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LCD1602与MCS-51单片机的接口

液晶显示器〔LCD〕具有工作电压低、微功耗、显示信息量大和接口方便等优点，现在已被广泛应用于计算机和数字式仪表等领域，成为测量结果显示和人机对话的重要工具。液晶显示器按其功能可分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可显示数字、字符和符号等，而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，到达图文并茂的效果，其应用越来越广泛。本节将以RT-1602C液晶显示模块为例，介绍液晶显示器的结构和功能，讨论其与MCS-51单片机的硬件接口电路及软件编程方法。

LCD1602概述

LCD1602是2?16字符型液晶显示模块，可以显示两行，每行16个字符，采用5×7点阵显示，工作电压4.5～5.5V，工作电流2.0mA(5.0V)，其控制器采用HD44780液晶芯片〔市面上字符液晶显示器的控制器绝大多数都是基于HD44780液晶芯片，它们的控制原理是完全相同的〕。LCD1602可采用标准的14引脚接口或16引脚接口，多出来的2条引脚是背光源正极BLA(15脚)和背光源负极BLK(16脚)，其外观形状如图7.1所示。

(a)正面(b)反面

图7.1RT-1602C的外观

(a)图是LCD1602的正面，(b)图LCD1602的反面。标准的16引脚接口如下：

第1脚：VSS，电源地。

第2脚：VDD，+5V电源。

第3脚：VEE，液晶显示比照度调整输入端。接正电源时比照度最弱，接地时比照度最高。使用时通常通过一个10K的电位器来调整比照度。

第4脚：RS，数据/命令选择端，高电平时选择数据存放器，低电平时选择指令存放器。

第5脚：R/，读/写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址；当RS为低电平、R/为高电平时，可以读忙信号；当RS为高电平、R/为低电平时，可以写入数据。

第6脚：E，使能端，当E为高电平时读取液晶模块的信息，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行写操作。

第7～14脚：D0～D7，为8位双向数据线。

第15脚：BLA，背光源正极。

第16脚：BLK，背光源负极。

LCD1602的内部结构

液晶显示模块LCD1602的内部结构可以分成三局部：一为LCD控制器，二为LCD驱动器，三为LCD显示装备，如图7.2所示。

图7.2RT-1602C的内部结构

控制器采用HD44780，驱动器采用HD44100。HD44780是集控制器、驱动器于一体，专用于字符显示控制驱动的集成电路。HD44100是作扩展显示字符位的。HD44780是字符型液晶显示控制器的代表电路。

HD44780集成电路的特点如下。

(1) 可选择5×7或5×10点阵字符。

(2) HD44780不仅可作为控制器，而且还具有驱动16×40点阵液晶像素的能力，并且HD44780的驱动能力可通过外接驱动器扩展360列驱动。

HD44780可控制的字符高达每行80个字，也就是5?80=400点，HD44780内藏有16路行驱动器和40路列驱动器，所以HD44780本身就具有驱动16×40点阵LCD的能力(即单行16个字符或两行8个字符)。如果在外部加一HD44100再扩展40路/列驱动，那么可驱动16×2LCD。

(3) HD44780的显示缓冲区DDRAM、字符发生存储器ROM及用户自定义的字符发生器CGRAM全部内藏在芯片内。

HD44780有80个字节的显示缓冲区，分两行，地址分别为00H～27H，40H～67H，它们实际显示位置的排列顺序跟LCD的型号有关，LCD1602的显示地址与实际显示位置的关系，如图7.3所示。

图7.3RT-1602C的显示地址与实际显示位置的关系图

HD44780内藏的字符发生存储器(ROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，如图7.4所示。

图7.4点阵字符图形

这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。如数字“1”的代码(31H)，又如大写的英文字母“A”的代码(41H)，可以看出英文字母的代码与ASCII编码相同。要在LCD的某个位置显示符号，只需将显示的符号的ASCII码存入DDRAM的对应位置。如在LCD1602的第一行第二列显示“1”，只须将“1”的ASCII码31H存入DDRAM的01单元；在LCD1602的第二行第三列显示“A”，只须将“

(4) HD44780具有8位数据和4位数据传输两种方式，可与4/8位CPU相连。

(5) HD44780具有简单而功能较强的指令集，可实现字符移动、闪烁等显示功能。