液晶显示技术的研究

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液晶显示技术是单片机应用系统中的一种常用的人机接口形式，其优点是体积小，重量轻，功耗低。字符型液晶显示器LCD1602主要用于显示数字、字母、简单图形符号及少量自定义符号。

1 液晶显示简介

（1）液晶显示原理

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

（2）液晶显示器的分类

液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。

2 LCD1602的引脚定义及功能解释

第2脚：VDD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10K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。

3 LCD1602模块的组成

LCD1602由控制器、驱动器和液晶板组成。控制器接受来自单片机的指令和数据，控制着整个模块的工作， 由字符发生器CGROM、自定义字符发生器CGRAM和显示缓冲区DDRAM等字符存储区域。在控制器的控制下，LCD1602模块通过数据总线DB0～DB7和E、R/W、RS 三个输入控制端与单片机接口。这三个控制输入端按照规定的时序相互协调作用，使控制器通过数据总线DB接受单片机发送来的指令和数据，从CGROM中找到欲显示字符的字符码，送入DDRAM，在LCD显示屏上与DDRAM存储单元对应的规定位置显示出该字符。控制器可以根据单片机的命令，实现字符的显示、闪烁和移位等显示效果。

字符发生器CGROM存储了不同的点阵字符图形，包括数字、英文字母的大小写字符、常用符号等，每一个字符都有一个特定的代码。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、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，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”

LCD1602的DDRAM有80个字节，其中第一行用00H～0FH单元，第二行用40H～4FH单元。DDRAM单元存放的是要显示字符的ASCII码，控制器以该编码为索引，到CGROM或CGRAM中取点阵字型送液晶板显示。

4 LCD1602的指令

LCD1602的11条命令如下：

指令1：清显示，指令码01H，清显示指令将空位字符码20H全部送入DDRAM地址中，使DDRAM中的内容全部清除，显示消失；地址计数器AC=0，自动增1模式；显示归位，光标或者闪烁回到原点（显示屏左上角）；但不改变移位设置模式。

指令2：光标复位，光标返回到地址00H。归位指令置地址计数器AC=0：将光标及光标所在位的字符回原点；但DDRAM中的内容并不改变。

指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。

指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。

指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F： 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。

指令7：字符发生器CGRAM地址设置。

指令8：DDRAM地址设置。

指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。

指令10：写数据。

指令11：读数据。

5 总结

本文介绍了液晶显示器的工作原理，引脚功能，LCD1602模块的内部组成，以及LCD1602的指令，对LCD1602做了全面研究。

参考文献

[1]单片机原理及应用技术，李全利，高等教育出版社。

[1]手把手教你学51单片机，宋雪松，清华出版社。