Подключение знакосинтезирующего ЖКИ к контроллеру (PIC16F628A)

В этой статье описано как подключить жидкокристаллический индикатор со знакогенератором к микроконтроллеру. Рассмотренные здесь методы и схемы подходят для подключения ЖКИ со встроенными контроллерами HD44780 (Hitachi), KS0070, KS0066 (Samsung), LC7985 (Sanyo), SED1278 (Epson) или с другими аналогичными. Эти, или совместимые с ними, контроллеры используются в большинстве выпускаемых в настоящий момент знакосинтезирующих ЖКИ, например, в таких, как ACM0802, ACM1601, ACM1602, ACM1604, ACM2002, ACM2004, ACM2402, ACM4002, ACM4004 фирмы Displaytronic, MT-10S1, MT-16S2D фирмы МЭЛТ, DV-0802, DV-16100, DV-16110, DV-16120, DV-16210, DV-16230, DV-16235, DV-16236, DV-16244, DV-16252, DV-16257, DV-16275, DV-16276, DV-20100, DV-20200, DV-20210, DV-20211, DV-20220, DV-24200, DV-40200 фирмы Data Vision, AC082A, AC161, AC162, AC164, AC202, AD202, AC204, AC242, AD242, AC402 фирмы Ampire.

Вообще, данная задача сводится к организации обмена данными между подключаемым контроллером и встроенным контроллером ЖКИ, потому что самой матрицей управляет именно встроенный контроллер. В дальнейшем, когда мы будем говорить о подключении к ЖКИ, следует понимать, что речь идет о подключении к встроенному контроллеру. Перечисленные выше контроллеры ЖКИ имеют аналогичные интерфейсы, наборы команд и распределение памяти, хотя размер встроенной ROM-памяти, последовательность команд инициализации, время выполнения команд и некоторые другие параметры могут несколько отличаться.

Итак, для начала, давайте разберемся с работой ЖКИ.

1) Интерфейс.

Обычно ЖКИ имеет 14 или 16 выводов, назначение которых представлено в таблице 1:

ТАБЛИЦА 1

номер контакта наименование описание
1 Vss GND — общий провод (земля)
2 Vdd Power supply — питание +5В
3 Vo контраст
4 RS Register select — выбор регистра
5 R/W Read/write — чтение/запись
6 E Enable — вкл/выкл передачи
7 DB0 Data bit 0
8 DB1 Data bit 1
9 DB2 Data bit 2
10 DB3 Data bit 3
11 DB4 Data bit 4
12 DB5 Data bit 5
13 DB6 Data bit 6
14 DB7 Data bit 7
15 BL+ питание подсветки
16 BL- общий провод подсветки

Таким образом, интерфейс имеет восемь информационных линий: DB7..DB0 и три управляющих: RS, R/W, E.

Линия RS определяет к какому регистру контроллера ЖКИ мы хотим обратиться, то есть какую информацию мы передаем — данные или команды.

Линия R/W определяет направление передачи данных — запись в ЖКИ или чтение из ЖКИ.

Линия E включает (когда на линии высокий уровень) или выключает (когда на линии низкий уровень) передачу информации, сформированной на остальных интерфейсных линиях.

Интерфейс работает следующим образом: сначала на интерфейсных линиях DB7…DB0, RS, R/W формируется информация, которую нужно передать, потом на некоторое время (>500 нс для f0=270 кГц) подается высокий уровень на линию E (в это время ЖКИ считывает информацию), после чего сигнал E переводится опять в состояние низкого уровня. f0 — частота, на которой работает контроллер ЖКИ. Вообще, контроллеры ЖКИ могут работать на разных частотах (у них есть выводы для подключения внешнего резонатора), но обычно используется внутренний генератор на 270 кГц.

После получения каждой порции информации контроллеру ЖКИ требуется некоторое время для ее обработки, поэтому передавать информацию подряд нельзя. После каждой посылки требуется подождать некоторое время, чтобы контроллер ЖКИ освободился. Обычно в даташите указано, какой команде сколько времени требуется для выполнения. Также, в контроллере ЖКИ предусмотрена возможность сообщить внешнему устройству о своем состоянии (BUSY/READY). То есть, при передаче данных, можно либо анализировать состояние контроллера ЖКИ и посылать следующую порцию данных, как только контроллер ЖКИ освободится, либо просто выждать время, большее, чем время выполнения операции по даташиту, после чего посылать следующую порцию данных.

Для уменьшения количества проводов от ЖКИ к внешнему устройству можно использовать не 8, а 4 информационных сигнала (DB7…DB4). Все рассматриваемые контроллеры ЖКИ допускают такую возможность. В этом случае данные передаются в два этапа (кроме первой команды инициализации): 1) передаются управляющие биты и старший полубайт посылки 2) передаются управляющие биты и младший полубайт посылки.

Первое, что нужно сделать после включения ЖКИ — это провести инициализацию. Инициализация заключается в посылке нескольких команд в определенной последовательности. Количество команд инициализации может несколько отличаться у разных контроллеров, но все же базовый набор команд для восьми- и четырехбитного интерфейсов, подходящий для большинства контроллеров, приведен ниже.

Во время инициализации лучше не анализировать флаг BUSY, а тупо ждать положенное время перед посылкой следующей команды, так как флаг начинает выставляться не сразу, а после какой-то команды (смотрите даташит).

Инициализация для восьмибитного интерфейса (f0=270 кГц)

1) включение питания

2) пауза >30 мс

3) FUNCTION SET

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 1 1 N F X X

N=0 — однострочный дисплей, N=1 — двустрочный дисплей

F=0 — шрифт 5х8, F=1 — шрифт 5х11

4) пауза >39 мкс

5) DISPLAY ON/OFF CONTROL

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 1 D C B

D=0 — дисплей выключен, D=1 — дисплей включен

C=0 — курсор выключен, C=1 — курсор включен

B=0 — мерцание выключено, B=1 — мерцание включено

6) пауза >39 мкс

7) DISPLAY CLEAR

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

8) Пауза >1.53 мс

9) ENTRY MODE SET

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 0 1 I/D SH

I/D=0 — уменьшение указателя при операции с памятью, I/D=1 — увеличение указателя при операции с памятью

SH=0 — сдвигание дисплея выключено, SH=1 — сдвигание дисплея включено

Инициализация для четырехбитного интерфейса (f0=270 кГц)

1) включение питания

2) пауза >30 мс

3) FUNCTION SET

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 1 0
0 0 N F X X

N=0 — однострочный дисплей, N=1 — двустрочный дисплей

F=0 — шрифт 5х8, F=1 — шрифт 5х11

4) пауза >39 мкс

5) DISPLAY ON/OFF CONTROL

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4
0 0 0 0 0 0
0 0 1 D C B

D=0 — дисплей выключен, D=1 — дисплей включен

C=0 — курсор выключен, C=1 — курсор включен

B=0 — мерцание выключено, B=1 — мерцание включено

6) пауза >39 мкс

7) DISPLAY CLEAR

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1

8) Пауза >1.53 мс

9) ENTRY MODE SET

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4
0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 I/D SH

I/D=0 — уменьшение указателя при операции с памятью, I/D=1 — увеличение указателя при операции с памятью

SH=0 — сдвигание дисплея выключено, SH=1 — сдвигание дисплея включено

2) Память

В ЖКИ есть 2 вида памяти: DDRAM, CGRAM (CGROM).

DDRAM — display data RAM (память дисплея) — то, что записано в этой памяти, — непосредственно отображается на дисплее. Эта память имеет следующее адресное пространство и соответственное отображение на дисплее (для дисплея 24х2):

Первая строка

Display position 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
DDRAM address 00h 01h 02h 03h 04h 05h 06h 07h 08h 09h 0Ah 0Bh 0Ch 0Dh 0Eh 0Fh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h

Вторая строка

Display position 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
DDRAM address 40h 41h 42h 43h 44h 45h 46h 47h 48h 49h 4Ah 4Bh 4Ch 4Dh 4Eh 4Fh 50h 51h 52h 53h 54h 55h 56h 57h

То есть, то, что записано в DDRAM по адресу, например, 42h, будет отображаться в третьей позиции на второй строке дисплея. Для дисплеев других размеров доступное адресное пространство DDRAM будет другим (обычно первые 40h адресов — первая строка, вторые 40h адресов — вторая строка и т.д.)

CGRAM (CGROM) — character generator RAM (ROM) — память знакогенератора. Память знакогенератора разделена на CGRAM — доступна для записи/чтения, сюда можно залить 8 своих собственных символов и CGROM — доступна только для чтения, заранее прошитые шрифты. В разных ЖКИ могут быть прошиты разные шрифты, это надо смотреть по доке или можно определить самому, организовав вывод на дисплей последовательно всех прошитых символов.

При обращении к первым шестнадцати символам знакогенератора происходит обращение к CGRAM, при обращении к символам, с номерами старше шестнадцатого — обращение к CGROM. Причем, пользовательских символов ведь всего 8, поэтому первые восемь символов знакогенератора указывают на те же области CGRAM, что и вторые восемь символов.

Иногда, в CGROM могут быть прошиты не все символы, начиная с семнадцатого, а, например, начиная с номера 21h, а при обращении к символам от 10h до 21h на дисплей выводится всякий мусор. Это зависит от прошивки.

Для вывода на экран какого-либо символа, необходимо выполнить следующие действия:

1) установить курсор командой "set DDRAM address" в ту позицию, куда мы хотели бы вывести символ (информационные биты указывают адрес DDRAM, соответствующий выбранной позиции)

SET DDRAM ADDRESS (AC6…AC0 — адрес устанавливаемой позиции курсора в памяти дисплея)

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0

2) вывести символ на экран командой "write data to RAM", при этом информационные биты указывают на номер символа, выводимого из CGRAM/CGROM.

WRITE DATA TO RAM (A7..A0 — номер символа, выводимого из памяти знакогенератора)

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
1 0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

Полный список команд для работы с ЖКИ и время их выполнения можно узнать, скачав даташит на любой из рассматриваемых ЖКИ-контроллеров (все они имеют одинаковые наборы команд).

Разобравшись с работой ЖКИ, вернемся к вопросу его подключения к микроконтроллеру. В качестве примера возьмем контроллер PIC16F628A. Ниже показаны примеры схем подключения для восьмибитного и четырехбитного интерфейсов. Подключение подсветки на схемах не показано, поскольку полярность подключения подсветки, иногда, определяется перемычками на плате ЖКИ.

Схема подключения ЖК-индикатора (8-битный интерфейс) Схема подключения ЖК-индикатора (4-битный интерфейс)

Вот и всё! Для того, чтобы схемы заработали, осталось только залить в микроконтроллер программу, реализующую обмен данными с ЖК-индикатором.

Пример готового девайса (8-битный интерфейс, ЖКИ — PM1623):

подключение ЖКИ к контроллеру, фото

Примеры программ и готовые прошивки:

просто вывод текста

заливка в CGRAM пользовательских символов и вывод их на экран

Скачать печатную плату (AutoCAD2000i) Эта плата разведена под использование SMD компонентов. Если вы будете использовать другие компоненты, то плату придется переделывать.

Добавить комментарий