1、實 驗 報 告實驗名稱： LCD1602液晶顯示實驗姓 名： 學 號： 指導教師： 實驗時間： 2013年6月15日 信息與通信工程學院LCD1602液晶顯示實驗1.實驗原理1.1 基本原理1.1.1 1602字符型LCD簡介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。1.1.2 1602LCD的基本參數及引腳功能 1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖1-2所示：圖1-2 1602LCD尺寸圖1.1602L

2、CD主要技術參數：顯示容量: 16×2個字符芯片工作電壓: 4.55.5V工作電流: 2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓: 5.0V字符尺寸: 2.95×4.35(W×H)mm2.引腳功能說明:1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表: 表1-3引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極1.

3、1.3 1602LCD的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表1-4所示：表1-4 控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發生存貯器地址0001字符發生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM或DDRAM）10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM讀數11讀出的數據內容1

4、602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平）讀寫操作時序如圖1-5和1-6所示：圖1-5 讀操作時序圖1-6 寫操作時序1.1.4 1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以，在執行每條指令之前，一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時，要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖1-7是1602的內部顯示地址。圖1-7 1602LCD內部顯示地址例如，第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫

5、入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1，所以實際寫入的數據應該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。在對液晶模塊的初始化中，要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態。1602液晶模塊內部的字符發生存儲器（CGROM）已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們

6、就能看到字母“A”因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如“A”。1602通過D0D7的8位數據端傳輸數據和指令。1.1.5 1602LCD的一般初始化（復位）過程延時15mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數據操作均需要檢測忙信號寫指令38H：顯示模式設置寫指令08H：顯示關閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標移動設置寫指令0CH：顯示開及光標設置1.2 任務1及其原理任務1：更改lcd上顯示的字符。通過更改wire 127:

7、0 row1_val，wire 127:0 row2_val的賦值即可，注意保證“”內的字符數包括空格共16位。1.3 任務2及其原理任務2:將“LCD1602驅動模塊”文件與“LCD1602驅動測試模塊”文件合并成為一個verilog文件。首先，新建一個頂層VerilogHDL文件，將兩個文件的輸入，內容合并，調試新的模塊，然后將管腳連接在一起，從而完成合并。1.4 任務3及其原理任務3：實現液晶屏的某一位完成09的循環變換，并且設置復位鍵，在循環過程中按下復位鍵循環可從0重新開始。完成本次的實驗想法是將“LCD1602驅動測試模塊”文件中wire 127:0 row1_val，wire 1

8、27:0 row2_val變量進行改動，將row1_val原本賦予的字符替換為一個變量，設定新的時鐘，即循環變換的間隔時間，再通過條件語句控制循環。使能鍵的控制原理是通過對循環變換的條件進行操作實現的，即當按鍵使能時循環開始，反之，則從0開始。2. 實驗流程圖09循環變換流程圖3.實驗程序3.1 任務1程序 程序更改部分：wire 127:0 row1_val = " liu wupeng " wire 127:0 row2_val = " 2009081206 "3.2 任務2程序 將測試模塊中的驅動部分，兩個文件的對應命名只留其一，合并兩文件，即以下

9、部分 / 例化LCD1602驅動 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);完整程序請參見附件：13.3 任務3程序 改動模塊：LCD1602驅動測試模塊，加重處為修改、添加部分module lcd1602_test( input CLOCK_50M, / 板載時鐘25MHz input

10、 Q_KEY, / 板載按鍵RST output 7:0 LCD1602_DATA, / LCD1602數據總線 output LCD1602_E, / LCD1602使能 output LCD1602_RS, / LCD1602指令數據選擇 output LCD1602_RW, / LCD1602讀寫選擇 output SEL0, / LCD1602讀寫選擇 output SEL1, / LCD1602讀寫選擇 output SEL2 / LCD1602讀寫選擇 input key, /使能控制鍵 );reg 127:0 row1_val; /將原本的wire型改為reg型，保證其可變wir

11、e 127:0 row2_val = " " /將第二行賦值都是空格，實驗時顯示為空reg 7:0 a; /a變化控制reg 127:0 row1_valreg 3:0 i; reg 25:0 cnt; /分頻用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;wir

12、e lcd_clk = cnt25; /分頻模塊always (a) begin row1_val7:0<=a; end /將a賦給 row1_val7:0的低8位 always (negedge key) begin if (en=0) en<=1; else en<=0; end /使能控制模塊，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; /通過條件控制語句實現09的循

13、環變換 / 例化LCD1602驅動 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.管腳分配4.1 任務2管教分配4.2 任務3管教分配5. 實驗結果5.1 任務1實驗結果 修改程序后，液

14、晶屏第一行顯示" liu wupeng "，第二行顯示" 2009081206 "。5.2 任務2實驗結果 文件合并后，顯示內容仍與原始程序相同。5.3 任務3實驗結果 液晶屏第一行最后一位可實現09的循環變換，撥動復位鍵，計數從0重新開始。6.實驗心得通過本次實驗，我了解了LCD-1602的構成及使用方法，能夠通過編程顯示字符。在完成課堂任務“實現某一位09循環變換”時，起初由于沒有掌握LCD的工作原理，出現了問題，即09快速變化，無法控制其速度，經過對程序及實驗原理的研究，最后完成了任務。FPGA實驗是鍛煉編程能力、邏輯思維能力的一門很好的課程，我現

15、在所欠缺的便是縝密的思維及查錯的能力，還望在以后實驗中提高。通過這次實驗，學到了很多東西，體會到了自己實現一個程序功能的小小喜悅，也認識到了自己只是FPGA道路上的新手，還有很多未知的知識需要學習。真正學習的歷程需要在課下多下功夫，希望通過這學期的學習自己能熟練掌握一些編程的技術，培養良好的思維模式。附件：1module hebing( input clk, / 50MHz時鐘 input rst_n, / 復位信號 input 127:0 row1_val, / 第一行字符 input 127:0 row2_val, / 第二行字符 / LCD1602 Interface output SE

16、L0, / LCD1602讀寫選擇 output SEL1, / LCD1602讀寫選擇 output SEL2, / LCD1602讀寫選擇 / LCD1602 Interface output reg 7:0 lcd_data, / 數據總線 output lcd_e, / 使能信號 output reg lcd_rs, / 指令、數據選擇 output lcd_rw / 讀、寫選擇);/ 0 (8*16-1) = 128/ 16bits -> 0123456789ABCDEF <-wire 127:0 row1_val = " liu wupeng "wi

17、re 127:0 row2_val = " 2009081206 "assign SEL0 = 1'b0; assign SEL1 = 1'b0; assign SEL2 = 1'b1; / +/ 分頻模塊 開始/ +reg 15:0 cnt; / 計數子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) = 1.31m

18、s / -/ 分頻模塊 結束/ -/ +/ LCD1602驅動模塊 開始/ +/ 格雷碼編碼：共40個狀態parameter IDLE = 8'h00;/ 寫指令，初始化parameter DISP_SET = 8'h01; / 顯示模式設置parameter DISP_OFF = 8'h03; / 顯示關閉parameter CLR_SCR = 8'h02; / 顯示清屏parameter CURSOR_SET1 = 8'h06; / 顯示光標移動設置parameter CURSOR_SET2 = 8'h07; / 顯示開及光標設置/ 顯示第一

19、行parameter ROW1_ADDR = 8'h05; / 寫第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'

20、;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;/ 顯示第二行parameter ROW2_ADDR = 8'h1C; / 寫第2行起始地址parameter ROW2_0 = 8'h14;parameter ROW

21、2_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

22、9;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; / 現態、次態/ FSM: always1always (posedge lcd_clk, negedge rst_n) if(!rst_n) current_state <= IDLE; else current_state <= next_state;/ FSM: al

23、ways2alwaysbegin case(current_state) IDLE : next_state = DISP_SET; / 寫指令，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; / 顯示第一行 ROW1_ADDR : next_state = ROW1_0; R

24、OW1_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; R

25、OW1_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; / 顯示第二行 ROW2_ADDR : next_state = ROW2_0; ROW2_0 : next_state = ROW2_1; ROW2_1 : next_state = ROW2_2; ROW2_2 : next_sta

26、te = 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_sta

27、te = 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 / 寫lcd_rs case(next

28、_state) IDLE : lcd_rs <= 0; / 寫指令，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; / 寫數據，顯示第一行 ROW1_ADDR : lcd_rs <= 0; ROW1_0 : lcd_rs <= 1; ROW1_1 : lcd_rs <= 1; ROW1_2 : lcd_rs <= 1; ROW1

29、_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

30、_F : lcd_rs <= 1; / 寫數據，顯示第二行 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_r

31、s <= 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 / 寫lcd_data case(next_state) IDLE : lcd_data <= 8'hxx; / 寫指令，初始化 DISP_SET : lcd_data <= 8'h38; DISP_OFF : lcd_data &l

32、t;= 8'h08; CLR_SCR : lcd_data <= 8'h01; CURSOR_SET1 : lcd_data <= 8'h06; CURSOR_SET2 : lcd_data <= 8'h0C; / 寫數據，顯示第一行 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