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通用1602液晶显示模块使用手册
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通用1602
液晶显示模块使用手册
伟纳电子
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通用1602液晶显示模块使用手册
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z单5V电源电压,低功耗、长寿命、高可靠性
z内置192种字符(160个5×7点阵字符和32个5×10点阵字符)
z具有64个字节的自定义字符RAM,可自定义8个5×8点阵字符或四个5×11点阵字符
z显示方式:STN、半透、正显
z驱动方式:1/16DUTY,1/5BIAS
z视角方向:6点
z背光方式:底部LED
z通讯方式:4位或8位并口可选
z标准的接口特性,适配MC51和M6800系列MPU的操作时序。
外型尺寸80*36*14单位
(W)(H)mm
显示容量16字符二行
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二电气参数:
1极限参数
项目符号最小值最大值单位注释
电源电压
LCD驱动Vdd–
输入电压Vi0VddV
操作温度Top050℃
储存温度Tstg-2070℃
湿度——90%RH
说明:倘若在超过上述极限参数的条件下长期使用,极易永久性地损坏本模块,因而建议用户在下列表
中的电性能参数范围内,使用本模块。
2电气参数(Vcc=5v±5%,Ta=+25℃)
最小值典型值最大值
项目符号条件单位
逻辑
电源电压
LCD驱动Vdd–Vee0—
—Vdd
输入电压
低电平Vil-—
高电平Voh-Ioh=——
输出电压
低电平VolIol=1mA——
频率foscRf=91kΩ±2%190270350KHz
工作电流IDDVDD=
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LCD驱动电压
Vdd–
(推荐电压)
三接口定义:
管脚号符号功能
1Vss电源地(GND)
2Vdd电源电压(+5V)
3V0LCD驱动电压(可调)
寄存器选择输入端,输入MPU选择模块内部寄存器类型信号:
RS=0,当MPU进行写模块操作,指向指令寄存器;
4RS
当MPU进行读模块操作,指向地址计数器;
RS=1,无论MPU读操作还是写操作,均指向数据寄存器
读写控制输入端,输入MPU选择读/写模块操作信号:
5R/W
R/W=0读操作;R/W=1写操作
使能信号输入端,输入MPU读/写模块操作使能信号:
6E
读操作时,高电平有效;写操作时,下降沿有效
7DB0数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
8DB1数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
9DB2数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
10DB3数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道4位方式通讯时,不
11DB4数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道使用DB0-DB3
12DB5数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
13DB6数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
14DB7数据输入/输出口,MPU与模块之间的数据传送通道
15A背光的正端+5V
16K背光的负端0V
四操作时序图
1写操作时序
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VIH1VIH1
RSVIL1VIL1
tAStAH
R/WVIL1VIL1
PWENtAH
tErtEr
EVIH1VIH1
VIL1VIL1VIL1
tDSWtH
VIH1VIH1
DB0~DB7VIL1ValiddataVIL1
tcycE
项目符号条件最小值最大值单位
E周期tcycE1,000—
E脉宽(高电平)PWEN450—
E上升/下降时间tEr,tEfVdd=5V±5%—25
地址设置时间(RS,R/WtoE)tASVss=0V140—ns
地址保持时间tAHTa=25℃10—
数据设置时间tDSW195320
数据保持时间tH10—
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VIH1VIH1
RSVIL1VIL1
tAStAH
R/WVIH1VIH1
PWENtAH
tErtEr
EVIH1VIH1
VIL1VIL1VIL1
tDDRtDHR
VIH1ValiddataVIH1
DB0~DB7VIL1VIL1
tcycE
项目符号条件最小值最大值单位
E周期tcycE1,000—
E脉宽(高电平)PWEN450—
E上升/下降时间tEr,tEfVdd=5V±5%—25
地址设置时间(RS,R/WtoE)tASVss=0V140—ns
地址保持时间tAHTa=25℃10—
数据延迟时间tDDR—320
数据保持时间tDHR20—
五模块显示特性详解:
z本模块适宜与4位或者8位MPU接口,接口由使能信号E控制;标志位BF为模块内部工作状态标
志,MPU访问模块时,首先应判断状态标志位BF;在电源Vdd=+5V情况下,模块与MPU通讯速度
可以达到2MHz;
z本模块提供5X8点阵或者5X7点阵、带光标显示的字符结构的显示模式,用户通过指令设置可以方
便地进行选择;
z本模块提供了显示数据缓冲区DDRAM、字符发生器CGROM和字符发生器CGRAM;用户可以使用
CGRAM来存储自己定义的最多8个5X8点阵的图形字符的字模数据;
z本模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码在显示缓冲区DDRAM内的存储地址一
一对应;
z本模块通过指令设置来选择占空比(duty)周期,选择参数如下:
…单行5X8点阵字符带光标显示:1/8
…单行5X10点阵字符带光标显示:1/11
…双行5X8点阵字符带光标显示:1/16
z本模块提供了较为丰富的指令设置:
…清显示;光标回原点;显示开/关;光标开/关;显示字符闪烁;光标移位;显示移位
通过选择相应的指令设置,用户可以实现多种字符显示样式;
z本模块提供了内部上电自动复位电路,当外加电源电压超过+,自动对模块进行初始化操作,
将模块设置为默认的显示工作状态;
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z本模块采用低功耗CMOS设计
1软硬件注解
1-1模块组件内部结构
模块组件内部主要由LCD显示屏(LCDpanel)、控制器(controller)、列驱动器(segmentdriver)和
偏压产生电路构成。
LCD显示屏为common和segment交叉形成的点阵,以5×8点阵的字符结构模式和设置的显示字符
数目,选择适宜的行数,分单屏、双屏或者多屏显示规定的字符。对于双屏或者多屏显示结构的LCD,每
一显示屏结构部分,均由各自独立的使能信号E控制。
列驱动器与控制器配套使用,它接收来自控制器的振荡、帧同步输出、串行输出的数据和移位及锁存
脉冲,产生列segment交流扫描驱动信号。
控制器接收来自MPU的指令和数据,控制着整个模块的工作,由CGROM、CGRAM和DDRAM等
字符存储区域、以及与MPU和列驱动器的I/O接口、指令寄存和译码机构、地址计数器等部分组成。在
控制器的控制下,模块通过数据总线DB0~DB7和E、R/W、RS三个输入控制端与MPU接口。这三根控
制线按照规定的时序相互协调作用,使控制器通过数据总线DB接收MPU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。控制器还可以根据MPU的指令,实现字符的显示、闪烁和移位等显示效果。
控制器主要由指令寄存器IR、数据寄存器DR、忙标志BF、地址计数器AC、DDRAM、CGROM、
CGRAM以及时序发生电路组成:
z指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)
本模块内部具有两个8位寄存器:指令寄存器(IR)和地址寄存器(DR)。用户可以通过RS和R/W
输入信号的组合选择指定的寄存器,进行相应的操作。下表中列出了组合选择方式。
ERSR/W说明
11分别将状态标志BF和地址计数器(AC)内容读到DB7和
0
DB6~DB0
1→00将DB0~DB7的指令代码写入指令寄存器中
将数据寄存器内的数据读到DB0~DB7,模块的内部操作自
11
动将DDRAM或者CGRAM中的数据送入数据寄存器中
1
将DB0~DB7的数据写入数据寄存器中,模块的内部操作
1→00
自动将数据写到DDRAM或者CGRAM中
指令寄存器IR,内部存储DDRAM和CGRAM中的数据显示的指令代码和地址信息,只能由MPU对
其执行写操作;
数据寄存器DR,内部暂时存储MPU与模块内部DDRAM和CGRAM之间的传送数据,内部操作使
DR与DDRAM或者CGRAM之间的数据传送自动进行:
接口控制自动执行
写操作写操作
MPU数据DR数据DDRAM(CGRAM)
读操作读操作
z忙标志位BF
忙标志BF=1时,表明模块正在进行内部操作,此时不接受任何外部指令和数据。当RS=0、R/W=1
以及E为高电平时,BF输出到DB7。每次操作之前最好先进行状态字检测,只有在确认BF=0之后,MPU
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才能访问模块;
z地址计数器(AC)
AC地址计数器是DDRAM或者CGRAM的地址指针。随着IR中指令码的写入,指令码中携带的地
址信息自动送入AC中,并行做出AC作为DDRAM的地址指针还是CGRAM的地址指针的选择。
AC具有自动加1或者减1的功能。当DR与DDRAM或者CGRAM之间完成一次数据传送后,AC
自动会加1或减1。在RS=0、R/W=1且E为高电平时,AC的内容送到DB6~DB0;
高3位低4位
AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0
z显示数据寄存器(DDRAM)
DDRAM存储显示字符的字符码,其容量的大小决定着模块最多可显示的字符数目。DDRAM地址与
LCD显示屏上的显示位置的对应关系如下:
执行显示移位操作时,对应的DDRAM地址也发生移位,以每行16个字符的显示为例,移位前后的地
址对应关系如下:
左移一位
右移一位
z字符发生器ROM
在CGROM中,模块已经以8位二进制数的形式,生成了5X8点阵的字符字模组字符字模(一个字符
对应一组字模)。字符字模是与显示字符点阵相对应的8X8矩阵位图数据(与点阵行相对应的矩阵行的高
三位为“0”),同时每一组字符字模都有一个由其在CGROM中存放地址的高八位数据组成的字符码对应。
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就单屏结构的模块而言,字符码地址范围为00H~FFH,其中00H~07H字符码与用户在CGRAM中生
成的自定义图形字符的字模组相对应;至于双屏或者多屏结构的模块,由于各显示屏结构部分的工作分别
由独立的使能信号E控制,因而各结构部分间字符的发生互不影响,每一显示屏结构部分的字符码地址范
围为00H~FFH,其中00H~07H字符码与用户在CGRAM中生成的自定义图形字符的字模组相对应。
z字符发生器RAM
在CGRAM中,用户可以生成自定义图形字符的字模组。就单屏结构的模块而言,可以生成5×8点
阵的字符字模8组,相对应的字符码从CGROM的00H~07H范围内选择;至于双屏或者多屏结构的模块,
由于各显示屏结构部分的工作分别由独立的使能信号E控制,因而各结构部分间字符的发生互不影响,对
于每一显示屏结构部分,可以生成5×8点阵的字符字模8组,相对应的字符码从本结构部分中CGROM
的00H~07H范围内选择。
5X8点阵字符的CGROM地址、字符字模和字符码三者之间的关系示意图例如下:
CGROMAddressData
Cursorposition
光标位置
CharactercodeLineposition
字符码行地址
注释:
—高八位CGROM地址A11~A4组合形成字符码;
—低四位CGROM地址A3~A0定义字模数据存储行地址;
—数据O4~O0为字符字模数据;
—必须将高三位数据O5~O7赋值为0;
—对应数据1的位置为显示位(黑);
—对于5X8点阵字体,第九行以下(包括第九行)数据应赋值为0;
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用户自定义5X8点阵字符的CGRAM地址、字符码和字符字模间关系示意图例如下:
CharactercodeCGRAMaddressCharacterpatterns
e字符码CGRAM地址字符字模
7654321054321076543210
高低高低高**低
0000*000000Characterpatterns
(1)
字符字模
1111000011001**************0100111001010010011000010101001001001110
00000001***00001000Cursorposition
10光标位置
1**********
10
0000*00100110000100Characterpatterns
(2)
1111011字符字模
1001010001
11***00000
00***Cursorposition
01光标位置
0000*1111111
1
100000110
1101
11***
注释:
—字符码0~2位与CGRAM地址3~5位对应;
—CGRAM地址0~2位生成字模数据行位置。第八行是光标位置,因此构成字符字模数据时,在设
置光标显示的情况下,应赋值为0;如果赋值为1,不论光标显示与否,第八行均处于显示状态;
—字符字模数据0~4位的赋值状态构成了自定义字符的位图数据;
—从图中可以看出,字符码3位的赋值状态并不影响用户自定义字符在CGROM中的字符码,用
户自定义字符码的范围为00H~07H或者08H~0FH,也就是说字符码00H与08H对应同一组用户自定
义字符字模;
—CGRAM数据为1时,处于显示状态;
2指令表
指令码执行周期
指令名称说明
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1FCP=250KHZ
清屏LLLLLLLLLH清除屏幕,
设DDRAM地址为零,显示
回原位,DDRAMM内容不变
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输入方式设光标移动方向并指定整体显示
LLLLLLLHI/DS40us
设置是否移动
显示开关调整体显示开关(D),光标开关
LLLLLLLHDCB40us
控制(C)及光标位的字符闪耀(B)
移动光标或整体显示,同时不改
移位LLLLLHS/CR/L40us
变DDRAM内容
投接口数据位数(DL)显示行数
功能设置LLLLHDLNF40us
(L)及字形(F)
CGRAM设CGRAM地址,设置后DD
LLLHACG40us
地址设置RAM数据被发送和接收
DDRAM设DDRAM地址,设置后DD
LLHADD40us
地址设置RAM数据被发送和接收
读忙信号
(BF)读忙信号位(BF)判断内部操作
LHBLAC0us
及地址高正在执行并读地址计数器内容
数器
写数据
40us
CG/DDHL写数据写数据到CG或DDRAM
Tadd=6ns
RAM
读数据
40us
由CG/DDHH读数据写数据到CG或DDRAM
Tadd=6ns
RAM
I/D1:增量方式,0:减量方式
执行周期随主
S1:移位
DDRAM显示数据RAM频而改变
S/C1:显示移位,0:光标移位
CGRAM字符生成RAM例如:当fcp
R/L1:右移,0:左移
AC:用于DD和CGRAM或Fosc为
DL1:8位,0:4位
地址的地址计数器270KHZ
N1:2行,0:1行
40us×250/270
F1:5×10。0:5×7
BF1:内部操作,0:接收指令
RS:寄存器选择=37us
R/W:读/写
3指令说明
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由于MPU可以直接访问模块内部的IR和DR,作为缓冲区域,IR和DR在模块进行内部操作之前,
可以暂存来自MPU的控制信息。这样就给用户在MPU和外围控制设备的选择上,增加了余地。模块的内
部操作由来自MPU的RS、R/W、E以及数据信号DB决定,这些信号的组合形成了模块的指令。
本模块向用户提供了11条指令,大致可以分为四大类:
—模块功能设置,诸如:显示格式、数据长度等;
—设置内部RAM地址;
—完成内部RAM数据传送;
—完成其他功能;
一般情况下,内部RAM的数据传送的功能使用最为频繁,因此,RAM中的地址指针所具备的自动加
一或减一功能,在一定程度上减轻了MPU编程负担。此外,由于数据移位指令与写显示数据可同时进行,
这样用户就能以最少系统开发时间,达到最高的编程效率。
这里值得一提的是,在每次访问模块之前,MPU应首先检测忙标志BF,确认BF=0后,访问过程才
能进行。
zCleardisplay清显示
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
0000000001
清显示指令将空位字符码20H送入全部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);但并不改变移位设
置模式;
zReturnhome归位
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
000000001*
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;
zEntrymodeset设置输入模式
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
00000001I/DS
I/D:字符码写入或者读出DDRAM后DDRAM地址指针AC变化方向标志:
I/D=1,完成一个字符码传送后,AC自动加1;
I/D=0,完成一个字符码传送后,AC自动减1;
S:显示移位标志:
S=1,将全部显示向右(I/D=0)或者向左(I/D=1)移位;
S=0,显示不发生移位;
S=1时,显示移位时,光标似乎并不移位;此外,读DDRAM操作以及对CGRAM的访问,不发生
显示移位;
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zDisplayon/offcontrol显示开/关控制
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
0000001DCB
D:显示开/关控制标志:D=1,开显示;D=0,关显示;
关显示后,显示数据仍保持在DDRAM中,立即开显示可以再现;
C:光标显示控制标志:C=1,光标显示;C=0,光标不显示;
不显示光标并不影响模块其它显示功能;显示5X8点阵字符时,光标在第八行显示,显示5X10点阵
字符时,光标在第十一行显示;
B:闪烁显示控制标志:B=1,光标所指位置上,交替显示全黑点阵和显示字符,产生闪烁效果,Fosc=250kHz
时,;通过设置,光标可以与其所指位置的字符一起闪烁;
zCursorordisplayshift光标或显示移位
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
000001S/CR/L**
光标或显示移位指令可使光标或显示在没有读写显示数据的情况下,向左或向右移动;运用此指令可以实
现显示的查找或替换;在双行显示方式下,第一行和第二行会同时移位;当移位越过第一行第四十位时,
光标会从第一行跳到第二行,但显示数据只在本行内水平移位,第二行的显示决不会移进第一行;倘若仅
执行移位操作,地址计数器AC的内容不会发生改变;
S/CR/L说明
00光标向左移动,AC自动减1
01光标向右移动,AC自动加1
10光标和显示一起向左移动
11光标和显示一起向右移动
zFunctionset功能设置
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
00001DLNF**
功能设置指令设置模块数据接口宽度和LCD显示屏显示方式,即MPU与模块接口数据总线为4位或者是
8位、LCD显示行数和显示字符点阵规格;所以建议用户最好在执行其它指令设置(读忙标志指令除外)
之前,在程序的开始,进行功能设置指令的执行;
DL:数据接口宽度标志:DL=1,8位数据总线DB7~DB0;DL=0,4位数据总线DB7~DB4,DB3~DB0
不用,使用此方式传送数据,需分两次进行;
N:显示行数标志;
F:显示字符点阵字体标志;
NF显示行数字符点阵字体驱动路数备注
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0015X81/8
0115X101/11
1*25X81/16模块不能双行显示5X10点阵字符字体
zSetCGRAMaddressCGRAM地址设置
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
0001ACG5ACG4ACG3ACG2ACG1ACG0
CGRAM地址设置指令设置CGRAM地址指针,它将CGRAM存储用户自定义显示字符的字模数据的首地
址ACG5~ACG0送入AC中,于是用户自定义字符字模就可以写入CGRAM中或者从CGRAM中读出;
zSetDDRAMaddressDDRAM地址设置
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
001ADD6ADD5ADD4ADD3ADD2ADD1ADD0
DDRAM地址设置指令设置DDRAM地址指针,它将DDRAM存储显示字符的字符码的首地址
ADD6~ADD0送入AC中,于是显示字符的字符码就可以写入DDRAM中或者从DDRAM中读出;
值得一提的是:在LCD显示屏一行显示方式下,DDRAM的地址范围为:00H~4FH;两行显示方式下,
DDRAM的地址范围为:第一行00H~27H,第二行40H~67H;
zReadbusyflagandaddress读忙标志BF和AC
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0
当RS=0和R/W=1时,在E信号高电平的作用下,BF和AC6~AC0被读到数据总线DB7~DB0的相应位;
BF:内部操作忙标志,BF=1,表示模块正在进行内部操作,此时模块不接收任何外部指令和数据,直到
BF=0为止;
AC6~AC0:地址计数器AC内的当前内容,由于地址计数器AC被CGROM、CGRAM和DDRAM的公用
指针,因此当前AC内容所指区域由前一条指令操作区域决定;同时,只有BF=0时,送到DB7~DB0的
数据AC6~AC0才有效;
zWritedatatoCGRAMorDDRAM写数据到CGRAM或DDRAM
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
10D7D6D5D4D3D2D1D0
写数据到CGRAM或DDRAM指令,是将用户自定义字符的字模数据写到已经设置好的CGRAM的地址
中,或者是将欲显示字符的字符码写到DDRAM中;欲写入的数据D7~D0首先暂存在DR中,再由模块
的内部操作自动写入地址指针所指定的CGRAM单元或者DDRAM单元中;
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zReaddatafromCGRAMorDDRAM从CGRAM或DDRAM中读数据
指令码:
RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0
11D7D6D5D4D3D2D1D0
从CGRAM或DDRAM中读数据指令,是从地址计数器AC指定的CGRAM或者DDRAM单元中,读出
数据D7~D0;读出的数据D7~D0暂存在DR中,再由模块的内部操作送到数据总线DB7~DB0上;需要
注意的是,在读数据之前,应先通过地址计数器AC正确指定读取单元的地址;
4内部复位电路初始化
1602模块设有内部复位电路,上电后,当电源电压超过+,自动对模块进行初始化。此期间,
忙标志BF=1,直到初始化结束后,忙标志BF才为0。初始化大约持续10ms左右。
上电复位初始化,对模块进行了下列指令的操作:
z清显示;
…功能设置:
DL=1:8位数据接口;
N=0:一行显示;
F=0:5X8点阵字符字体;
z显示开/关控制:
D=0:关显示;
C=0:不显示光标;
B=0:关闪烁;
z输入模式设置:
I/D=1:AC自动加1;
S=0:不移位;
需要说明的是,倘若供电电源达不到要求,模块内部复位电路非正