5.2英寸液晶模块，适用于单片机与嵌入式系统

字符型液晶显示模块是专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式LCD，常用的有16×1、16×2、20×2和40×2行等。其中1602型LCD显示模块可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0～D7和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，具有字符对比度调节和背光功能。图5-14为1602液晶显示模块的实物图。

图5-14 1602液晶显示模块的实物图

1.1602 LCD模块的参数及引脚功能

1602LCD分为带背光和无背光两种，采用标准的16脚（带背光）或14脚（无背光）接口，一般带背光的比无背光的厚，但有无背光在应用中并无差别，1602LCD引脚说明表如表5-2所示。

表5-2 1602 LCD引脚说明表

第1脚：U_SS为电源地。

第2脚：U_DD接5V正电源。

第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10kΩ的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W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/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：背光源正极。

第16脚：背光源负极。

2.1602 LCD显示控制器

液晶控制器是液晶工作的核心模块，本书以使用最广泛的东芝公司HD44780控制器为例讲解，该控制器内部资源主要包括指令寄存器、数据寄存器、忙状态标志、地址计数器、数据显示存储器和字符点阵存储器等，各资源的功能描述如下。(www.xing528.com)

1）指令寄存器（IR）：指令寄存器用于存储MCU送达的指令代码，主要包括写入控制器的清屏及移动光标指令、设置显示地址指令、设置字型码指令等。指令寄存器是一个只写寄存器。

2）数据寄存器（DR）：数据寄存器用于暂存MCU对控制器内DDRAM和CGRAM进行读写的数据。MCU写入DR的数据将由控制器通过内部操作实现。当MCU读DDRAM或CGRAM时，首先将被读数据的地址写入IR，然后进行读操作，此时DDRAM或CGRAM中该地址的数据被转存到DR，再有MCU读出。读操作结束后，控制器会将下一地址的数据自动送入DR供MCU下次读取。

3）忙状态标志（BF）：液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，即BF=0（表示不忙），否则此指令失效。在忙标记为高即BF=1时，控制器处理读忙标记指令外，不接受任何其他指令。上述几个寄存器的选择可由表5-3进行说明。

表5-3 寄存器选择

4）地址计数器（AC）：地址计数器用于指定被操作的DDRAM或CGRAM的地址。地址包含在指令里，首先MCU写入IR，然后转存到AC。指令写入控制器的同时行将指明该地址用于DDRAM还是CGRAM。当MCU对DDRAM或CGRAM的读写操作完成后，AC将根据自动增量或减量设计自动加1或减1。

5）数据显示存储器（DDRAM）：数据显示存储器中存放的是对应位置要显示数据的ASCⅡ码，也就是说1602液晶显示屏上的32个显示位置与DDRAM中的32个单元一一对应，在1602液晶上某个位置显示字符就是将该字符的ASCII码存入DDRAM存储器的对应单元，1602显示字符地址如图5-15所示，对于1602液晶模块而言第一行16个直接显示字符的ASCⅡ码存放在DDRAM中的地址00～0F的16个单元中，第二行16个直接显示字符的ASCⅡ码存放在地址40～4F这16个单元中，而DDRAM的容量为80字节，共分为两行，每行40字节，所以若要显示地址为10H～27H或50H～67H单元中的字符，必须通过移屏指令将其移入可显示区域后才能显示出来。

图5-15 1602显示字符地址

6）字形点阵存储器（CGRAM）：字形点阵存储器用于存放控制器自带的字符点阵数据或用户自行设计的字符点阵。一般在1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了常用的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、1602LCD标准字符库表见表5-4。每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（0x41），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“A”

表5-4 1602 LCD标准字符库表

3.1602LCD接口电路

在嵌入式液晶接口电路设计中，单片机可以使用外部扩展总线的方式，也可以采用I/O端口模拟总线时序的方式来控制LCM，而后者对于一些没有外扩总线接口的单片机来说非常有用，也是常见的一种控制方式，本书就以这种方式为例讲解液晶模块的使用。接口电路中液晶控制器LCM的数据总线D7～D0与单片机的某个8位并行口连接完成数据或指令的传输，R/W、RS、E引脚分别于单片机的另外3个I/O引脚相连用于提供操作控制，1602LCD模块硬件接口连接图如图5-16所示。

图5-16 1602LCD模块硬件接口连接图