LCD1602液晶显示实验要点

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2LCD1602液晶显示实验1.实验原理1.1基本原理1.1.11602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。1.1.21602LCD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1-21602LCD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:4.5~5.5V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)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31.1.31602LCD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4图1-6写操作时序1.1.41602LCD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1-71602LCD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01000000B（40H）[phone]B(80H)=11000000B(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01000001B（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D0~D7的8位数据端传输数据和指令。1.1.51602LCD的一般初始化（复位）过程延时15mS5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0～9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。62.实验流程图0～9循环变换流程图开始定义输入输出变量及类型lcd液晶屏初始化是否有按键按下？复位键是否启动？定义a=8'h30;i=0将a赋值给row1_val低8位是否是时钟输入上升沿？i=8a=a+1;i=i+1;结束显示定义字符是是否否否是否3.实验程序3.1任务1程序程序更改部分：wire[127:0]row1_val=liuwupeng;wire[127:0]row2_val=2009081206;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7//例化LCD1602驱动lcd1602_driveu0(.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modulelcd1602_test(inputCLOCK_50M,//板载时钟25MHzinputQ_KEY,//板载按键RSToutput[7:0]LCD1602_DATA,//LCD1602数据总线outputLCD1602_E,//LCD1602使能outputLCD1602_RS,//LCD1602指令数据选择outputLCD1602_RW,//LCD1602读写选择outputSEL0,//LCD1602读写选择outputSEL1,//LCD1602读写选择outputSEL2//LCD1602读写选择inputkey,//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regen;//使能控制assignSEL0=1'b0;assignSEL1=1'b0;assignSEL2=1'b1;always@(posedgeCLOCK_50M,negedgeQ_KEY)if(!Q_KEY)cnt=0;elsecnt=cnt+1'b1;wirelcd_clk=cnt[25];//分频模块always@(a)beginrow1_val[7:0]=a;8end//将a赋给row1_val[7:0]的低8位always@(negedgekey)beginif(en==0)en=1;elseen=0;end//使能控制模块，下降沿有效always@(posedgelcd_clk)if(en)if(i=8)begina=a+1;i=i+1;endelsebegini=0;a=8'h30;endelsea=8'h30;//通过条件控制语句实现0～9的循环变换//例化LCD1602驱动lcd1602_driveu0(.clk(CLOCK_50M),.rst_n(Q_KEY),//LCD1602InputValue.row1_val(row1_val),.row2_val(row2_val),//LCD1602Interface.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94.2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liuwupeng，第二行显示2009081206。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0～9的循环变换，拨动复位键，计数从0重新开始。106.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0～9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0～9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：1modulehebing(inputclk,//50MHz时钟inputrst_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//LCD1602InterfaceoutputSEL0,//LCD1602读写选择outputSEL1,//LCD1602读写选择outputSEL2,//LCD1602读写选择//LCD1602Interfaceoutputreg[7:0]lcd_data,//数据总线outputlcd_e,//使能信号outputreglcd_rs,//指令、数据选择outputlcd_rw//读、写选择);//0~(8*16-1)=128//16bits-0123456789ABCDEF-wire[127:0]row1_val=liuwupeng;wire[127:0]row2_val=2009081206;assignSEL0=1'b0;assignSEL1=1'b0;assignSEL2=1'b1;//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++11//分频模块开始//+++++++++++++++++++++++++++++++++++++reg[15:0]cnt;//计数子always@(posedgeclk,negedgerst_n)if(!rst_n)cnt=0;elsecnt=cnt+1'b1;//500Khz~1MHz皆可wirelcd_clk=cnt[15];//(2^15/50M)=1.31ms//-------------------------------------//分频模块结束//-------------------------------------//++++++++++++++++++++++++++