我在高职教STM32——LCD液晶显示（1）

news2024/10/6 1:37:39

大家好，我是老耿，高职青椒一枚，一直从事单片机、嵌入式、物联网等课程的教学。对于高职的学生层次，同行应该都懂的，老师在课堂上教学几乎是没什么成就感的。正因如此，才有了借助 CSDN 平台寻求认同感和成就感的想法。在这里，我准备陆续把自己花了很多心思的教学设计分享出来，主要面向广大师生朋友，单片机老鸟就略过吧。欢迎点赞+关注，各位的支持是本人持续输出的动力，多谢多谢！

前边我们讲解了LED、按键和蜂鸣器的应用，这三类器件本身工作原理十分简单，因此我们的重点是放在STM32的GPIO上面。这一章我们来学习一下开发板配套的那块厚厚的液晶屏——LCD1602，聚焦的是这个器件本身的特点和工作时序。因此，我们需要熟读它的数据手册，因为手册里告诉了编程的要点、参数、时序等。阅读器件手册是做单片机和嵌入式开发必备的基本能力，我们就从这一章开始锻炼起来吧。为了不让篇幅太长，本章打算分四个部分来讲解，本文是第一部分。

【学习目标】

了解LCD1602的工作原理
掌握LCD1602的工作时序
领悟软件模拟时序的思路和方法

一、观察外部认识LCD1602

大家学习这些电子器件，头脑中要逐渐形成一种意识，不管是强大复杂的STM32，还是简单的LED、三极管等等，都是有数据手册的。不管是设计电路还是编写程序，器件的数据手册是我们最好的参考资料。LCD1602的数据手册大家可以在网上很方便的找到，这里我们只挑手册的重点讲。

1.1 产品外观

图1所示的就是LCD1602的正面和背面，从它的名字我们就可以看出它的显示容量，就是可以显示2行，每行16个字符的液晶。至于它为什么那么厚，因为它不单纯是块屏，屏下还集成了驱动电路、背光电路以及显示RAM。

1.2 电气参数

接着来看它主要的技术参数，如下表所示。表中有两个地方需要解释一下：第一，LCD1602最佳工作电压是5.0V，而STM32的工作电压是3.3V，这就意味着它们不能共用一组电源。第二，在5V工作电压下测量它的工作电流是2mA，这仅仅是指液晶消耗的电流，而它的背光是用LED做的，所以功耗不会太小，一二十毫安还是有的。基于这两方面的需求，当连接LCD1602时，我们需要使用配套的电源适配器，并接到开发板DC5V的插座上，如图2所示。

1.3 硬件接口

LCD1602一共16个引脚（编号已在图1中标出），每个引脚的功能，我们都可以在它的数据手册上找到。而这些基本的信息，在我们设计电路和编写代码之前，必须先看明白，如表2所示。

1.3.1 电源和背光

电源1脚2脚以及背光电源15脚16脚，不用多说，正常接就可以了，1脚和16脚接地，2脚和15脚接5V电源。

1.3.2 显示偏压

3脚叫做显示偏压信号。大家注意到屏里的小黑块没有，如图3所示，当我们要显示一个字符的时候，有的黑点显示，有的黑点就不能显示，这样就可以实现我们想要的字符了。

3脚就是用来调整显示的黑点和不显示的之间的对比度，调整好了对比度，就可以让我们的显示更加清晰一些。在进行电路设计实验的时候，通常的办法是在这个引脚上接个电位器。通过调整电位器的分压值，来调整3脚的电压。而当产品批量生产的时候，我们可以把调好的阻值直接用简单电路来实现。观察我们开发板上LCD1602部分的原理图4，就直接使用了一个4.7K的定值电阻。

1.3.3 数据/命令选择端口

4脚是数据/命令选择端。对于液晶，有时候我们要发送一些命令，让它实现我们想要的一些状态，有时候我们要发给它一些数据，让它显示出来，液晶就通过这个引脚来判断接收到的是命令还是数据。大家注意学会读手册，看到这个引脚描述里：数据/命令选择端，而后跟了（H/L）。它的意思就是当这个引脚是H（High）高电平时，是数据；当这个引脚是L（Low）低电平的时候，是命令。

1.3.4 读/写选择端

5脚和4脚用法类似，功能是读/写选择端。我们既可以写给液晶数据或者命令，也可以读取液晶内部的数据或状态，就是控制这个引脚。因为液晶本身内部有RAM，实际上我们送给液晶的命令或者数据，液晶需要先保存在缓存里，然后再写到内部的寄存器或者RAM中，这个就需要一定的时间。所以我们进行读写操作之前，首先要读一下液晶当前状态，是不是在“忙”，如果不忙，我们可以读写数据，如果在“忙”，我们就需要等待液晶忙完了，再进行操作。读状态是常用的，不过读液晶数据很少用，大家了解这个功能即可。