图 12-1  1602 液晶接口原理图

1602液晶的读写时序介绍

1602 液晶内部带了 80 个字节的显示 RAM，用来存储我们发送的数据，它的结构如图12-2 所示。


第一行的地址是 0x00H 到 0x27，第二行的地址从 0x40 到 0x67，其中第一行 0x00 到 0x0F是与液晶上第一行 16 个字符显示位置相对应的，第二行 0x40 到 0x4F 是与第二行 16 个字符显示位置相对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。1602 字符液晶是显示字符的，因此它跟 ASCII 字符表是对应的。比如我们给 0x00 这个地址写一个„a‟，也就是十进制的 97，液晶的最左上方的那个小块就会显示一个字母 a。此外，我们本章学过指针了，液晶内部有个数据指针，它指向哪里，我们写的那个数据就会送到相应的那个地址里。

液晶有一个状态字字节，我们通过读取这个状态字的内容，就可以知道 1602 液晶的一些内部情况，如表 12-5 所示。


表 12-5 1602 液晶状态字

bit0~bit6	当前数据的指针的值
bit7	读写操作使能	1：禁止   0：允许

这个状态字节有 8 个位，最高位表示了当前液晶是不是“忙”，如果这个位是 1 表示液晶正“忙”，禁止我们读写数据或者命令，如果是 0，则可以进行读写。而低 7 位就表示了当前数据地址指针的位置。

1602 的基本操作时序，一共有 4 个，这些大家都不需要记住，但是都需要理解，因为我们现在不是为了应付考试，所以不需要你把手册背熟，但是你写程序的时候，打开手册要能看懂如何操作，还要再提醒一句，单片机读外部状态前，必须先保证自己是高电平哦。

我们这里要做 1602 液晶的程序，因此先把用到的总线接口做一个统一声明：#define LCD1602_DB P0sbit LCD1602_RS = P1^0;sbit LCD1602_RW = P1^1;sbit LCD1602_E = P1^5;
1、读状态：RS=L，R/W=H，E=H。这是个很简单的逻辑，就是说，我们直接写

• LCD1602_DB = 0xFF;
  
  
• LCD1602_RS = 0;
  
  
• LCD1602_RW = 1;
  
  
• LCD1602_E = 1;
  
  
• sta = LCD1602_DB;
  
  
  

这样就把当前液晶的状态字读到了 sta 这个变量中，我们可以通过判断 sta 最高位的值来了解当前液晶是否处于“忙”状态，也可以得知当前数据的指针位置。两个问题，一是如果我们当前读到的状态是“不忙”，那么我们程序可以进行读写操作，如果当前状态是“忙”，那么我们还得继续等待重新判断液晶的状态；问题二，大家可以看我们的原理图，流水灯、数码管、点阵、1602 液晶都用到了 P0 口总线，我们读完了液晶状态继续保持 LCD1602_E 是高电平的话，1602 液晶会继续输出它的状态值，输出的这个值会占据了 P0 总线，干扰到流水灯数码管等其它外设，所以我们读完了状态，通常要把这个引脚拉低来释放总线，这里我们用了一个 do...while 循环语句来实现。

• LCD1602_DB = 0xFF;
  
  
• LCD1602_RS = 0;
  
  
• LCD1602_RW = 1;
  
  
• do {
  
  
•     LCD1602_E = 1;
  
  
•     sta = LCD1602_DB; //读取状态字
  
  
•     LCD1602_E = 0;  //读完撤销使能，防止液晶输出数据干扰 P0 总线
  
  
• } while (sta & 0x80);
  
  
• //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止
  
  
  

2、读数据：RS=H，R/W=L，E=H。这个逻辑也很简单，但是读数据不常用，大家了解一下就可以了，这里就不详细解释了。

3、写指令：RS=L，R/W=L，D0~D7=指令码，E=高脉冲。

这个在逻辑上没什么难的，只是 E=高脉冲这个问题要解释一下。这个指令一共有 4 条语句，其中前三条语句顺序无所谓，但是 E=高脉冲这一句很关键。实际上流程是这样的：因为我们现在是写数据，所以我们首先要保证我们的 E 引脚是低电平状态，而前三句不管我们怎么写，1602 液晶只要没有接收到 E 引脚的使能控制，它都不会来读总线上的信号的。当通过前三句准备好数据之后，E 使能引脚从低电平到高电平变化，然后 E 使能引脚再从高电平到低电平出现一个下降沿，1602 液晶内部一旦检测到这个下降沿后，并且检测到 RS=L，R/W=L，就马上来读取 D0~D7 的数据，完成单片机写 1602 指令过程。归纳总结我们写了个 E=高脉冲，意思就是：E 使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲。

4、写数据：RS=H，R/W=L，D0~D7=数据，E=高脉冲。

写数据和写指令是类似的，就是把 RS 改成 H，把总线改成数据即可。

此外要顺便提一句，这里用的 1602 液晶所使用的接口时序是摩托罗拉公司所创立的 6800时序，还有另外一种时序是 Intel 公司的 8080 时序，也有部分液晶模块采用，只是相对来说比较少见，大家知道这么回事即可。

这里还要说明一个问题，就是从这 4 个时序大家可以看出来，1602 液晶的使能引脚 E，高电平的时候是有效，低电平的时候是无效，前面也提到了高电平时会影响 P0 口，因此正常情况下，如果我们没有使用液晶的话，那么程序开始写一句 LCD1602_E=0，就可以避免1602 干扰到其它外设。我们之前的程序没有加这句，是因为我们板子在这个引脚上加了一个15K 的下拉电阻，这个下拉电阻就可以保证这个引脚上电后默认是低电平，如图 12-3 所示。


如果不加这个下拉电阻，刚开始讲点亮 LED 小灯的时候，我们就得写一句：LCD1602_E=0，可能很多初学者容易弄不明白，所以我们才加了这样一个电路。但是在实际开发过程中，就不必要这样了。如果这是个实际产品，能用软件去处理的，我们就不会用硬件去实现，所以大家在做实际产品的时候，这块电路可以直接去掉，只需要在程序开头多加一条语句即可。



1602液晶指令介绍


与单片机寄存器的用法类似，1602 液晶在使用的时候，我们首先要进行初始的功能配置，1602 液晶有以下几个指令需要了解。


1) 显示模式设置

写指令 0x38，设置 16x2 显示，5x7 点阵，8 位数据接口。这条指令对我们这个液晶来说是固定的，必须写 0x38，大家仔细看会发现我们的液晶实际上内部点阵是 5x8 的，还有一些1602 液晶还兼容串行通信，用 2 个 IO 口即可，但是速度慢，我们这个液晶就是固定的 0x38模式。


2) 显示开/关以及光标设置指令

这里有 2 条指令，第一条指令，一个字节中 8 位，其中高 5 位是固定的 0b00001，低 3位我们分别用 DCB 从高到低表示，D=1 表示开显示，D=0 表示关显示；C=1 表示显示光标，C=0 表示不显示光标；B=1 表示光标闪烁，B=0 表示光标不闪烁。

第二条指令，高 6 位是固定的 0b000001，低 2 位我们分别用 NS 从高到低表示，其中N=1 表示读或者写一个字符后，指针自动加 1，光标自动加 1，N=0 表示读或者写一个字符后指针自动减 1，光标自动减 1；S=1 表示写一个字符后，整屏显示左移(N=1)或右移(N=0)，以达到光标不移动而屏幕移动的效果，如同我们的计算器输入一样的效果，而 S=0 表示写一个字符后，整屏显示不移动。


3) 清屏指令

固定的，写入 0x01 表示显示清屏，其中包含了数据指针清零，所有的显示清零。写入0x02 则仅仅是数据指针清零，显示不清零。


4) RAM 地址设置指令

该指令码的最高位为 1，低 7 位为 RAM 的地址，RAM 地址与液晶上字符的关系如上图12-2 所示。通常，我们在读写数据之前都要先设置好地址，然后再进行数据的读写操作。



1602液晶简单显示程序

1602 液晶手册提供了一个初始化过程，由于不检测“忙”位，所以程序比较复杂，而我们总结了一个更加简易方便的过程提供给大家，手册上描述的那个，大家仅仅作为了解就可以了，下面我把程序写出来大家看下，我们的初始化只用了 4 条语句，没有像手册介绍的那么繁琐。
纯文本
复制

• #include <reg52.h>
  
  
• #define LCD1602_DB P0
  
  
• sbit LCD1602_RS = P1^0;
  
  
• sbit LCD1602_RW = P1^1;
  
  
• sbit LCD1602_E = P1^5;
  
  
• 
  
• void InitLcd1602();
  
  
• void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
  
  
• 
  
• void main(){
  
  
•     unsigned char str[] = "Kingst Studio";
  
  
•     InitLcd1602();
  
  
•     LcdShowStr(2, 0, str);
  
  
•     LcdShowStr(0, 1, "Welcome to KST51");
  
  
•     while (1);
  
  
• }
  
  
•     /* 等待液晶准备好 */
  
  
• void LcdWaitReady(){
  
  
•     unsigned char sta;
  
  
•     LCD1602_DB = 0xFF;
  
  
•     LCD1602_RS = 0;
  
  
•     LCD1602_RW = 1;
  
  
•     do {
  
  
•         LCD1602_E = 1;
  
  
•         sta = LCD1602_DB; //读取状态字
  
  
•         LCD1602_E = 0;
  
  
•     }while (sta & 0x80); //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重复检测直到其等于 0 为止
  
  
• }
  
  
• /* 向 LCD1602 液晶写入一字节命令，cmd-待写入命令值 */
  
  
• void LcdWriteCmd(unsigned char cmd){
  
  
•     LcdWaitReady();
  
  
•     LCD1602_RS = 0;
  
  
•     LCD1602_RW = 0;
  
  
•     LCD1602_DB = cmd;
  
  
•     LCD1602_E = 1;
  
  
•     LCD1602_E = 0;
  
  
• }
  
  
• /* 向 LCD1602 液晶写入一字节数据，dat-待写入数据值 */
  
  
• void LcdWriteDat(unsigned char dat){
  
  
•     LcdWaitReady();
  
  
•     LCD1602_RS = 1;
  
  
•     LCD1602_RW = 0;
  
  
•     LCD1602_DB = dat;
  
  
•     LCD1602_E = 1;
  
  
•     LCD1602_E = 0;
  
  
• }
  
  
• /* 设置显示 RAM 起始地址，亦即光标位置，(x,y)-对应屏幕上的字符坐标 */
  
  
• void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y){
  
  
•     unsigned char addr;
  
  
•     if (y == 0){ //由输入的屏幕坐标计算显示 RAM 的地址
  
  
•         addr = 0x00 + x; //第一行字符地址从 0x00 起始
  
  
•     }else{
  
  
•         addr = 0x40 + x; //第二行字符地址从 0x40 起始
  
  
•     }
  
  
•     LcdWriteCmd(addr | 0x80); //设置 RAM 地址
  
  
• }
  
  
• /* 在液晶上显示字符串，(x,y)-对应屏幕上的起始坐标，str-字符串指针 */
  
  
• void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str){
  
  
•     LcdSetCursor(x, y); //设置起始地址
  
  
•     while (*str != '\0'){ //连续写入字符串数据，直到检测到结束符
  
  
•         LcdWriteDat(*str++); //先取 str 指向的数据，然后 str 自加 1
  
  
•     }
  
  
• }
  
  
• /* 初始化 1602 液晶 */
  
  
• void InitLcd1602(){
  
  
•     LcdWriteCmd(0x38); //16*2 显示，5*7 点阵，8 位数据接口
  
  
•     LcdWriteCmd(0x0C); //显示器开，光标关闭
  
  
•     LcdWriteCmd(0x06); //文字不动，地址自动+1
  
  
•     LcdWriteCmd(0x01); //清屏
  
  
• }
  
  
  

程序中有详细的注释，结合本节前面的讲解，大家自己分析下，掌握 1602 液晶的基本操作函数。LcdWriteDat(*str++)这行语句中对指针 str 的操作大家一定要理解透彻，先把 str指向的数据取出来用，然后 str 再加 1 以指向下一个数据，这是非常常用的一种简写方式。另外关于本程序还有几点值得提一下：

• 首先，我们把程序所有的功能都使用函数模块化了，这样非常有利于程序的维护，不管要写一个什么样的功能，只要调用相应的函数就可以了，大家注意学习这种编程方法。
  
  
• 其次，我们使用液晶的习惯，也是用数学上的(x,y)坐标来进行屏幕定位，但与数学坐标系不同的是，液晶的左上角的坐标是 x=0，y=0，往右边是 x+偏移，下边是 y+偏移。
  
  
• 第三，第一次接触多个参数传递的函数，而且还带了指针类型的参数，所以多留心熟悉一下。
  
  
• 第四，读写数据和指令程序，每次都必须进行“忙”判断。
  
  
• 第五，领略一下指针在这个地方的巧妙用法，你可以尝试不用指针改写程序试试，感受一下指针的优势。