16×2 LCD 模塊的驅動

點陣字符型LCD-TC1602A
點陣字符型液晶顯示器是專門用于顯示數字、字母、圖形符號及少量自定義符號的顯示
器。由于其具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等優點，自問世以來LCD 就得到了廣泛應
用。字符型液晶顯示器模塊在國際上已經規范化，在市場上內核為HD44780 的較常見（可
以參考配套光盤上的數據手冊）。本章以TC1602A型LCD為例介紹其驅動程序的編寫方法。
1. TC1602A 液晶顯示器與DP-51PROC 實驗儀的連接
DP-51PROC 實驗儀上有一標準的LCD 液晶顯示器接口J106，標注為LCD1602。
它與P87C52X2 以總線方式連接，其硬件連接如圖2.57 所示。
2. 驅動程序的使用
本驅動程序可以在沒有Small RTOS51 的情況下使用。此時，要使用本驅動程序只需
要配置設置讀寫液晶模塊LCD1602 的數據、命令、狀態的方法。定義它們的例子見程序
清單4.1。因為在驅動程序的主文件lcd1602.c 僅包含一個文件config.h，所以用戶必須
把它們放在文件config.h 中。如果用戶單獨使用lcd1602.c，還要在config.h 包含
lcd1602.h 文件和其它必須的文件如reg51 等；并定義宏TRUE、FALSE 和與編譯器無關
的數據類型。在使用Small RTOS51 的情況下，如果用戶只有一個任務使用液晶模塊
LCD1602 總線，用戶只要在config.h 定義這些方法就可以了。 如果用戶不止一個任務需要訪問液晶模塊LCD1602，則驅動程序需要使用信號量保證各個任務對液晶模塊
LCD1602 的互斥操作。這時，需要將宏LCD1602_SEM 定義為分配給液晶模塊LCD1602
驅動程序的信號量的索引，并在使用驅動程序前建立這個信號量。
在使用液晶模塊LCD1602 驅動程序前應該調用函數Lcd1602Init()初始化液晶模塊。
單獨使用或單任務使用本驅動程序時，使用函數Lcd1602DispStr()在屏幕指定位置顯示
字符串，使用函數Lcd1602Clr()清除指定行。如果有特殊字符需要寫入液晶模塊，則可以
調用函數Lcd1602LoadC()。如果有多個任務需要對使用本驅動程序，則是分別調用宏
OSLcd1602DispStr()、OSLcd1602Clr()和OSLcd1602LoadC()。
當有多個任務需要對液晶模塊LCD1602 操作時，還要注意驅動程序的重入問題。如果
用戶不是在Keil C51 中使用Small RTOS51，可能不需要關心這個問題。但在Small
RTOS51 中，因為液晶驅動程序使用了通用指針，導致函數Lcd1602DispStr()和
Lcd1602LoadC()不可重入。幸好這個問題并不嚴重，只要禁止所有使用了液晶的任務與
Lcd1602DispStr()和Lcd1602LoadC()進行覆蓋分析就對程序沒有影響了。這是因為使
用了信號量使各個任務互斥調用函數Lcd1602DispStr()和Lcd1602LoadC()。如果只有
一個任務對器件寫，則不需要禁止對它們進行覆蓋分析。
程序清單4.1 DP-51PROC 中讀寫液晶模塊LCD1602 的數據、命令、狀態的方法
/* 定義LCD1602 操作地址 */
#define LCD1602_WR XBYTE[0x2001] /* 寫數據操作地址 */
#define LCD1602_RD XBYTE[0x2002] /* 讀狀態操作地址 */
#define LCD1602_WC XBYTE[0x2000] /* 寫命令操作地址 */
//寫命令
#define LCD1602_SEND_COMMAND(a)
LCD1602_WC = a; /* 寫命令 */
//寫數據
#define LCD1602_SEND_DATA(a)
LCD1602_WR = a; /* 寫數據 */
#ifdef IN_LCD17602
//返回狀態
uint8 LCD1602_GET_FLAG(void)
{
return (LCD1602_RD); /* 返回液晶狀態 */
}
#endif
3. 對TC1602A 操作的基本函數
1) 等待TC1602A 操作完成
液晶模塊TC1602A 的控制器HD44780 速度較慢，每次進行讀寫操作時，應首先檢測
上次操作是否完成，或在每次讀寫操作后延時1ms 等待讀寫完成。這是通過調用函數
Lcd1602Delay()來完成的。程序Lcd1602Delay()的代碼見程序清單4.2。
程序清單4.2 等待TC1602A 空閑

void Lcd1602Delay(void)
{
uint8 i;
i = 100; (1)
do
{
if ((LCD1602_GET_FLAG() & 0x80) == 0) (2)
{
break; (3)
}
} while (--i != 0); (4)
}
程序首先設置循環次數（程序清單4.2(1)），然后在循環中檢測液晶模塊是否空閑（程
序清單4.2(2)）。如果空閑，函數結束。設置循環上限目的是為了避免液晶損壞而使程序進
入無限循環。
2) 向TC1602A 發送命令
驅動程序使用函數Lcd1602SendComm()向液晶模塊TC1602A 發送命令，它的唯
一參數為將要發送的命令字。函數Lcd1602SendComm()代碼見程序清單4.3。代碼很
簡單，不作介紹。
程序清單4.3 向TC1602A 發送命令
void Lcd1602SendComm(uint8 Command)
{
Lcd1602Delay(); /* 等待任務lcd1602 空閑 */
LCD1602_SEND_COMMAND(Command); /* 寫命令字 */
}
3) 向TC1602A 發送數據
驅動程序使用函數Lcd1602SendDate ()向液晶模塊TC1602A 發送數據，它的唯一
參數為將要發送的數據。函數Lcd1602SendDate ()代碼見程序清單4.4。代碼很簡單，
不作介紹。
程序清單4.4 向TLC1602A 發送數據
void Lcd1602SendDate(uint8 Data)
{
Lcd1602Delay(); /* 等待任務lcd1602 空閑 */
LCD1602_SEND_DATA(Data); /* 寫數據 */
}
4. 初始化TC1602A 液晶顯示器
在使用TC1602A液晶顯示器前必須對它進行初始化，這是通過調用函數Lcd1602Init()

實現，其代碼見程序清單4.5。
程序清單4.5 初始化TC1602A
void Lcd1602Init(void)
{
Lcd1602SendComm(LCD1602_MODE); (1)
Lcd1602SendComm(LCD1602_NO_FLASH); (2)
Lcd1602SendComm(LCD1602_NO_SHIFT); (3)
Lcd1602SendComm(LCD1602_SH); (4)
Lcd1602Clr(1); (5)
Lcd1602Clr(2); (6)
}
程序首先設置液晶模塊控制器HD44780 的工作模式（程序清單4.5(1)），其中
LCD1602_MODE 的值在文件lcd1602.h 中定義，為0x3c。從前面介紹可知，這是把
HD44780 設置為8 位總線、兩行顯示、5*10 點陣字體。然后打開顯示（程序清單4.5(2)），
其中LCD1602_NO_FLASH 的值在文件lcd1602.h 中定義，為0x0c。從前面介紹可知，
這是使液晶開始顯示、不顯示光標、光標不閃爍。接著設置液晶模塊的輸入方式（程序清單
4.5(3)），其中LCD1602_NO_SHIFT 的值在文件lcd1602.h 中定義，為0x06。從前面
介紹可知，這使模塊數據輸入為增量方式,顯示內容不移動（光標移動）。接下來設置光標位
移方式（程序清單4.5(4)）；其中LCD1602_SH 的值在文件lcd1602.h 中定義，為0x14。
從前面介紹可知，這是使顯示一個字符時光標左移，并且光標在下一個要顯示的字符的位置。
最后是清屏（程序清單4.5(5)、(6)）。
4. 清除指定行
如果有多個任務需要操作液晶模塊TC1602A，則使用OSLcd1602Clr()清除顯示模塊
的某一行。如果僅一個任務需要操作操作液晶模塊TC1602A，則使用Lcd1602Clr()清除
顯示模塊的某一行。OSLcd1602Clr()是一個宏，代碼見程序清單4.6。
程序清單4.6 多任務中清除指定行
#define OSLcd1602Clr(y)
{
OSSemPend(LCD1602_SEM, 0); (1)
Lcd1602Clr(y); (2)
OSSemPost(LCD1602_SEM); (3)
}
程序通過在液晶模塊TC1602A 上清除指定行之前等待信號量（程序清單4.6(1)）和
在液晶模塊TC1602A 上清除指定行之后發送信號量（程序清單4.6(3)）來實現對器件的
互斥操作。這樣做的原因可以參見4.1 節。在宏中調用函數Lcd1602Clr()在液晶模塊
TC1602A 清除指定行。而函數Lcd1602Clr()就是單任務情況下在液晶模塊TC1602A 清
除指定行的函數，所以兩者的參數相同。
函數Lcd1602Clr()的代碼見程序清單4.7。函數Lcd1602Clr()的流程圖見圖4.1。 函
數Lcd1602Clr()有唯一參數指示需要清除的行。

程序清單4.7 單任務中清除指定行
void Lcd1602Clr(uint8 y)
{
uint8 i;
i = 0; (1)
if (y == 1) (2)
{
Lcd1602SendComm(LCD1602_LINE1); (3)
i = 16; (4)
}
else if (y == 2) (5)
{
Lcd1602SendComm(LCD1602_LINE2); (6)
i = 16; (7)
}
if (i != 0) (8)
{
do
{
Lcd1602SendDate(' '); (9)
} while (--i != 0); (10)
}
}
函數Lcd1602Clr()首先要根據清除的行號設置相應的行顯示首地址（程序清單
4.7(3)、(6)）。LCD1602_LINE1 和LCD1602_LINE2 的值在文件lcd1602.h 中定義，
分別為0x80 和0xc0，為各行的顯示首地址+0x80（0x80 為設置顯示地址命令）。然后
函數Lcd1602Clr()判斷行號是否有效（程序清單4.7(8)）。這里利用了變量i 作為標志來
判斷。變量i 同時也存儲需要清除的字符的個數。真正的清除行是通過顯示16（一行的字
符數）個空格來實現的（程序清單4.7(9)、(10)）。

圖4.1 單任務清除指定行流程圖
6．在指定位置顯示字符串
如果有多個任務需要操作液晶模塊TC1602A，則使用OSLcd1602DispStr()來顯示
一個字符串。如果僅一個任務需要操作操作液晶模塊TC1602A，則使用Lcd1602DispStr()
來顯示一個字符串。OS Lcd1602DispStr()是一個宏，代碼見程序清單4.8。
程序清單4.8 多任務中在指定位置顯示字符串
#define OSLcd1602DispStr(x, y, Data)
{
OSSemPend(LCD1602_SEM, 0); (1)
Lcd1602DispStr((x), (y), (Data)); (2)
OSSemPost(LCD1602_SEM); (3)
}

程序通過在液晶模塊TC1602A 上顯示字符串行之前等待信號量（程序清單4.8(1)）
和在液晶模塊TC1602A 上顯示字符串之后發送信號量（程序清單4.8(3)）來實現對器件
的互斥操作。這樣做的原因可以參見前面的敘述。在宏中調用函數Lcd1602DispStr()在
液晶模塊TC1602A 上顯示字符串。而函數Lcd1602DispStr())就是單任務情況下在液晶
模塊TC1602A 顯示字符串的函數，所以兩者的參數相同。
函數Lcd1602DispStr()的代碼見程序清單4.4。函數Lcd1602DispStr()的流程圖
見圖4.2，該圖作了簡化。 函數Lcd1602DispStr()的參數中x，y 指示字符串開始顯示
的位置坐標，其中液晶模塊TC1602A 的左上角坐標定義為1,1。而參數Data 指向將要顯
示的字符串（以’\0’作為結束標志）。該函數會自動換行，即當第一行顯示不完整個字符串
則從第二行開始處繼續顯示；但如果第二行顯示不完則剩余的字符不再顯示。
程序清單4.9 單任務中在指定位置顯示字符串
void Lcd1602DispStr(uint8 x, uint8 y, char *Data)
{
if (y == 1) (1)
{
if (x < (16 + 1)) (2)
{
Lcd1602SendComm(LCD1602_LINE1 - 1 + x); (3)
for( ; x < (16 + 1) && *Data != '\0'; x++) (4)
{
Lcd1602SendDate(*Data++); (5)
}
if (*Data != '\0') (6)
{
x = 1; (7)
y = 2; (8)
}
}
}
if (y == 2) (9)
{
Lcd1602SendComm(LCD1602_LINE2 - 1 + x); (10)
for( ; x < (16 + 1) && *Data != '\0'; x++) (11)
{
Lcd1602SendDate(*Data++); (12)
}
}
}
函數Lcd1602DispStr()首先判斷字符串是否在第一行顯示（程序清單4.9(1)）；是否
超過行尾（ 程序清單4.9(2) ）。如果在第一行的顯示范圍內開始顯示， 函數
Lcd1602DispStr()將設置顯示開始的地址（程序清單4.9(3)）），并開始寫入顯示字符（程
序清單4.9(5)）直到行尾或字符串結束（程序清單4.9(4)）。接著判斷顯示字符串是否結束（程序清單4.9(6)）,如果沒有，重新設置顯示的開始地址為第二行（程序清單4.9(8)）
第一列（程序清單4.9(7)）。由于需要支持自動換行，函數Lcd1602DispStr()直接使用if
判斷是否在第二行顯示（程序清單4.9(9)）使字符串在第一行顯示不完時可以在第二行開
始處接著顯示。如果在第二行顯示，則也需要設置顯示開始的地址（程序清單4.9(10)）），
并接著寫入顯示字符（程序清單4.9(12)）直到行尾或字符串結束（程序清單4.9(11)）。
因為液晶模塊僅兩行，所以不需要再次判斷字符串是否顯示完畢。

圖4.2 單任務在指定位置顯示字符串流程圖

7. 在指定地址向液晶模塊寫多個字符
如果用戶需要把任意字符寫入液晶模塊TC1602A 的任意地址， 可以調用
OSLcd1602LoadC()或Lcd1602LoadC()實現。當用戶有多個任務需要操作液晶模塊
TC1602A，使用OSLcd1602LoadC()來寫多個字符。當用戶僅一個任務需要操作操作液
晶模塊TC1602A，則使用Lcd1602LoadC()來寫多個字符。OSLcd1602LoadC()是一個
宏，代碼見程序清單4.10。
程序清單4.10 多任務中在指定地址寫多個字符
#define OSLcd1602LoadC(addr, dstr, no)
{
OSSemPend(LCD1602_SEM, 0); (1)
Lcd1602LoadC ((addr), (dstr), (no)); (2)
OSSemPost(LCD1602_SEM); (3)
}
程序通過對液晶模塊TC1602A 寫字符之前等待信號量（程序清單4.10(1)）和對液
晶模塊TC1602A 寫字符之后發送信號量（程序清單4.10(3)）來實現對器件的互斥操作。
這樣做的原因可以參見4.1 節。在宏中調用函數Lcd1602LoadC()對液晶模塊TC1602A
寫字符。而函數Lcd1602LoadC()就是單任務情況下對液晶模塊TC1602A 寫字符的函數，
所以兩者的參數相同。
函數Lcd1602LoadC()的代碼見程序清單4.11。函數Lcd1602LoadC()的第一個參
數Addr 為將要寫入字符的開始地址；第二個參數Data 為指向將要寫入的字符；第三個參
數NChar 為將要寫入的字符數目。程序比較簡單，這里不再說明。
程序清單4.11 單任務中在指定地址寫多個字符
void Lcd1602LoadC(uint8 Addr, uint8 *Data, uint8 NChar)
{
Lcd1602SendComm(Addr | 0x80); // 設置寫入地址
do
{
Lcd1602SendDate(*Data++);
} while (--NChar != 0);
}
8. 驅動程序在DP-51PROC 上使用的例子
在DP-51PROC 上運行本程序后，液晶TC1602A 的第一行閃動顯示字符串"Small
RTOS51"，第二行滾動顯示另一個長字符串。（接線可以參考實驗26 上的接法）
例子的主要代碼見程序清單4.12。程序比較簡單，這里不再說明。
程序清單4.12 驅動程序使用的例子主要代碼
/*************************************************************
** 函數名稱: main

** 功能描述: 主函數，用戶程序從這里執行
** 輸 入: 無
** 輸 出: 無
** 全局變量: 無
** 調用模塊: init(),OSStart(),LCMIni(),LCMClr();
*************************************************************/
void main(void)
{
init();
Lcd1602Init();
OSStart();
}
/*************************************************************
** 函數名稱: LcdDisplay1
** 功能描述: 一個任務，在液晶第一行閃動字符串“Small RTOS51”
** 輸 入: 無
** 輸 出: 無
** 全局變量: 無
** 調用模塊: OSSemCreate(),OSLcd1602DispStr(),OSWait(),Lcd1602Clr()
*************************************************************/
void LcdDisplay1(void)
{
OSSemCreate(LCD1602_SEM, 1);
while (1)
{
OSLcd1602Clr(1); // 第一行清屏
OSWait(K_TMO, OS_TICKS_PER_SEC / 2); // 延時0.5S
OSLcd1602DispStr(4, 1, "Small RTOS51");
// 第一行顯示" Small RTOS51"
OSWait(K_TMO, (OS_TICKS_PER_SEC + 1) / 2); // 延時0.5S
}
}
/*************************************************************
** 函數名稱: LcdDisplay2
** 功能描述: 一個任務，在液晶第二行滾動顯示一個字符串
** 輸 入: 無
** 輸 出: 無
** 全局變量: 無
** 調用模塊: OSLcd1602DispStr(),OSWait()
*************************************************************/

char xdata LogoStr[] = " Hello,World! Down it from www.zlgmcu.com";
void LcdDisplay2(void)
{
uint8 *cp;
cp = LogoStr;
while(1)
{
OSLcd1602Clr(2); // 第二行清屏
OSLcd1602DispStr(1, 2, cp); // 顯示字符串
OSWait(K_TMO, OS_TICKS_PER_SEC / 4); // 延時0.25S
cp++;
if (*cp == '\0')
{
cp = LogoStr;
}
}
}
代碼的其它部分參見本書配套光盤中的源代碼。