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，本文是第二部分。
【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
二、深入内部理解LCD1602
2.1 显示地址与字符
LCD1602内部带了80个字节的显示RAM，用来存储我们发送的数据，它的结构如图7所示。
第一行的地址是0x00到0x27，第二行的地址从0x40到0x67，其中第一行0x00到0x0F是与液晶上第一行16个字符显示位置相对应的，第二行0x40到 0x4F是与第二行16个字符显示位置相对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。1602字符液晶是显示字符的，因此它跟ASCII字符表是对应的。比如我们给0x00这个地址写一个‘a’，也就是十进制的97，液晶的最左上方的那个小块就会显示一个字母a。此外，液晶内部有个数据指针，它指向哪里，我们写的那个数据就会送到相应的那个地址里。
2.2 状态字节
LCD1602有一个状态字节，我们通过读取这个状态字的内容，就可以知道一些内部情况，这个状态字节含义如表3所示。
这个状态字节最高位表示了当前液晶是不是“忙”，如果这个位是1表示正“忙”，禁止我们读写数据或者命令；如果是0，则可以进行读写。而低7位就表示了当前数据地址指针的位置。
2.3 读写时序
LCD1602的基本操作时序，一共有4个，这些大家都不需要记住，但是都需要理解，因为我们现在不是为了应付考试，所以不需要你把手册背熟，但是你写程序的时候，打开手册要能看懂如何操作。
2.3.1 读状态
RS = L，R/W = H，E = H，读状态。这是个很简单的逻辑，我们对照手册上的读状态时序（如图8所示），编写的程序结构如代码清单2所示。
这样就读到了当前液晶的状态位，我们可以通过该位的值来了解当前液晶是否处于“忙”状态。这里面有两个问题：第一，如果读到的状态是“不忙（0）”，那么程序可以进行读写操作；如果当前状态是“忙（1）”，那么还得继续等待重新判断液晶的状态；第二，读完了液晶状态继续保持使能E是高电平的话，LCD1602会继续输出它的状态值，输出的这个值会占据了数据总线，所以读完了状态，通常需要把这个引脚拉低（第7行）来释放总线。
为了解决以上两个问题，我们把读液晶状态的函数放在while循环中，直到循环退出（即不忙），再执行后续的写液晶操作，程序结构如代码清单3所示。
2.3.2 读数据
如图9所示，这个时序跟读状态很像，把第一步改成拉高RS即可。但是，读数据不常用，大家了解一下就可以了，这里就不详细解释了。
2.3.3 写指令
RS = L，R/W = L，D7~D0 = 指令码，E = 高脉冲，时序如图10所示。这个在逻辑上没什么难的，只是“E = 高脉冲”这个问题要解释一下。这个指令一共有4条语句，其中前三条语句顺序无所谓，但是“E = 高脉冲”这一句很关键。
实际上流程是这样的：因为我们现在是写指令，所以我们首先要保证E引脚是低电平状态，而前三句不管我们怎么写，LCD1602只要没有接收到E引脚的使能控制，它都不会来读总线上的信号的。当通过前三句准备好数据之后，E使能引脚从低电平到高电平变化，然后E使能引脚再从高电平到低电平出现一个下降沿，LCD1602内部一旦检测到这个下降沿后，并且检测到“RS = L，R/W = L”就马上来读取D7~D0 的数据，完成写指令过程。
综上所述，我们写了个“E = 高脉冲”，意思就是：使能E先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲。
2.3.4 写数据
RS = H，R/W = L，D7~D0 = 数据，E = 高脉冲，时序如图11所示。这个时序跟写指令很像，把第一步改成拉高RS即可。此时，写入的就是需要显示的字符编码了。
2.4 指令介绍
与单片机寄存器的用法类似，LCD1602在使用的时候，我们首先要进行初始的功能配置，有以下几个指令需要了解。
2.4.1 显示模式设置
如表4所示，写指令0x38，设置16x2显示，5x7点阵，8位数据接口。这条指令对我们这个液晶来说是固定的，必须写0x38，大家仔细看会发现我们的液晶实际上内部点阵是5x8的，还有一些1602液晶还兼容串行通信，用2个IO口即可，但是速度慢，我们这个液晶就是固定的0x38模式。
2.4.2 显示开/关与光标设置
这里有两类指令，我们把数据手册里对它们的描述贴过来，如表5所示。
2.4.3 清屏显示
固定的，写入0x01表示显示清屏，包含了数据指针清零，所有的显示清零。写入0x02则仅仅是数据指针清零，显示不清零。
2.4.4 RAM地址设置
该指令码的最高位为1，低7位为RAM的地址，RAM地址与液晶上字符的关系已在图7中呈现。通常，我们在读写数据之前都要先设置好地址，然后再进行数据的读写操作。
2.4.5 光标、画面位移设置
如表6所示，通过这个指令码我们可以实现屏幕上内容的整体左移（或右移）显示，就像生活中常见的那种滚动屏显。具体控制效果为：
- S/C =0，R/L =0：光标左移 ，地址计数器减1（即显示内容和光标一起左移）
- S/C =0，R/L =1：光标右移 ，地址计数器加1（即显示内容和光标一起右移）
- S/C =1，R/L =0：显示内容左移 ，光标不移动
- S/C =1，R/L =1：显示内容右移 ，光标不移动
这个指令效果也解释了图7中屏幕之外那些地址的意义，我们再把它复制过来并添加了一些标注（如图12所示），两排地址就像可以写两行字的纸带，写在前16个格子里字迹就会显示，而写在其他格子里字迹就隐身了（并没有消失）。因此，当屏幕内容移动时，纸带是不动的，动的是字迹，也就是手册上所说的“移动时不影响DDRAM”。
（第二部分完，共四部分）
