液晶显示器在控制显示面板中应用非常广泛，其英文名为 Liquid Crystal Display，简称 LCD。显示器件具有体积小、重量轻、功耗低、性价比高等优点，因此 LCD 日渐成为各种便携式电子产品的理想显示器。1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，由若干个 5×7 或 5×11 点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符；每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到字符间距和行间距的作用。正因如此，它不能像 12864 一样显示图形，但 LCD1602 提供了 8 个空间用于自定义字符。

LCD1602 主要用来显示数字、字母、图形以及少量自定义字符；由于显示控制简单、性价比高，广泛用于电子表、冰箱、空调、汽车电子仪表等装置。LCD1602 分为带背光和不带背光两种，其控制器大部分为 HD44780；带背光的比不带背光的厚，是否带背光在设计过程中并无差别。

1　LCD1602 的工作原理

线段的显示：点阵图形式液晶由 M×N 个显示单元组成。假设 LCD 显示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列对应 1 字节的 8 位，即每行由 16 字节、共 16×8=128 个点组成；屏上 64×16 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 区的 000H～00FH 的 16 字节的内容决定：当（000H）=FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8 个点；当（3FFH）=FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8 条暗线组成的虚线。这就是 LCD 显示的基本原理。

字符的显示：用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 6×8 或 8×8 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节，还要使每字节的不同位为“1”、其他位为“0”，为“1”的点亮、为“0”的不亮，这样就组成某个字符。对于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了：可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

汉字的显示：汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半、各占 16B，左边为 1、3、5……，右边为 2、4、6……；根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到 32B 显示完，就可以在 LCD 上得到一个完整汉字。

2　LCD1602 的基本参数

显示容量：16×2 个字符；芯片工作电压：4.5～5.5V；工作电流：2.0mA（5.0V）；模块最佳工作电压：5.0V；字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm。

3　LCD1602 与单片机的连接电路

LCD1602 液晶显示模块可以只用 D4～D7 作为四位数据分两次传送，这样可以节省 MCU 的 I/O 口资源。LCD1602 可以显示 2 行 16 个字符，有 8 位数据总线 D0～D7，以及 RS、R/W、EN 三个控制端口，工作电压为 5V，并且带有字符对比度调节和背光。

LCD1602 液晶显示模块可以和单片机 AT89C51 直接接口，电路连接简单，如图 1 所示。

LCD1602 和 51 单片机的连接图

LCD1602 和 51 单片机的连接图

其中图中的 JPBG 直接接电源，第 3 引脚的可调电位器的两端一定要连接电源和地。P2.0、P2.1、P2.2 分别是 RS、R/W 和 E 三个控制位，P0.0～P0.7 是 8 位数据线。三个控制位的含义为：RS=0 表示写或读指令，RS=1 表示写数据；R/W 是读写指令，R/W=1 是读，R/W=0 是写；E 是使能端，要根据时序图去编写对应的程序。

LCD1602 和 AT89S52 单片机的连接图

此电路中，上拉电阻用 4.7kΩ，液晶的 3 脚用一个 10kΩ 可调电阻接地，用于调节液晶亮度。

4　LCD1602 引脚图与引脚定义

LCD1602 共 16 个管脚，但编程用到的主要管脚不过三个，分别为 RS（数据命令选择端）、R/W（读写选择端）、E（使能信号）；编程便主要围绕这三个管脚展开，进行初始化、写命令、写数据。

1602 采用标准的 16 脚接口：

第 1 脚：VSS 为电源地；第 2 脚：VCC 接 5V 电源正极；第 3 脚：V0 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10kΩ 的电位器调整对比度）；第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择指令寄存器；第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作；第 6 脚：E（或 EN）端为使能（enable）端，高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令；第 7～14 脚：D0～D7 为 8 位双向数据端；第 15～16 脚：空脚或背灯电源，15 脚为背光正极、16 脚为背光负极。

5　读写操作指令编程表

各液晶厂家提供的基本上都是同样规格的 LCD1602 模块或兼容模块，尽管各厂家对其产品的命名不尽相同，但其最初采用的 LCD 控制器为 HD44780，在各厂家生产的 1602 模块中也基本上都采用了与之兼容的控制 IC，所以从特性上基本一致；当然，很多厂商提供了不同字符颜色、背光色的显示模块，但它们的读写操作是一样的。

LCD1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令，如下表所示。

LCD1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的（说明：1 为高电平，0 为低电平）。

指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00H 位置。指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H。

指令 3：光标和显示位置设置 I/D，用于选择光标移动方向，高电平右移、低电平左移；S 用于选择屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效、低电平表示无效。

指令 4：显示开关控制。D：控制整体的显示开与关，高电平表示开显示、低电平表示关显示；C：控制光标的开与关，高电平表示有光标、低电平表示无光标；B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁、低电平不闪烁。

指令 5：光标或显示移位。S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。

指令 6：功能设置命令。DL：高电平时为 8 位总线，低电平时为 4 位总线；N：低电平时为单行显示，高电平时为双行显示；F：低电平时显示 5×7 的点阵字符，高电平时显示 5×10 的显示字符。

指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。指令 8：DDRAM 地址设置。

指令 9：读忙信号和光标地址。BF：忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据；低电平表示不忙。