大家好，我是老耿，高職青椒一枚，一直從事單片機、嵌入式、物聯網等課程的教學。對于高職的學生層次，同行應該都懂的，老師在課堂上教學幾乎是沒什麼成就感的。正是如此，才有了借助頭條平台尋求認同感和成就感的想法。在這裡，我準備陸續把自己花了很多心思設計的教學課件分享出來，如果您正是一名單片機愛好者或是一名同行，歡迎點贊 關注，各位的支持是本人持續輸出的動力，多謝多謝！#30天學會STM32##單片機#

前邊我們講解了LED、按鍵和蜂鳴器的應用，這三類器件本身工作原理十分簡單，因此我們的重點是放在STM32的GPIO上面。這一章我們來學習一下開發闆配套的那塊厚厚的液晶屏——LCD1602，聚焦的是這個器件本身的特點和工作時序。因此，我們需要熟讀它的數據手冊，因為手冊裡告訴了編程的要點、參數、時序等。閱讀器件手冊是做單片機和嵌入式開發必備的基本能力，我們就從這一章開始鍛煉起來吧。為了不讓篇幅太長，本章打算分四個部分來講解，本文是第二部分。

【學習目标】

1. 了解LCD1602的工作原理
2. 掌握LCD1602的工作時序
3. 領悟軟件模拟時序的思路和方法

LCD1602内部帶了80個字節的顯示RAM，用來存儲我們發送的數據，它的結構如圖7所示。

圖7 LCD1602内部RAM結構

第一行的地址是0x00到0x27，第二行的地址從0x40到0x67，其中第一行0x00到0x0F是與液晶上第一行16個字符顯示位置相對應的，第二行0x40到 0x4F是與第二行16個字符顯示位置相對應的。而每行都多出來一部分，是為了顯示移動字幕設置的。1602字符液晶是顯示字符的，因此它跟ASCII字符表是對應的。比如我們給0x00這個地址寫一個‘a’，也就是十進制的97，液晶的最左上方的那個小塊就會顯示一個字母a。此外，液晶内部有個數據指針，它指向哪裡，我們寫的那個數據就會送到相應的那個地址裡。

LCD1602有一個狀态字節，我們通過讀取這個狀态字的内容，就可以知道一些内部情況，這個狀态字節含義如表3所示。

表3 LCD1602狀态字節

這個狀态字節最高位表示了當前液晶是不是“忙”，如果這個位是1表示正“忙”，禁止我們讀寫數據或者命令；如果是0，則可以進行讀寫。而低7位就表示了當前數據地址指針的位置。

LCD1602的基本操作時序，一共有4個，這些大家都不需要記住，但是都需要理解，因為我們現在不是為了應付考試，所以不需要你把手冊背熟，但是你寫程序的時候，打開手冊要能看懂如何操作。

RS = L，R/W = H，E = H，讀狀态。這是個很簡單的邏輯，我們對照手冊上的讀狀态時序（如圖8所示），編寫的程序結構如代碼清單2所示。

圖8 讀狀态時序圖

代碼清單2 讀液晶狀态程序的基本結構

這樣就讀到了當前液晶的狀态位，我們可以通過該位的值來了解當前液晶是否處于“忙”狀态。這裡面有兩個問題：第一，如果讀到的狀态是“不忙（0）”，那麼程序可以進行讀寫操作；如果當前狀态是“忙（1）”，那麼還得繼續等待重新判斷液晶的狀态；第二，讀完了液晶狀态繼續保持使能E是高電平的話，LCD1602會繼續輸出它的狀态值，輸出的這個值會占據了數據總線，所以讀完了狀态，通常需要把這個引腳拉低（第7行）來釋放總線。

為了解決以上兩個問題，我們把讀液晶狀态的函數放在while循環中，直到循環退出（即不忙），再執行後續的寫液晶操作，程序結構如代碼清單3所示。

代碼清單3 寫液晶之前反複讀取是否“忙”

如圖9所示，這個時序跟讀狀态很像，把第一步改成拉高RS即可。但是，讀數據不常用，大家了解一下就可以了，這裡就不詳細解釋了。

圖9 讀數據時序圖

RS = L，R/W = L，D7~D0 = 指令碼，E = 高脈沖，時序如圖10所示。這個在邏輯上沒什麼難的，隻是“E = 高脈沖”這個問題要解釋一下。這個指令一共有4條語句，其中前三條語句順序無所謂，但是“E = 高脈沖”這一句很關鍵。

圖10 寫指令時序

實際上流程是這樣的：因為我們現在是寫指令，所以我們首先要保證E引腳是低電平狀态，而前三句不管我們怎麼寫，LCD1602隻要沒有接收到E引腳的使能控制，它都不會來讀總線上的信号的。當通過前三句準備好數據之後，E使能引腳從低電平到高電平變化，然後E使能引腳再從高電平到低電平出現一個下降沿，LCD1602内部一旦檢測到這個下降沿後，并且檢測到“RS = L，R/W = L”就馬上來讀取D7~D0 的數據，完成寫指令過程。

綜上所述，我們寫了個“E = 高脈沖”，意思就是：使能E先從低拉高，再從高拉低，形成一個高脈沖。

RS = H，R/W = L，D7~D0 = 數據，E = 高脈沖，時序如圖11所示。這個時序跟寫指令很像，把第一步改成拉高RS即可。此時，寫入的就是需要顯示的字符編碼了。

圖11 寫數據時序

與單片機寄存器的用法類似，LCD1602在使用的時候，我們首先要進行初始的功能配置，有以下幾個指令需要了解。

如表4所示，寫指令0x38，設置16x2顯示，5x7點陣，8位數據接口。這條指令對我們這個液晶來說是固定的，必須寫0x38，大家仔細看會發現我們的液晶實際上内部點陣是5x8的，還有一些1602液晶還兼容串行通信，用2個IO口即可，但是速度慢，我們這個液晶就是固定的0x38模式。

表4 固定的顯示模式設置指令

這裡有兩類指令，我們把數據手冊裡對它們的描述貼過來，如表5所示。

表5 顯示開/關與光标設置指令

固定的，寫入0x01表示顯示清屏，包含了數據指針清零，所有的顯示清零。寫入0x02則僅僅是數據指針清零，顯示不清零。

該指令碼的最高位為1，低7位為RAM的地址，RAM地址與液晶上字符的關系已在圖7中呈現。通常，我們在讀寫數據之前都要先設置好地址，然後再進行數據的讀寫操作。

如表6所示，通過這個指令碼我們可以實現屏幕上内容的整體左移（或右移）顯示，就像生活中常見的那種滾動屏顯。具體控制效果為：

• S/C =0，R/L =0：光标左移 ，地址計數器減1（即顯示内容和光标一起左移）
• S/C =0，R/L =1：光标右移 ，地址計數器加1（即顯示内容和光标一起右移）
• S/C =1，R/L =0：顯示内容左移 ，光标不移動
• S/C =1，R/L =1：顯示内容右移 ，光标不移動

表6 光标和畫面移動指令

這個指令效果也解釋了圖7中屏幕之外那些地址的意義，我們再把它複制過來并添加了一些标注（如圖12所示），兩排地址就像可以寫兩行字的紙帶，寫在前16個格子裡字迹就會顯示，而寫在其他格子裡字迹就隐身了（并沒有消失）。因此，當屏幕内容移動時，紙帶是不動的，動的是字迹，也就是手冊上所說的“移動時不影響DDRAM”。

圖12 用紙帶比喻RAM地址

（第二部分完，共四部分）

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