51单片机基础-LCD12864液晶显示

第二十四章 LCD12864液晶显示（ST7920并口文本模式）

1. 导入

LCD12864 是一款 128×64 点阵的图形液晶，常见模块多采用 ST7920 控制器。它兼容“字符模式”（类似 HD44780 的 1602）与“图形模式”，并支持并口（8位/4位）或三线串行方式。为了快速稳定上手，本章采用最简洁、最通用的方案：

• ST7920 并行8位总线，RW接地（只写），仅做“文本模式”（16×4字符）驱动；
• 提供完整API：初始化、清屏、定位、打印字符串、自定义字符。

说明：图形模式（逐点画图、显示位图）涉及 GDRAM 坐标与页地址映射，放在进阶章节展开。本章先把“可读可写、稳定显示”的基础夯实。

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2. 硬件设计

• 供电与对比度
  • VSS→GND，VDD→+5V
  • VO（对比度）→10k电位器中点（两端接VCC/GND）
• 背光（若有）：LED+→+5V，LED−→GND（或串限流电阻）
• 控制与数据（并口8位，RW接地）
  • PSB：置高（并口方式，PSB=1）
  • RST：接MCU可控复位引脚（或上拉到VCC，经延时自动复位）
  • RS（DI）：0=命令，1=数据
  • RW：接地（0，只写）
  • E（EN）：上升沿/脉冲锁存
  • DB0~DB7：8位数据总线（建议接P0口，需上拉）
• 推荐接线（可按需修改端口）：
  • P0.0P0.7 → DB0DB7（P0口需外接上拉10k×8，或用上拉阵列电阻）
  • P2.0 → RS
  • P2.1 → E
  • P2.2 → RST
  • PSB 拉高到VCC，RW接地

注意：

• P0为开漏口，必须外接上拉电阻；用P2/P1则可省上拉。
• RW接地后，无法读忙标志，需用“足够延时”法保证时序。

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3. 指令与地址映射（文本模式）

常用指令（与1602相近）：

• 0x30：功能设置（基本指令集、8位数据）
• 0x0C：显示开、光标关、闪烁关
• 0x01：清屏（>1.6ms）
• 0x06：输入模式（写入后地址+1）
• 0x80 | addr：设置DDRAM地址

16×4 行地址映射（ST7920特性）：

• 第1行：0x80 ~ 0x8F
• 第2行：0x90 ~ 0x9F
• 第3行：0x88 ~ 0x8F
• 第4行：0x98 ~ 0x9F

（行3、行4的地址并非紧邻，属该芯片内部映射规律）

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4. 完整驱动代码（Keil C51，8位并口，RW接地）

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>/* 引脚映射：按你的接线修改 */
#define LCD_DATA   P0      // 并口8位数据总线（P0需外接上拉）
sbit LCD_RS = P2^0;        // RS/DI：0=命令 1=数据
sbit LCD_EN = P2^1;        // E/EN
sbit LCD_RST = P2^2;       // 硬件复位（低有效）/* 基本延时 */
static void delay_us_inline() { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); }
void delay_ms(unsigned int ms){unsigned int i, j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<125;j++);
}/* 发送命令/数据（RW接地，仅写） */
static void lcd_pulse_enable(void){LCD_EN = 1; delay_us_inline();LCD_EN = 0; delay_us_inline();
}static void lcd_write_cmd(unsigned char cmd){LCD_RS = 0;LCD_DATA = cmd;lcd_pulse_enable();// 指令典型执行时间：大多数~40us，清屏/归位>1.6msif (cmd == 0x01 || cmd == 0x02) delay_ms(2);else { delay_us_inline(); delay_us_inline(); delay_us_inline(); }
}static void lcd_write_data(unsigned char dat){LCD_RS = 1;LCD_DATA = dat;lcd_pulse_enable();// 数据写入约40usdelay_us_inline(); delay_us_inline(); delay_us_inline();
}/* 复位与初始化（文本模式，8位） */
void lcd12864_init(void){// 先拉低复位，再拉高LCD_RST = 0; delay_ms(5);LCD_RST = 1; delay_ms(10);// 基本指令集、8位lcd_write_cmd(0x30);   // Function setdelay_ms(2);lcd_write_cmd(0x30);delay_ms(2);lcd_write_cmd(0x0C);   // 显示开，光标关lcd_write_cmd(0x01);   // 清屏delay_ms(2);lcd_write_cmd(0x06);   // 写入后地址+1
}/* 清屏、归位 */
void lcd12864_clear(void){ lcd_write_cmd(0x01); delay_ms(2); }
void lcd12864_home(void){  lcd_write_cmd(0x02); delay_ms(2); }/* 设置光标：row=0..3，col=0..15（16列×4行） */
static unsigned char row_base_addr[4] = {0x80, 0x90, 0x88, 0x98};
void lcd12864_set_cursor(unsigned char row, unsigned char col){unsigned char addr;if (row > 3) row = 3;if (col > 15) col = 15;addr = row_base_addr[row] + col;lcd_write_cmd(addr);
}/* 打印字符串（ASCII/半角字符） */
void lcd12864_print(const char* s){while(*s){lcd_write_data((unsigned char)*s++);}
}/* 指定位置打印 */
void lcd12864_print_at(unsigned char row, unsigned char col, const char* s){lcd12864_set_cursor(row, col);lcd12864_print(s);
}/* 自定义字符（CGRAM，0..7，每字形8行×5点，低5位有效）注：ST7920文本模式兼容HD44780的CGRAM机制 */
void lcd12864_define_char(unsigned char loc, const unsigned char pattern[8]){unsigned char i;loc &= 0x07;lcd_write_cmd(0x40 | (loc << 3));  // CGRAM地址：0x40 + loc*8for(i=0;i<8;i++){lcd_write_data(pattern[i] & 0x1F);}// 返回DDRAM（任何一次设置地址到0x80..会自动回到DDRAM）lcd_write_cmd(0x80);
}/* 示例：主程序 */
void main(void){unsigned int cnt = 0;char buf[6];const unsigned char deg_sym[8] = {0x04,0x0A,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00  // “°”简易点阵};// 上电默认电平LCD_EN = 0;LCD_RS = 0;LCD_RST = 1;LCD_DATA = 0x00;lcd12864_init();lcd12864_define_char(0, deg_sym);   // 自定义字符编号0 = “°”lcd12864_clear();lcd12864_print_at(0, 0, "LCD12864 ST7920");lcd12864_print_at(1, 0, "Text Mode 16x4");lcd12864_print_at(2, 0, "Temp: 23");lcd12864_set_cursor(2, 8);lcd_write_data(0);                  // 打印自定义“°”lcd_write_data('C');while(1){// 简单计数显示：第4行刷新unsigned int v = cnt;buf[0] = (v/10000)%10 + '0';buf[1] = (v/1000)%10 + '0';buf[2] = (v/100)%10 + '0';buf[3] = (v/10)%10 + '0';buf[4] = (v%10) + '0';buf[5] = '\0';lcd12864_print_at(3, 0, "Count: ");lcd12864_print(buf);cnt++;// 粗略500ms{unsigned int i,j;for(i=0;i<500;i++) for(j=0;j<125;j++);}}
}

要点与小贴士：

• RW接地后，所有“等待忙标志”的流程都改用“足够延时”，关键指令（清屏/归位）已专门延时2ms。
• P0口必须有上拉电阻；若用P2或P1当数据口可省略上拉。
• 16×4行地址的“第3/4行”并非线性增长，需按映射表计算地址。

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5. 常见问题与排查

• 仅一行黑块或完全无字：
  • 对比度VO未调到合适电位；RST脚未正确复位；PSB未拉高到并口模式。
• 乱码/错位：
  • 数据线顺序接错；地址映射未按表设置；延时不足（尤其清屏/归位）。
• 上电偶发异常：
  • 增加上电延时与复位脉冲（RST低≥5ms再拉高，已在初始化中处理）。
• P0总线乱跳：
  • 未加上拉；或外部上拉阻值过大导致时序边沿过慢（10k常见，必要时可降至4.7k）。

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6. 进阶与扩展

• 4位总线模式：可仿照1602的“先高后低半字节”方式改写底层发送，节省4根数据线（时序更严格）。
• 串行三线模式：PSB=0 时 ST7920 进入串行接口，需按“首字节功能位 + 两个半字节”的协议发送命令/数据（位bang实现简单、占线少），适合IO紧张的场合。
• 图形模式（GDRAM）：
  • 切换到扩展指令集（0x34），开启图形显示（0x36），之后通过设置X/Y地址并连续写数据可逐点显示。
  • 涉及页面/半屏映射与位序，建议配合帧缓冲或专用绘图API，后续章节单独展开。
• 与前章联动：将 DS1302 时间、DS18B20 温度输出到 12864，更直观；或做简单菜单系统（上下键选择、回车执行）。

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7. 小结

• 本章完成了 ST7920 型 LCD12864 的并口文本模式驱动：初始化、定位、打印与自定义字符。
• 采用 RW 接地 + 充足延时的简化方案，可靠易调试，适合多数入门与教学项目。
• 图形模式与串行模式将作为进阶内容，在掌握文本模式后再拓展更丰富的显示能力。

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