本文隶属于AVR单片机教程系列。

 

显示屏

开发板套件里有两块屏幕,大的是LCD(液晶显示),小的是OLED(有机发光二极管)。正与你所想的相反,短小精悍的比较贵,而本讲的主题——LCD1602——功能较少,使用起来也简单很多。

这块屏幕的显示是以字符为单位的。每个字符都是8像素高,5像素宽。1602这个名字,来源于显示字符的数量,共2行,每行16个字符。出售1602的商家提供了一份文档:提取码8c1u

硬件

一个典型的1602显示屏有16个引脚(还有些模块是用串行总线驱动的):

名称 功能 连接
VSS 电源地 GND
VDD 正电源 VCC(5V)
VO 对比度调整 左侧的电位器,其左端接GND,右端接VCC
RS 数据/指令选择 PB0
R/W 读/写选择 PB1
E 使能 PB2
D0~D7 双向并行数据线 74HC595的输出,通过exout_write输出
A 背光LED正极 NPN三极管的发射极,其集电极接VCC,基极接BAK
K 背光LED负极 GND

很复杂吧?好在开发板已经处理好了这些,我们只需要关注2组线:RSR/WE这3根控制线,通过DDRBPORTB来操控,和D0~D7这8跟数据线,通过exout_write来以字节为单位输出(在这第一期的最后一篇中,我终于成功地将“尽量减少接线”的原则在第一期中贯彻到底了)。其他的还有对比度CON接口,可以不外接,还有背光BAK接口,可以接5V或3.3V以开启背光。当然,如果你是非主流,你可以把CON接到DAC上,把BAK接到PWM上。

此外,还需要把扩展输出的最高位(标注Ext Out 7)接到一个单片机引脚上。关于为什么会有这种诡异的接法,这是设计时的失误(也可能是不得已吧,毕竟单片机的32个IO已经占满了),参见:一个低电平引发的思考

协议

1602与单片机之间是通过并行总线通信的。AVR单片机硬件上不支持并行总线,需要通过软件模拟时序来实现。

写操作的时序如下:

进行一个写操作,需要先让RS根据写的类型设置电平,R/W输出低电平,D0`D7`输出要发送的数据,然后在`E`的上升沿数据被对方读取,并保持`R/W`与`D0`D7电平不变,直到E的下降沿之后。两次E的上升沿之间至少需要400us时间间隔。

1602共有8条指令,都是一字节长度的。从高位到低位,每一条指令都由若干个0、一个1和有效指令组成,使得没有两条指令会有相同的二进制表示。这种编码方式成为前缀码,UTF-8也用了类似的编码。

前导0个数 功能
0 设置DDRAM(显示存储器)地址
1 设置CGRAM(字符发生存储器)地址
2 设置总线宽度、字符行数、字符大小
3 设置滚动对象(光标或画面)、滚动方向
4 设置画面、光标、闪烁的开关
5 设置AC(地址计数器)是否变化与变化方向
6 将AC清零
7 清屏

1602插上开发板后只有第一行有黑色背景。我们先把它设置为2行输出,这是最简单的有视觉效果的指令。

#include <avr/io.h>
#include <ee1/lcd.h> inline void short_delay()
{
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
asm("nop");
} int main()
{
DDRB |= 0b111; // PB2:0 for LCD control: E, R/W, RS
exout_init(); // Ext Out 7:0 for LCD instructions/data
#define LCD_CONTROL(x) (PORTB = (PORTB & ~0b111) | (x))
LCD_CONTROL(0b000);
short_delay();
LCD_CONTROL(0b100);
short_delay();
exout_write(0b00111000); // 8-bit, 2 lines, 5x7 font
short_delay();
LCD_CONTROL(0b000);
}

在这段代码中,asm("nop")是一句汇编语句nop,代表这个CPU周期内不执行操作,可以用来短时间而精确地延时。在控制信号与数据信号之间加入短暂的延时,使时序符合1602的要求。

其他指令见数据手册,这份数据手册本身就是很好的教程。需要提醒的是,显示屏内的控制器执行指令需要一定时间,程序在发送下一指令之前,应通过RS为低电平的读取操作来获取其状态,并等待直到状态为空闲。

软件

开发板的库不仅包装了这些硬件操作,还添加了对字符串的支持,包括对\b\t\n\r等不可打印字符的处理。

下面我们用1602显示屏来完成一个小项目,在之前用按键控制蜂鸣器的基础上,加入LCD显示与背光动态效果。

#include <string.h>
#include <ee1/lcd.h>
#include <ee1/pwm.h>
#include <ee1/button.h>
#include <ee1/tone.h>
#include <ee1/delay.h> int main()
{
lcd_init(PIN_3);
lcd_set_status(true, false, false);
button_init(PIN_6, PIN_7);
wave_mode(WAVE_0, WAVE_MODE_PWM);
wave_mode(WAVE_1, WAVE_MODE_TONE);
char display[6] = {[0] = '\r', [5] = '\0'}; // 1. 为什么要开6字节字符数组?
char* notes = display + 1; // 2. display数组是如何使用的?
uint8_t brightness; // 3. 这一行有什么问题?
uint16_t frequency[] = {262, 330, 392, 523};
uint16_t buzzer = 0, tone;
while (1)
{
memset(notes, ' ', 4); // 4. memset是什么函数?
tone = 0;
for (uint8_t i = 0; i != 4; ++i)
if (button_down(i))
{
notes[i] = 0xFF; // 5. 0xFF是什么字符?
brightness = 255;
tone = frequency[i]; // 6. 如果有多个按键按下,蜂鸣器会响什么音?
}
lcd_print_string(display);
pwm_set(WAVE_0, brightness * brightness >> 8); // 7. 为什么第二个参数不直接写brightness?
if (tone != buzzer) // 8. 为什么必须引入buzzer变量并在这里作判断?
{
buzzer = tone;
tone_set(WAVE_1, buzzer);
}
if (brightness)
brightness -= 5;
delay(10);
}
}

在这AVR单片机教程第一期最后一讲中,我在代码中留了8个问题。如果你能全部答上来,说明你对C语言已经有一些了解,熟悉了单片机开发中的部分细节,并具备初步的工程素养了。

作业

思考题:

  1. 明明可以选择4位总线来节省IO,为什么开发板上还是8位连接?

  2. 实现读取1602空闲状态。

  3. 在1602上画一颗心。

  4. 修改例程,使1602以滚动的横线指示按下的按键与发出的音符(类似于你玩过或看过的音游)。

扩展阅读:

  1. How LCDs Work

  2. OLED和LCD什么区别?

AVR单片机教程——LCD1602的更多相关文章

  1. AVR单片机教程——第三期导语

    背景(一) 寒假里做了一个灯带控制器: 理想情况下我应该在一个星期内完成这个项目,但实际上它耗费了我几乎一整个寒假,因为涉及到很多未曾尝试的方案.在这种不是很赶时间的.可以自定目标.自由发挥的项目中, ...

  2. AVR单片机教程——旋转编码器

    好久没写这个系列了.今天讲讲旋转编码器. 旋转编码器好像不是单片机玩家很常用的器件,但是我们的开发板上有,原因如下: 旋转编码器挺好用的.电位器能旋转的角度有限,旋转编码器可以无限圈旋转:旋转时不连续 ...

  3. AVR单片机教程——数码管

    先解答之前一个思考题:如果不把引脚配置为输出而写高电平,连接LED会怎样? 实验结果是,LED会亮,但相比于输出高电平的情况,亮度很低.这是为什么呢? 通过上一篇教程我们知道,引脚输入输出模式是由寄存 ...

  4. AVR单片机教程——数字输出

    从上一篇教程中我们了解到,按键与开关的输入本质上就是数字信号的读取.这一篇教程要讲的是,控制LED的原理是数字信号的输出.数字IO是单片机编程之有别于桌面编程的各项内容中最简单.最基础的. 在讲数字信 ...

  5. AVR单片机教程——数字输入

    我们已经学习了如何使用按键和拨动开关,不知你有没有好奇 button_down 和 switch_status 等函数是如何实现的.本篇教程带你一探究竟,让我们从按键的原理开始. 在原理图中,按键的符 ...

  6. AVR单片机教程——拨动开关

    在按键的上方有4个拨动开关.开关与按键,在原理和使用方法上都是很类似的,但有不同的用途——按键按下后松开就会弹起,而开关可以保存其状态. <switch.h> 定义了与开关相关的函数.sw ...

  7. AVR单片机教程——按键动作

    上一篇教程中我们学习了如何读取按键状态.而按键的动作,比如单击,至少需要两个状态才能判定,长按.双击的判定更加复杂.今天我们来学习如何使用库函数判断按键单击,以及其实现原理. 我们要实现的是:当一个按 ...

  8. AVR单片机教程——按键状态

    好久没更新了,今天开始继续,争取日更. 今天我们来讲按键.开发板的右下角有4个按键,按下会有明显的“咔嗒”声.如何检测按键是否被按下呢?首先要把按键或直接或间接地连接到单片机上.与之前使用的4个LED ...

  9. AVR单片机教程——随机点亮LED

    之前我们做的闪烁LED和流水灯,灯效都是循环的.这次我们来尝试一些不一样的——每一次随机选择一个LED并点亮. 要实现随机的效果,我们要用C语言标准库中的相关设施: #define RAND_MAX ...

随机推荐

  1. 2019-8-31-git-通过-SublimeMerge-处理冲突

    title author date CreateTime categories git 通过 SublimeMerge 处理冲突 lindexi 2019-08-31 16:55:59 +0800 2 ...

  2. 安装 Sureface Hub 系统 Windows 10 team PPIPro 系统

    本文告诉大家如何安装这个系统 本文的方法我自己没试过,如果失败了,不要打我 下载地址 中文版 https://pan.baidu.com/s/1gAJSSE6KB9JHXo4BT_VfmA 其他请看 ...

  3. vue-learning:8-template-v-on-and-modifier

    绑定元素事件的指令 v-on 及事件和修饰符 目录 对比原生事件绑定.jQuery事件绑定 Vue事件绑定 Vue绑定事件中获取事件对象event 事件修饰符 事件行为修饰符: stop / prev ...

  4. css隐藏滚动条、移动端滚动卡顿的解决

    1.如果想保持容器能够滚动,同时不想看到丑陋的滚动条,chrome.firefox和移动端上不考虑兼容性直接 element::-webkit-scrollbar{ display:none } 2. ...

  5. location对象相关

    JS是由DOM(文档对象模型).BOM(浏览器对象模型).以及ECMA组成,而location对象是BOM中的一个非常重要的对象,所有关于地址栏信息的内容都在这里.了解location对象之前让我们先 ...

  6. C# 强转空会不会出现异常

    有小伙伴问我强转 null 会不会出现异常,我告诉他,如果是引用类型那么不会,如果是值类型,那么会出现空异常 如果是引用类型,只要是空类型,是支持随意转换,如下面代码,这是可以运行 class Pro ...

  7. Linux网络文件共享服务之FTP

    一.FTP介绍 ftp(File Transfer Protocol)是早期的三个应用级协议之一,基于C/S结构,双通道协议,数据和命令连接,数据传输格式默认是二进制,当然也支持文件方式传输.默认情况 ...

  8. 这群程序员疯了!他们想成为IT界最会带货的男人

    随着网红主播越来越火,通过直播带货种草的形式也成了今年双12的热点. 不过,网红主播带货早已见怪不怪,但你们见过程序员直播带货吗!? 近日,趁着阿里云双12年末采购节,阿里云邀请了一波程序员GG来为大 ...

  9. Hive性能优化(全面)

    1.介绍 首先,我们来看看Hadoop的计算框架特性,在此特性下会衍生哪些问题? 数据量大不是问题,数据倾斜是个问题. jobs数比较多的作业运行效率相对比较低,比如即使有几百行的表,如果多次关联多次 ...

  10. 配置一个yum私有仓库

    使用一台服务器配置私有仓库做yum源,本身使用file,客户端使用http连接 安装http服务: [root@ceph1 ~]# yum -y install httpd 修改配置文件 Docume ...