LCD1602可以說是大多數單片機工程師了解液晶顯示的入門級模組，其顯示原理與其它很多顯示模組也是相似的，今天我們就來詳細討論一下它的指令集。所謂模組的指令集，本質上是該模組使用的控制芯片的指令集，本文主要討論基於HD44780芯片的LCD1602。
其實在博客園的博文中，我已經整理了一篇關於LCD1602的文章（原作者已不可考），從技術角度來講，這篇文章寫得還是不錯的，該討論的地方都涉及到了，對LCD1602顯示有興趣的讀者可以去閱讀一下。但是大家可能都知道，曾幾何時，某人曾經對兄弟誇了海口：要說寫技術文章，我誰也不服（此劇情純屬虛構，如有雷同，實屬巧合，哈哈～～）！所以我決定百尺竿頭更進一步，使用另一種方式來探討它們，Let's Go Go Go, Fire in Hole，不好意思，走神了。
為了本文的完整性，我們簡單介紹一下HD44780中DDRAM的組織方式，如下圖所示：
DDRAM（Display DataRAM）即“顯示數據隨機存取存儲器”，一般我們簡稱為“顯存”，簡單的說，你往顯存中寫入什么，屏幕上就會顯示什么。顯示位置（Display position）表示DDRAM地址對應的屏幕位置。例如，顯示位置1（屏幕左上角）對應DDRAM地址0x00（當然，這只是默認情況下）。
HD44780包含80個顯存地址（第一行0x00～0x27、第二行0x40～0x67），也就意味可以顯示最多80個字符。但是，我們使用的LCD1602只能顯示2行，每行16個字符。換句話說，默認情況下，它只使用到了32個DDRAM地址（第一行0x00～0xF、第二行0x40～0x4F），相應的DDRAM地址與屏幕對應關系如下圖所示（注意：兩行DDRAM地址不是連續的）。
例如，你想在LCD左上角顯示內容，就應該把數據寫入到DDRAM地址0x00中，如果想在LCD右下角顯示內容，應該把相應的數據寫入到DDRAM地址0x4F中。總之，液晶顯示屏上的內容與DDRAM地址是一一對應的。
當然，我們往DDRAM中寫入數據是字模的地址（而不是字模本身），具體屏幕上顯示什么取決於字模地址中對應的字模。HD44780芯片已經預定義了一些字模，它們保存在一個稱為CGROM（Character Generator ROM，字符生成只讀存儲器）的地方，簡單的說，CGROM就是一個字庫，相應的字模如下圖所示（當然，還有一個CGRAM，它允許用戶自定義字模，后續有機會再討論）。
使用CGROM中預定義的字模非常簡單，只需要把字模對應的地址寫入到DDRAM即可。例如，你要顯示小寫字母“j”，我們就應該寫入0b0110_1010（0x6A），其中0110表示高4位地址（Upper 4 Bits），1010表示低4位地址（Lower 4 Bits）。
好的，我們已經知道如何確定字模地址，那怎么來定位DDRAM地址呢？總不能亂寫一通吧！HD44780內部有一個地址計數器（AddressCount, AC），它保存的就是DDRAM（或CGRAM）的地址，我們通過指令就可以控制具體訪問的DDRAM地址。
咱們來看看HD44780數據手冊定義的指令集，后續的單條指令截圖都可以從這里查到，如下圖所示：
首先我們來看看“功能設置（Function Set）”指令，它用來設置與硬件相關的配置，功能設置不當可能會導致數據傳輸或顯示不正常，所以“功能設置”指令通常也是發送給LCD1602的第一條指令，其中包含DL、N、F三個配置位，如下圖所示：
DL位（Data Length）選擇數據總線的寬度為4位（DL=0）還是8位（DL=1），一般我們常用的還是8位總線。
N位(Number)表示一行（N=0）還是兩行（N=1）顯示（它們對應的DDRAM地址是不一樣的，有興趣可以參考數據手冊查閱一行顯示的DDRAM組織方式），LCD1602當然應該設置為2行顯示。
F位（Font）表示顯示的字體為5x8點陣（F=0）還是5x10（F=1），兩行顯示下只能顯示5x8點陣，下圖左側給出了兩種字體的區別（包含光標位置，右側是光標閃爍時的狀態轉換）
我們決定使用8位數據總線給LCD1602發送數據，相應的指令應該為“0b11_1000（0x38）”。
然后我們可以使用顯示開關控制（Display on/offcontrol）指令，之所以緊趕慢趕地先討論它，是因為只要正確使用該指令，就可以打開顯示並開啟（閃爍）光標。在實際硬件調試時，能打開光標就意味着硬件的連接正常，且單片機往模組中寫入的數據被正常接收（即寫數據的時序正確），至此顯示模組的驅動過程基本上已經完成了一半，接下來就是逐個指令調試的過程了。
顯示開關控制指令可以設置D、C、B三位，HD44780數據手冊對該指令的詳細描述如下：
D位(Display)是顯示開關控制位，當D=1時顯示開啟，當D=0時顯示關閉。當然，該位狀態並不影響DDRAM中已經寫入的數據，如果你反復開啟與關閉顯示，DDRAM中的內容仍然是不變的，因為本質上它只是控制液晶屏驅動時序是否生成。
C位(Cursor)表示是否顯示光標，當C=1時顯示，當C=0時不顯示光標。B位(Blink)表示光標是否閃爍，當B=1時表示閃爍，當B=0時不閃爍。
假設我們需要打開顯示，且開啟光標閃爍，需要給HD44780的指令是什么呢？我們把顯示開關控制（Display on/off control）指令重新剪貼如下：
打開顯示需要設置D=1，顯示光標需要設置C=1，而讓光標閃爍需要設置B=1，也就是說，我們需要給HD44780發送指令“0xF”。我們來看看VisualCom軟件平台相應的仿真效果，如下圖所示
VisualCom軟件平台中“內存”與“寄存器”窗口中的數據取決於具體的調入元器件類型，一般的顯示控制芯片（這里是HD44780）都會有，而像LED、數碼管、按鍵之類器件則無。VisualCom軟件平台有一個非常實用的功能，就是預置數據，它可以給當前選擇的器件預置一些數據或命令，當你運行仿真之后，器件會先執行預置數據。
我們先調入“LCD1602”仿真器件，右擊后在彈出的快捷菜單中選擇“預置數據”項即可打開如下圖所示對話框。
對話框中有一個表格，你可以插入想要的數據行，“類型”欄中可以是數據或命令；“附加欄”是擴展項，對於HD44780是無效的；“十進制”與“十六進制”表示插入的具體數據或命令，兩欄的數據完全一樣，你往十進制寫入15，十六進制中就會顯示F，反之亦然，這可以方便不同的進制數據輸入的場合；“自定義備注”欄可以為你插入的行做注釋。
為了插入數據或命令行，你可以選擇左下角的“插入數據”或“插入命令”按鈕插入數據行，它們會在表格的結尾插入，你也可以右擊后選擇相應的選項，它可以在你點擊的某行上方插入一行。當然，也可以對數據行進行移動、刪除等操作，此處不再贅述
我們先插入一條“功能設置指令”（0x38），再插入了一條“顯示開關控制指令”（0xF），然后點擊“單步運行”按鈕，就可以看到液晶顯示模組的左上角出現了一個閃爍的光標。同時我們注意到，“寄存器窗口”中的B、C、D位均為1。光標的位置由地址計數器（AC）決定，由於AC=0，所以光標出現在左上角。
執行“0xF”指令后還顯示了兩行字符“join weixin mp dzzzzcn”，我們可以查看“內存窗口”中對應的字模地址。例如，0x01地址中數據為0x6A，也就是小寫字母“j”的字模地址，其它依此類推。我們買到的真實LCD1602模組當然不會顯示這兩行字，然而即便如此，我們通常也會習慣使用一條清屏指令（Clear Display）清除屏幕的顯示內容，因為上電之后DDRAM中的數據可能是亂碼，相應的指令如下所示：
清屏，顧名思義，一旦執行該指令，屏幕上不會有任何內容顯示。實際上，清屏指令把所有DDRAM地址中的數據都設置為0x20。
有些人可能會想：為什么不全部設置為0x00呢？因為前面已經提過，DDRAM中的數據代表的是字模地址，而不是字模本身。我們看看前面的CGROM字模表，0x20（0b0010_0000）恰好對應一個空白的字模（實際上，0x20就是空格的ASCII碼），這樣也就可以清除屏幕顯示。
我們在之前的預置數據后再添加了一條指令“0x1”，單步運行后的效果如下圖所示：
可以看到，“內存窗口”中的有DDRAM地址的數據全部都修改為0x20，但是原來光標狀態還是不變的，該顯示的顯示，該閃爍的還是閃爍，因為光標不屬於顯示內容，只不過其位置總會回到左上角（如果原來沒在左上角的話），數據手冊對此已經明確說明，如下圖所示：
這段說明中還提到了I/D位(Increment/Decrement)與S位（Shift），這就要涉及到另一條“進入模式設置（Entry mode set）”，如下圖所示。
前面我們不是說過，想往哪個DDRAM地址寫數據就需要先設置AC嗎？現在我們要寫一行16個字符，如果每寫一個字符都要使用指令設置一下DDRAM地址，是不是很麻煩？HD44780允許我們往（從）DDRAM地址寫（或讀）數據后，將AC自動加1（I/D=1）或減1（I/D=0），這樣如果你要寫一行字符，只需要確定首地址就可以了，是不是很方便？由於光標的位置取決於AC，如果光標顯示已經打開，當你往DDRAM連續寫入字符時，光標位置也會隨之移動。
現在我們要從左上角開始寫入字符串“dzzzzcn”，首先從CGROM字模表中找到小寫字母“d”、“z”、“c”、“n”對應的字模地址分別為“0x64”、“0x7A”、“0x63”、“0x6E”、，然后在VisualCom軟件中再接着添加7個預置數據，即“0x64”、“0x7A”、“0x7A”、“0x7A”、“0x7A”、“0x63”、“0x6E”，如下圖所示：
運行后的效果如下圖所示：
有人可能會想問：沒看到你使用DDRAM地址設置指令呀？也沒有使用“進入模式設置”指令設置地址增加模式，怎么它就會從左上角（0x00）開始寫起呢？因為我們已經使用的清屏指令，它會把AC清零，並且它還會將I/D位設置為1（地址增加模式）。
S位用來控制移屏功能的開啟與否。移屏是個神馬東西？其實跟卷屏差不多，只不過卷屏通常是顯示內容上下卷動，而HD44780只有兩行，它的移屏方向要么左（I/D=1）要么向右（I/D=0），你想要開啟它，只要將S位設置為1即可，數據手冊說明如下：
注意該段說明中有句話：如果S=1，看起來光標沒有移動但屏幕移動了。這是什么意思呢？我們仿真一下不就知道了，將預置數據修改如下：
我們只是在寫數據前插入了一條“進入模式設置”指令（0x5），它打開了移屏功能，並且將I/D設置為0。也就是說，每往DDRAM寫一個數據，地址會自減1，而且會往右移屏。
我們來看看相應的仿真效果，如下圖所示。
運行結果似乎有點耐人尋味？怎么會是這樣的呢？其實並沒有錯，因為我們設置了地址自減模式，而清屏后的AC=0，那么你再寫一個數據，它減到哪里去了？就跳到第一行DDRAM的尾地址0x27（而不是0xF）。我們前面已經提過，LCD1602只使用了32個DDRAM地址（第一行0x00～0xF、第二行0x40～0x4F），所以在正常情況下，當你往DDRAM地址0x27寫入字模地址時，屏幕上是不會顯示相應的字模，對不對？
但是由於你開啟了右移屏指令，當你寫第一個字母d的時候，AC指向了DDRAM地址0x27，同時往右移了一次屏，所以此時屏幕最左側對應的DDRAM地址就是0x27（第一行）與0x67（第二行），而不再是原來的0x0與0x40，更不是正常情況下LCD1602最右側對應的DDRAM地址0xF與0x4F。
當你全部寫完“dzzzzcn”字符串后，光標所在的位置（AC）就是0x21。也就是說，你寫7個字符的同時也往右移了7次屏。看到沒有，光標原來的位置並沒有改變就是這個意思。
如果我們把地址模式改為自加模式（“進入模式指令”為0x7），寫入同樣的數據會出現什么結果呢？自加模式下為左移屏，每寫一次數據左移一次，所以最后的結果應該是：從顯示屏上來看，相當於什么都沒寫。我們來看看仿真的結果，如下圖所示：
好像跟清屏后的效果一樣呀！但是請注意，現在的AC值為0x7，從“內存窗口”可以看到，DDRAM地址0x00～0x07中還是寫入了“dzzzzcn”的字模，只不過由於寫數據的同時往左移了7次屏，所以看起來好像什么都沒寫一樣。
好的，剩下的指令我們后續有機會再來討論吧，么么噠～～