)行，y(0-15)列，str字符串
{u8 i=0;if(y>1 || x>15) //显示坐标位置输入错误，退出函数{return;}if(y == 0) //从第一行开始显示{while(*str != '\0'){if(i<16-x) //字符串在第一行显示{LCD1602_write_cmd(0x80+x+i);}else //字符串撑爆了第一行，开始在第二行显示{LCD1602_write_cmd(0x80+0x40+x+i-16);}LCD1602_write_data(*str); //LCD1602每个坐标位置显示数据i++;str++; } }else if(y == 1) //从第二行开始显示{while(*str != '\0'){if(i<16-x) //字符串在第二行显示{LCD1602_write_cmd(0x80+0x40+x+i);}else //字符串撑爆了第二行，开始在第一行显示{LCD1602_write_cmd(0x80+x+i-16);}LCD1602_write_data(*str); //LCD1602每个坐标位置显示数据i++;str++; } }
}主函数：实现第一行显示LyfLoveWorld，第二行显示时间
代码示例：
int main()
{LCD1602_init();LCD1602_Display_string(0,0,"LyfLOVEWorld");LCD1602_Display_string(0,1,"2025.10.02");while(1){ }
} 效果展示：
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