LCD1602液晶显示实验

1、实验报告实验名称：LLCD1602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i.i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：一 "'BB0003謝裁B3图1-2

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(WXH)mm 2引脚功能说明编符号引脚说明编号符号引脚说明号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1602LCD采用标准的14脚（无背光）或表1-3引脚接口说明表16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1.1.

3、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160

4、2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: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。LCD16字贮行000102030405060708090A0B0C0D0EOF1027404142434445464748494A4B4C4D4E4F5067图1-7 1602LCD内部显示地址

5、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）+10000000B（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

6、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

7、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

8、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

9、 row1_val = " liu wupeng "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/ 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

10、(LCD1602_RW);完整程序请参见附件： 13.3 任务 3 程序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 ,/使能控制键改动模块：

11、LCD1602驱动测试模块，加重处为修改、添加部分module lcd1602_test();reg 127:0 row1_val;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;reg 3:0 i; reg 25:0 cnt;reg en;assign SEL0 = 1'b0; assign SEL1 = 1'b0; assign SEL2 = 1'b1;/ 将原本的 wire 型改为 reg 型/a 变化控制 reg 127:0 row1_/ 分频用/ 使能控制，保证其可变alway

12、s (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)beginrow1_val7:0<=a;end/将 a 赋给 row1_val7:0 的低 8 位always (negedge key) beginif (en=0) en<=1;elseen<=0; end/使能控制模块，下降沿有效always (posedge lcd_clk)if (en)if(i<=8)begin

13、a=a+1;i=i+1;endelsebegini=0;a=8'h30;endelsea=8'h30; /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.

14、 管脚分配4.1 任务 2 管教分配通过条件控制语句实现09的循环变换aSELOtitputPIN 144senOutputPIN 145SELSOutputPIN t46dkInputPIN 23Afcd-data可OutputPIN 13kd data6OutputPINlllcd datB5|OcitputPIN 10Icd-datm 円OutputPIN 8kddataOutputPIN 6lcd_data2Output&kd_datclOutputPIN,kd-dat曰0OutputPIN .3-olcd eOutputPIN 15efcd_rsOutputPIN 33Icd

15、.rwOutputPIN 30A 心InputPIN .564.2任务3管教分配CLOCK 50WInputPIN 23IX D160 2 DATA7IOutputPIM 13LeD1602 DATA6lOutputPINllLCD1602 DATA5OutputPIN IOL 匸 D160 Z DATA4IOutputP1N 3LCD16O2 DATA3IOutputPIN 6<!>LCD1602 DATA21OutputPIN 5LCD IGO 2 DATA1)OutputPIM 4oLCD1602 Dm0OutputPINLCD1602 EOutputPIN I5LCD 16

16、0 Z_F15OutputPIN 33LCDlGOi.FtV1/OutputPIN 30AQ_KEYInputPIN 56SB dOutputPIN W& SEL1OutputPIN-t45<>5EL2OutputPIN 16*kVInputPm t06v hUnknownPI忡05.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"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 09的循环变换，拨动复位键，

17、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

18、自己/ LCD1602 In terfaceoutput reg 7:0 lcd_data,/outputlcd_e,/output reglcd_rs,/outputlcd_rw/丿；/ 0 (8*16-1)=128/ 16bits-> 0123456789ABCDEF <数据总线使能信号指令、数据选择 读、写选择能熟练掌握一些编程的技术，培养良好的思维模式。附件：1module heb ing(in putclk,/ 50MHz时钟in putrst_n./复位信号in put127:0 row1_val,/第一行字符in put127:0 row2_val,/第二行字符/ L

19、CD1602 In terfaceoutputSEL0,/ LCD1602读写选择outputSEL1,/ LCD1602读写选择outputSEL2,/ LCD1602读写选择wire 127:0 row1_val = " liu wupeng "wire 127:0 row2_val = " 2009081206 ”；assig n SEL0 = 1'b0;assig n SEL1 = 1'b0;assign SEL2 = 1'b1;/ +/ 分频模块 开始/ +reg 15:0 cnt; / 计数子 always (posedge c

20、lk, negedge rst_n)if (!rst_n)cnt <= 0;elsecnt <= cnt + 1'b1;/ 500Khz 1MHz 皆可wire lcd_clk = cnt15;/ (2A15 / 50M) = 1.31ms/ / 分频模块 结束/ / +/ LCD1602 驱动模块 开始/ +parameter DISP_SET =8'h01;parameter DISP_OFF =8'h03;parameter CLR_SCR =8'h02;parameter CURSOR_SET1 = 8'h06;parameter C

21、URSOR_SET2 = 8'h07;/ 显示第一行parameter ROW1_ADDR= 8'h05;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'

22、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;parameter ROW2_0=8'h14;parameter ROW2_1=8'h15;/ 格雷码编码：共 40 个状

23、态parameter IDLE = 8'h00;/ 写指令，初始化/显示模式设置/显示关闭/显示清屏/显示光标移动设置/显示开及光标设置/写第 1 行起始地址/ 写第 2 行起始地址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;pa

24、rameter 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(

25、!rst_n) current_state <= IDLE;elsecurrent_state <= next_state;/ FSM: always2 always begincase(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_SE

26、T2 : 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_stat

27、e =ROW1_9;ROW1_9: next_state =ROW1_A;ROW1_A: next_stateROW1_B;ROW1_B: next_stateROW1_CROW1_C: next_state= ROW1_DROW1_D: next_state= ROW1_EROW1_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:

28、 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_stateROW2_B;ROW2_B: next_stateROW2_C;ROW2_C: next_state= ROW2_D;ROW2_D: next_s

29、tate= ROW2_E;ROW2_E: next_stateROW2_F;ROW2_F: next_state =ROW1_ADDR/ default : next_state = IDLE ;endcase end / FSM: always3always (posedge lcd_clk, negedge rst_n) beginif(!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DIS

30、P_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_

31、rs <= 1;ROW1_6: lcd_rs <= 1;ROW1_7: lcd_rs <= 1;ROW1_8: lcd_rs <= 1;ROW1_9: lcd_rs <= 1;ROW1_A: lcdrs <= 1;ROW1_B: lcdrs <= 1;ROW1_C: lcd_rs <= 1;ROW1_D: lcd_rs <= 1;ROW1_E: lcdrs <= 1;ROW1_F: lcd_rs <= 1;/ 写数据，显示第二行ROW2ADDR :lcd_rs <= 0;ROW20: lcdrs<= 1;ROW21:

32、 lcdrs<= 1;ROW22: lcdrs<= 1;ROW23: lcdrs<= 1;ROW24: lcdrs<= 1;ROW25: lcdrs<= 1;ROW26: lcdrs<= 1;ROW27: lcdrs<= 1;ROW28: lcdrs<= 1;ROW29: lcdrs<= 1;ROW2A: lcd_rs <= 1;ROW2B: lcd_rs <= 1;ROW2C: lcd_rs <= 1;ROW2D: lcd_rs <= 1;ROW2E: lcd_rs <= 1;ROW2F: lcd_rs &l

33、t;= 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_d

34、ata <= 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 <= ro