LCD1602液晶显示实验要点(共16页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上实 验 报 告实验名称： LCD1602液晶显示实验姓 名： 学 号： 指导教师： 实验时间： 2013年6月15日 信息与通信工程学院LCD1602液晶显示实验1.实验原理1.1 基本原理1.1.1 1602字符型LCD简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。1.1.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图1-2所示：图1-2 1602LCD尺寸图1.1602LCD主要技术参数：显示容量: 16×2个字符芯片工作电压: 4.55.5V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)mm2.引脚功能说明:1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表: 表1-3引脚接口说明表编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极1.1.3 1602LCD的指令说明及时序1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表1-4所示：表1-4 控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602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）读写操作时序如图1-5和1-6所示：图1-5 读操作时序图1-6 写操作时序1.1.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表液晶显示模块是一个慢显示器件，所以，在执行每条指令之前，一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时，要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，图1-7是1602的内部显示地址。图1-7 1602LCD内部显示地址例如，第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1，所以实际写入的数据应该是B（40H）+B(80H)=B(C0H)。在对液晶模块的初始化中，要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如“A”。1602通过D0D7的8位数据端传输数据和指令。1.1.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号）以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H：显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H：显示清屏写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置1.2 任务1及其原理任务1：更改lcd上显示的字符。通过更改wire 127:0 row1_val，wire 127:0 row2_val的赋值即可，注意保证“”内的字符数包括空格共16位。1.3 任务2及其原理任务2:将“LCD1602驱动模块”文件与“LCD1602驱动测试模块”文件合并成为一个verilog文件。首先，新建一个顶层VerilogHDL文件，将两个文件的输入，内容合并，调试新的模块，然后将管脚连接在一起，从而完成合并。1.4 任务3及其原理任务3：实现液晶屏的某一位完成09的循环变换，并且设置复位键，在循环过程中按下复位键循环可从0重新开始。完成本次的实验想法是将“LCD1602驱动测试模块”文件中wire 127:0 row1_val，wire 127:0 row2_val变量进行改动，将row1_val原本赋予的字符替换为一个变量，设定新的时钟，即循环变换的间隔时间，再通过条件语句控制循环。使能键的控制原理是通过对循环变换的条件进行操作实现的，即当按键使能时循环开始，反之，则从0开始。2. 实验流程图09循环变换流程图3.实验程序3.1 任务1程序 程序更改部分：wire 127:0 row1_val = " liu wupeng " wire 127:0 row2_val = " "3.2 任务2程序 将测试模块中的驱动部分，两个文件的对应命名只留其一，合并两文件，即以下部分 / 例化LCD1602驱动 lcd1602_drive u0( .clk(CLOCK_50M), .rst_n(Q_KEY), .row1_val(row1_val), .row2_val(row2_val), .lcd_data(LCD1602_DATA), .lcd_e(LCD1602_E), .lcd_rs(LCD1602_RS), .lcd_rw(LCD1602_RW);完整程序请参见附件：13.3 任务3程序 改动模块：LCD1602驱动测试模块，加重处为修改、添加部分module lcd1602_test( input CLOCK_50M, / 板载时钟25MHz input Q_KEY, / 板载按键RST output 7:0 LCD1602_DATA, / LCD1602数据总线 output LCD1602_E, / LCD1602使能 output LCD1602_RS, / LCD1602指令数据选择 output LCD1602_RW, / LCD1602读写选择 output SEL0, / LCD1602读写选择 output SEL1, / LCD1602读写选择 output SEL2 / LCD1602读写选择 input key, /使能控制键 );reg 127:0 row1_val; /将原本的wire型改为reg型，保证其可变wire 127:0 row2_val = " " /将第二行赋值都是空格，实验时显示为空reg 7:0 a; /a变化控制reg 127:0 row1_valreg 3:0 i; reg 25:0 cnt; /分频用reg en; /使能控制assign SEL0 = 1'b0; assign SEL1 = 1'b0; assign SEL2 = 1'b1; always (posedge CLOCK_50M,negedge Q_KEY) if (!Q_KEY) cnt <= 0; else cnt <= cnt + 1'b1;wire lcd_clk = cnt25; /分频模块always (a) begin row1_val7:0<=a; end /将a赋给 row1_val7:0的低8位 always (negedge key) begin if (en=0) en<=1; else en<=0; end /使能控制模块，下降沿有效 always (posedge lcd_clk) if (en) if(i<=8) begin a=a+1; i=i+1; end else begin i=0; a=8'h30; endelse a=8'h30; /通过条件控制语句实现09的循环变换 / 例化LCD1602驱动 lcd1602_drive u0( .clk(CLOCK_50M), .rst_n(Q_KEY), / LCD1602 Input Value .row1_val(row1_val), .row2_val(row2_val), / LCD1602 Interface .lcd_data(LCD1602_DATA), .lcd_e(LCD1602_E), .lcd_rs(LCD1602_RS), .lcd_rw(LCD1602_RW);endmodule4.管脚分配4.1 任务2管教分配4.2 任务3管教分配5. 实验结果5.1 任务1实验结果 修改程序后，液晶屏第一行显示" liu wupeng "，第二行显示" "。5.2 任务2实验结果 文件合并后，显示内容仍与原始程序相同。5.3 任务3实验结果 液晶屏第一行最后一位可实现09的循环变换，拨动复位键，计数从0重新开始。6.实验心得通过本次实验，我了解了LCD-1602的构成及使用方法，能够通过编程显示字符。在完成课堂任务“实现某一位09循环变换”时，起初由于没有掌握LCD的工作原理，出现了问题，即09快速变化，无法控制其速度，经过对程序及实验原理的研究，最后完成了任务。FPGA实验是锻炼编程能力、逻辑思维能力的一门很好的课程，我现在所欠缺的便是缜密的思维及查错的能力，还望在以后实验中提高。通过这次实验，学到了很多东西，体会到了自己实现一个程序功能的小小喜悦，也认识到了自己只是FPGA道路上的新手，还有很多未知的知识需要学习。真正学习的历程需要在课下多下功夫，希望通过这学期的学习自己能熟练掌握一些编程的技术，培养良好的思维模式。附件：1module hebing( input clk, / 50MHz时钟 input rst_n, / 复位信号 input 127:0 row1_val, / 第一行字符 input 127:0 row2_val, / 第二行字符 / LCD1602 Interface output SEL0, / LCD1602读写选择 output SEL1, / LCD1602读写选择 output SEL2, / LCD1602读写选择 / LCD1602 Interface output reg 7:0 lcd_data, / 数据总线 output lcd_e, / 使能信号 output reg lcd_rs, / 指令、数据选择 output lcd_rw / 读、写选择);/ 0 (8*16-1) = 128/ 16bits -> ABCDEF <-wire 127:0 row1_val = " liu wupeng "wire 127:0 row2_val = " "assign SEL0 = 1'b0; assign SEL1 = 1'b0; assign SEL2 = 1'b1; / +/ 分频模块 开始/ +reg 15:0 cnt; / 计数子always (posedge clk, negedge rst_n) if (!rst_n) cnt <= 0; else cnt <= cnt + 1'b1;/ 500Khz 1MHz 皆可wire lcd_clk = cnt15; / (215 / 50M) = 1.31ms / -/ 分频模块 结束/ -/ +/ LCD1602驱动模块 开始/ +/ 格雷码编码：共40个状态parameter IDLE = 8'h00;/ 写指令，初始化parameter DISP_SET = 8'h01; / 显示模式设置parameter DISP_OFF = 8'h03; / 显示关闭parameter CLR_SCR = 8'h02; / 显示清屏parameter CURSOR_SET1 = 8'h06; / 显示光标移动设置parameter CURSOR_SET2 = 8'h07; / 显示开及光标设置/ 显示第一行parameter ROW1_ADDR = 8'h05; / 写第1行起始地址parameter ROW1_0 = 8'h04;parameter ROW1_1 = 8'h0C;parameter ROW1_2 = 8'h0D;parameter ROW1_3 = 8'h0F;parameter ROW1_4 = 8'h0E;parameter ROW1_5 = 8'h0A;parameter ROW1_6 = 8'h0B;parameter ROW1_7 = 8'h09;parameter ROW1_8 = 8'h08;parameter ROW1_9 = 8'h18;parameter ROW1_A = 8'h19;parameter ROW1_B = 8'h1B;parameter ROW1_C = 8'h1A;parameter ROW1_D = 8'h1E;parameter ROW1_E = 8'h1F;parameter ROW1_F = 8'h1D;/ 显示第二行parameter ROW2_ADDR = 8'h1C; / 写第2行起始地址parameter ROW2_0 = 8'h14;parameter ROW2_1 = 8'h15;parameter ROW2_2 = 8'h17;parameter ROW2_3 = 8'h16;parameter ROW2_4 = 8'h12;parameter ROW2_5 = 8'h13;parameter ROW2_6 = 8'h11;parameter ROW2_7 = 8'h10;parameter ROW2_8 = 8'h30;parameter ROW2_9 = 8'h31;parameter ROW2_A = 8'h33;parameter ROW2_B = 8'h32;parameter ROW2_C = 8'h36;parameter ROW2_D = 8'h37;parameter ROW2_E = 8'h35;parameter ROW2_F = 8'h34;reg 5:0 current_state, next_state; / 现态、次态/ FSM: always1always (posedge lcd_clk, negedge rst_n) if(!rst_n) current_state <= IDLE; else current_state <= next_state;/ FSM: always2alwaysbegin case(current_state) IDLE : next_state = DISP_SET; / 写指令，初始化 DISP_SET : next_state = DISP_OFF; DISP_OFF : next_state = CLR_SCR; CLR_SCR : next_state = CURSOR_SET1; CURSOR_SET1 : next_state = CURSOR_SET2; CURSOR_SET2 : next_state = ROW1_ADDR; / 显示第一行 ROW1_ADDR : next_state = ROW1_0; ROW1_0 : next_state = ROW1_1; ROW1_1 : next_state = ROW1_2; ROW1_2 : next_state = ROW1_3; ROW1_3 : next_state = ROW1_4; ROW1_4 : next_state = ROW1_5; ROW1_5 : next_state = ROW1_6; ROW1_6 : next_state = ROW1_7; ROW1_7 : next_state = ROW1_8; ROW1_8 : next_state = ROW1_9; ROW1_9 : next_state = ROW1_A; ROW1_A : next_state = ROW1_B; ROW1_B : next_state = ROW1_C; ROW1_C : next_state = ROW1_D; ROW1_D : next_state = ROW1_E; ROW1_E : next_state = ROW1_F; ROW1_F : next_state = ROW2_ADDR; / 显示第二行 ROW2_ADDR : next_state = ROW2_0; ROW2_0 : next_state = ROW2_1; ROW2_1 : next_state = ROW2_2; ROW2_2 : next_state = ROW2_3; ROW2_3 : next_state = ROW2_4; ROW2_4 : next_state = ROW2_5; ROW2_5 : next_state = ROW2_6; ROW2_6 : next_state = ROW2_7; ROW2_7 : next_state = ROW2_8; ROW2_8 : next_state = ROW2_9; ROW2_9 : next_state = ROW2_A; ROW2_A : next_state = ROW2_B; ROW2_B : next_state = ROW2_C; ROW2_C : next_state = ROW2_D; ROW2_D : next_state = ROW2_E; ROW2_E : next_state = ROW2_F; ROW2_F : next_state = ROW1_ADDR; / default : next_state = IDLE ; endcaseend/ FSM: always3always (posedge lcd_clk, negedge rst_n)begin if(!rst_n) begin lcd_rs <= 0; lcd_data <= 8'hxx; end else begin / 写lcd_rs case(next_state) IDLE : lcd_rs <= 0; / 写指令，初始化 DISP_SET : lcd_rs <= 0; DISP_OFF : lcd_rs <= 0; CLR_SCR : lcd_rs <= 0; CURSOR_SET1 : lcd_rs <= 0; CURSOR_SET2 : lcd_rs <= 0; / 写数据，显示第一行 ROW1_ADDR : lcd_rs <= 0; ROW1_0 : lcd_rs <= 1; ROW1_1 : lcd_rs <= 1; ROW1_2 : lcd_rs <= 1; ROW1_3 : lcd_rs <= 1; ROW1_4 : lcd_rs <= 1; ROW1_5 : lcd_rs <= 1; ROW1_6 : lcd_rs <= 1; ROW1_7 : lcd_rs <= 1; ROW1_8 : lcd_rs <= 1; ROW1_9 : lcd_rs <= 1; ROW1_A : lcd_rs <= 1; ROW1_B : lcd_rs <= 1; ROW1_C : lcd_rs <= 1; ROW1_D : lcd_rs <= 1; ROW1_E : lcd_rs <= 1; ROW1_F : lcd_rs <= 1; / 写数据，显示第二行 ROW2_ADDR : lcd_rs <= 0; ROW2_0 : lcd_rs <= 1; ROW2_1 : lcd_rs <= 1; ROW2_2 : lcd_rs <= 1; ROW2_3 : lcd_rs <= 1; ROW2_4 : lcd_rs <= 1; ROW2_5 : lcd_rs <= 1; ROW2_6 : lcd_rs <= 1; ROW2_7 : lcd_rs <= 1; ROW2_8 : lcd_rs <= 1; ROW2_9 : lcd_rs <= 1; ROW2_A : lcd_rs <= 1; ROW2_B : lcd_rs <= 1; ROW2_C : lcd_rs <= 1; ROW2_D : lcd_rs <= 1; ROW2_E : lcd_rs <= 1; ROW2_F : lcd_rs <= 1; endcase / 写lcd_data case(next_state) IDLE : lcd_data <= 8'hxx; / 写指令，初始化 DISP_SET : lcd_data <= 8'h38; DISP_OFF : lcd_data <= 8'h08; CLR_SCR : lcd_data <= 8'h01; CURSOR_SET1 : lcd_data <= 8'h06; CURSOR_SET2 : lcd_data <= 8'h0C; / 写数据，显示第一行 ROW1_ADDR : lcd_data <= 8'h80; ROW1_0 : lcd_data <= row1_val127:120; ROW1_1 : lcd_data <= row1_val119:112; ROW1_2 : lcd_data <= row1_val111:104; ROW1_3 : lcd_data <= row1_val103: 96; ROW1_4 : lcd_data <= row1_val 95: 88; ROW1_5 : lcd_data <= row1_val 87: 80; ROW1_6 : lcd_data <= row1_val 79: 72; ROW1_7 : lcd_data <= row1_val 71: 64; ROW1_8 : lcd_data <= row1_val 63: 56; ROW1_9 : lcd_data <= row1_val 55: 48; ROW1_A : lcd_data <= row1_val 47: 40; ROW1_B : lcd_data <= row1_val 39: 32; ROW1_C : lcd_data <= row1_val 31: 24; ROW1_D : lcd_data <= row1_val 23: 16; ROW1_E : lcd_data <= row1_val 15: 8; ROW1_F : lcd_data <= row1_val 7: 0; / 写数据，显示第二行 ROW2_ADDR : lcd_data <= 8'hC0; ROW2_0 : lcd_data <= row2_val127:120; ROW2_1 : lcd_data <= row2_val119:112; ROW2_2 : lcd_data <= row2_val111:104; ROW2_3 : lcd_data <= row2_val103: 96; ROW2_4 : lcd_data <= row2_val 95: 88; ROW2_5 : lcd_data <= row2_val 87: 80; ROW2_6 : lcd_data <= row2_val 79: 72; ROW2_7 : lcd_data <= row2_val 71: 64; ROW2_8 : lcd_data <= row2_val 63: 56; ROW2_9 : lcd_data <= row2_val 55: 48; ROW2_A : lcd_data <= row2_val 47: 40; ROW2_B : lcd_data <= row2_val 39: 32; ROW2_C : lcd_data <= row2_val 31: 24; ROW2_D : lcd_data <= row2_val 23: 16; ROW2_E : lcd_data <= row2_val 15: 8; ROW2_F : lcd_data <= row2_val 7: 0; endcase endendassign lcd_e = lcd_clk; / 数据在时钟高电平被锁存 assign lcd_rw = 1'b0; / 只写/ -/ LCD1602驱动模块 结束/ -endmodule专心-专注-专业