（本文以HD44780主控芯片的LCD1602為藍本進行描述，其中的截圖也來自HD44780數據手冊，用戶可自行搜索其datasheet，有部分整理網上的，但絕對要比你看到的要深入得多）
一．接口
LCD1602是很多單片機愛好者較早接觸的字符型液晶顯示器，它的主控芯片是HD44780或者其它兼容芯片。剛開始接觸它的大多是單片機的初學者。由於對它的不了解，不能隨心所欲地對它進行驅動。經過一段時間的學習，我對它的驅動有了一點點心得，今天把它記錄在這里，以備以后查閱。與此相仿的是LCD12864液晶顯示器，它是一種圖形點陣顯示器，能顯示的內容比LCD1602要豐富得多，除了普通字符外，還可以顯示點陣圖案，帶有漢字庫的還可以顯示漢字，它的並行驅動方式與LCD1602相差無幾，所以，在這里花點時間是值得的。
一般來說，LCD1602有16條引腳，據說還有14條引腳的，與16腳的相比缺少了背光電源A(15腳)和地線K(16腳)。我手里這塊LCD1602的型號是不知道是哪家的（知道也不告訴你，博客園不允許打廣告的），如圖1所示：
圖1
再來一張它的背面的，如圖2所示：
圖2
它的16條引腳定義如下：
| 引腳號 |
符號 |
引腳說明 |
引腳號 |
符號 |
引腳說明 |
| 1 |
VSS |
電源地 |
9 |
D2 |
數據端口 |
| 2 |
VDD |
電源正極 |
10 |
D3 |
數據端口 |
| 3 |
VO |
偏壓信號 |
11 |
D4 |
數據端口 |
| 4 |
RS |
命令/數據 |
12 |
D5 |
數據端口 |
| 5 |
RW |
讀/寫 |
13 |
D6 |
數據端口 |
| 6 |
E |
使能 |
14 |
D7 |
數據端口 |
| 7 |
D0 |
數據端口 |
15 |
A |
背光正極 |
| 8 |
D1 |
數據端口 |
16 |
K |
背光負極 |
對這個表的說明：
1. VSS接電源地。
2. VDD接+5V。
3. VO是液晶顯示的偏壓信號，可接10K的3296精密電位器。或同樣阻值的RM065/RM063藍白可調電阻。見圖3。
圖3
4. RS是命令/數據選擇引腳，接單片機的一個I/O，當RS為低電平時，選擇命令；當RS為高電平時，選擇數據。
5. RW是讀/寫選擇引腳，接單片機的一個I/O，當RW為低電平時，向LCD1602寫入命令或數據；當RW為高電平時，從LCD1602讀取狀態或數據。如果不需要進行讀取操作，可以直接將其接VSS。
6. E，執行命令的使能引腳，接單片機的一個I/O。
7. D0—D7，並行數據輸入/輸出引腳，可接單片機的P0—P3任意的8個I/O口。如果接P0口，P0口應該接4.7K—10K的上拉電阻。如果是4線並行驅動，只須接4個I/O口。
8. A背光正極，可接一個10—47歐的限流電阻到VDD。
9. K背光負極，接VSS。見圖4所示。
圖4
二．基本操作
LCD1602的基本操作分為四種：
1. 讀狀態：輸入RS=0，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為狀態字。
2. 讀數據：輸入RS=1，RW=1，E=高脈沖。輸出：D0—D7為數據。
3. 寫命令：輸入RS=0，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
4. 寫數據：輸入RS=1，RW=0，E=高脈沖。輸出：無。
讀操作時序圖(如圖5)：
圖5
寫操作時序圖(如圖6)：
圖6
（總結一下：實際編程驅動時，共有11根信號需要驅動：並行數據為8位（D0-D7），程序通過這8位數據線控制或讀取LCD1602模塊的顯示或狀態，這樣就需要另一根信號線標識當前是寫操作還是讀操作的信號線，即RW【Read/Write】，至於寫進LCD1602模塊的是數據還是指令，就靠信號線RS【Register Select】來控制，字面意思就是“寄存器選擇”，實際就是通過RS信號控制當前的8位數據是寫進“數據寄存器Data Register/DR”，還是“指令寄存器Instruction Register/IR”，如果是指令，就需要經過“指令解碼Instruction Decoder”，如果是數據，就直接寫進DDRAM或CGRAM，另有一根使能信號線E（Enable），在下降沿寫入信號。這樣恰好就11根信號線：D0-D7、RW、RS、E。
你問我怎么會知道需要解碼什么的？HD44780數據手冊是這么寫的，其實我都不需要寫什么博文了，把英文數據手冊一頁頁貼上就行了，犯得着嗎我。看下面這張HD44780功能框圖就知道了，后續會參考到，很重要的）
時序時間參數(如圖7)：
圖7
（總結一下：時序時間參數的意義，在編程上面的具體表現就是“延時”，Delay函數，因為LCD1602內部也是芯片，是芯片就會有反應時間，如果速度過快，內部芯片就采集不到數據，其實最主要的還是E信號，從時序上看好像是高低電平鎖存信號的，實質上E信號是下降沿觸發時鍾，而不是鎖存器Latch的使能EN信號）
三．DDRAM、CGROM和CGRAM
DDRAM(Display Data RAM)就是顯示數據RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節，其地址和屏幕的對應關系如下(如圖8)：
圖8
DDRAM相當於計算機的顯存，我們為了在屏幕上顯示字符，就把字符代碼送入顯存，這樣該字符就可以顯示在屏幕上了。同樣LCD1602共有80個字節的顯存，即DDRAM。但LCD1602的顯示屏幕只有16×2大小，因此，並不是所有寫入DDRAM的字符代碼都能在屏幕上顯示出來，只有寫在上圖所示范圍內的字符才可以顯示出來，寫在范圍外的字符不能顯示出來。這樣，我們在程序中可以利用下面的“光標或顯示移動指令”使字符慢慢移動到可見的顯示范圍內，看到字符的移動效果。
前面說了，為了在液晶屏幕上顯示字符，就把字符代碼送入DDRAM。例如，如果想在屏幕左上角顯示字符‘A’，那么就把字符‘A’的字符代碼41H寫入DDRAM的00H地址處即可。至於怎么寫入，后面會有說明。那么為什么把字符代碼寫入DDRAM，就可以在相應位置顯示這個代碼的字符呢？我們知道，LCD1602是一種字符點陣顯示器，為了顯示一種字符的字形，必須要有這個字符的字模數據，什么叫字符的字模數據，看看下面的這個圖就明白了(如圖9)。
圖9
上圖的左邊就是字符‘A’的字模數據，右邊就是將左邊數據用“○”代表0，用“■”代表1。從而顯示出‘A’這個字形。從下面的圖可以看出，字符‘A’的高4位是0100，低4位是0001，合在一起就是01000001b，即41H。它恰好與該字符的ASCII碼一致，這樣就給了我們很大的方便，我們可以在PC上使用P2=‘A’這樣的語法。編譯后，正好是這個字符的字符代碼。
在LCD1602模塊上固化了字模存儲器，就是CGROM和CGRAM，HD44780內置了192個常用字符的字模，存於字符產生器CGROM(Character Generator ROM)中，另外還有8個允許用戶自定義的字符產生RAM，稱為CGRAM(Character Generator RAM)。下圖(如圖12)說明了CGROM和CGRAM與字符的對應關系。從ROM和RAM的名字我們也可以知道，ROM是早已固化在LCD1602模塊中的，只能讀取；而RAM是可讀寫的。也就是說，如果只需要在屏幕上顯示已存在於CGROM中的字符，那么只須在DDRAM中寫入它的字符代碼就可以了；但如果要顯示CGROM中沒有的字符，比如攝氏溫標的符號，那么就只有先在CGRAM中定義，然后再在DDRAM中寫入這個自定義字符的字符代碼即可。和CGROM中固化的字符不同，CGRAM中本身沒有字符，所以要在DDRAM中寫入某個CGROM不存在的字符，必須在CGRAM中先定義后使用。程序退出后CGRAM中定義的字符也不復存在，下次使用時，必須重新定義。
圖10
上面這個圖(如圖10)說明的是5×8點陣和5×10點陣字符的字形和光標的位置。先來說5×8點陣，它有8行5列。那么定義這樣一個字符需要8個字節，每個字節的前3個位沒有被使用。例如，定義攝氏溫標的符號{0x10,0x06,0x09,0x08,0x08,0x09,0x06,0x00}。
圖11
上面這個圖(如圖11)說明的是設置CGRAM地址指令。從這個指令的格式中我們可以看出，它共有aaaaaa這6位，一共可以表示64個地址，即64個字節。一個5×8點陣字符共占用8個字節，那么這64個字節一共可以自定義8個字符。也就是說，上面這個圖的6位地址中的DB5DB4DB3用來表示8個自定義的字符，DB2DB1DB0用來表示每個字符的8個字節。這DB5DB4DB3所表示的8個自定義字符(0--7)就是要寫入DDRAM中的字符代碼。我們知道，在CGRAM中只能定義8個自定義字符，也就是只有0—7這8個字符代碼，但在下面的這個表(如圖12)中一共有16個字符代碼(××××0000b--××××1111b)。實際上，如圖所示，它只能表示8個自定義字符 (××××0000b=××××1000b, ××××0001b=××××1001b……依次類推)。也就是說，寫入DDRAM中的字符代碼0和字符代碼8是同一個自定義字符。 5×10點陣每個字符共占用16個字節的空間，所以CGRAM中只能定義4個這樣的自定義字符。
那么如何在CGRAM中自定義字符呢？在上面的介紹中，我們知道有一個設置CGRAM地址指令，同寫DDRAM指令相似，只須設置好某個自定義字符的字模數據，然后按照上面介紹的方法，設置好CGRAM地址，依次寫入這個字模數據即可。我們在后面的例子中再進行說明。
圖12
（總結一下：CGRAM與DDRAM的數據寫入采用不同的指令，但是如果在CGRAM定義好了字模，使用上與CGROM是完全一樣的，只不過只允許定義8個字符，這些地址恰好是CGROM本身沒有用到的地址，所以實際使用起來與CGROM沒有區別，無論你是CGROM還是CGRAM，都是寫8位的地址，芯片將地址對應的字模進行顯示）
四．LCD1602指令
1．工作方式設置指令(如圖13)
圖13
×：不關心，也就是說這個位是0或1都可以，一般取0。
DL：設置數據接口位數。
DL=1：8位數據接口(D7—D0)。
DL=0：4位數據接口(D7—D4)。
N=0：一行顯示。
N=1：兩行顯示。
F=0：5×8點陣字符。
F=1：5×10點陣字符。
說明：因為是寫指令字，所以RS和RW都是0。LCD1602只能用並行方式驅動，不能用串行方式驅動。而並行方式又可以選擇8位數據接口或4位數據接口。這里我們選擇8位數據接口(D7—D0)。我們的設置是8位數據接口，兩行顯示，5×8點陣，即0b00111000也就是0x38。(注意：NF是10或11的效果是一樣的，都是兩行5×8點陣。因為它不能以兩行5×10點陣方式進行顯示，換句話說，這里用0x38或0x3c是一樣的)。
2．顯示開關控制指令(如圖14)
圖14
D=1：顯示開，D=0：顯示關。
C=1：光標顯示，C=0：光標不顯示。
B=1：光標閃爍，B=0：光標不閃爍。
說明：這里的設置是顯示開，不顯示光標，光標不閃爍，設置字為0x0c。
（總結一下：顯示開關與否不影響DDRAM已經寫入的內容，光標閃爍速度與內部時鍾Fosc有關）
3．進入模式設置指令(如圖15、16)
圖15
I/D=1：寫入新數據后光標右移。
I/D=0：寫入新數據后光標左移。
S=1：顯示移動。
S=0：顯示不移動。
圖16
說明：這里的設置是0x06。
（總結一下：光標的位置實際就是“地址計數器Address Counter/AC”的位置，I/D用來控制AC增加或減小。Shift就是屏幕移動，實際使用注意方向即可，如果只是屏移操作，是不會影響AC值的，是不是光標的位置也不變呢？當然要變，因為屏幕平移了，AC沒有變即光標位置沒有變，但相對位置變了。要注意這個指令與下一指令的區別：這個指令必須要有數據寫入到DDRAM后才會相應有變化，而下一個指令是不需要有數據寫入，直接控制光標或屏幕移動）
4．光標或顯示移動指令(如圖17、18)
圖17
圖18
說明：在需要進行整屏移動時，這個指令非常有用，可以實現屏幕的滾動顯示效果。初始化時不使用這個指令。
（總結一下：如果光標持續移動到某一行的結尾，比如光標在第一行向右移到第40（0x27）個字符，再移動的話，就會跳到第二行的第一個字符(0x40)，注意看內存地址，兩行的內存地址不是連續的）
5．清屏指令(如圖19)
圖19
說明：清除屏幕顯示內容。光標返回屏幕左上角。執行這個指令時需要一定時間。
（總結一下：清屏指令就是將所有80個字符地址寫“Space”的字模地址，即20H，CGROM表中第一行從左到右第三個，也是空字符的ASCII碼）
6．光標歸位指令(如圖20)
圖20
說明：光標返回屏幕左上角，它不改變屏幕顯示內容。
7．設置CGRAM地址指令(如圖21)
圖21
說明：這個指令在上面已經介紹過。用法在后面例子中說明。
（總結一下：設置CGRAM地址或寫CGRAM數據時，應將光標光閉，因為此時的光標是沒有意義的）
8．設置DDRAM地址指令(如圖22)
圖22
說明：這個指令用於設置DDRAM地址。在對DDRAM進行讀寫之前，首先要設置DDRAM地址，然后才能進行讀寫。前面我們說過，DDRAM就是LCD1602的顯示存儲器。我們要在它上面進行顯示，就要把要顯示的字符寫入DDRAM。同樣，我們想知道DDRAM某個地址上有什么字符，也要先設置DDRAM地址，然后將它讀出到單片機。
9．讀忙信號和地址計數器AC(如圖23)
圖23
說明：這個指令用來讀取LCD1602狀態。對於單片機來說，LCD1602屬於慢速設備。當單片機向其發送一個指令后，它將去執行這個指令。這時如果單片機再次發送下一條指令，由於LCD1602速度較慢，前一條指令還未執行完畢，它將不接受這新的指令，導致新的指令丟失。因此這條讀忙指令可以用來判斷LCD1602是否忙，能否接收單片機發來的指令。當BF=1，表示LCD1602正忙，不能接受單片機的指令；當BF=0，表示LCD1602空閑，可以接收單片機的指令。RS=0，表示是指令；RW=1，表示是讀取。這條指令還有一個副產品：即可以得到地址記數器AC的值(address counter)。LCD1602維護了一個地址計數器AC，用來記錄下一次讀寫CGRAM或DDRAM的位置。需要強調的是：這條指令我一次也沒有執行成功。很多網友似乎也是這樣。好在我們有另外的辦法，也就是延時。通過查看每條指令的執行時間，再經過一些試驗，可以確定指令的延時。這樣就可以在上一條指令執行完畢后再執行下一條指令了。
10．寫數據到CGRAM或DDRAM指令(如圖24)
圖24
說明：RS=1，數據；RW=0，寫。指令執行時，要在DB7—DB0上先設置好要寫入的數據，然后執行寫命令。
11．從CGRAM或DDRAM讀數據指令(如圖25)
圖25
說明：RS=1，數據；RW=1，讀。先設置好CGRAM或DDRAM的地址，然后執行讀取命令。數據就被讀入后DB7—DB0。