Wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
P R O J E K T Y
Wyświetlacz LCD
z interfejsem szeregowym
kit AVT-375
Rosnąca popularnośĘ
miniaturowych
mikrokontrolerÛw powoduje, Å‚e
poczÄ…tkujÄ…cy konstruktorzy
napotykajÄ… podczas
realizowania na nich projektu
na szereg trudności. Jedną
Spotykane na rynku popularne 8-bitowej, dostÍpnej na zÅ‚Ä…czu
z najpowałniejszych jest
wyÅ›wietlacze alfanumeryczne LCD krawÍdziowym wyÅ›wietlacza LCD.
ograniczona liczba
majÄ… nie tylko unormowane wy- Wersja 4-bitowa czyni to poÅ‚Ûw-
wyprowadzeÒ, co czÍsto
miary, ale - co jest znacznie dla kami bajtÛw, najpierw starsza tet-
utrudnia lub wrÍcz
elektronika wałniejsze - ten sam rada, potem młodsza.
uniemołliwia wykonanie
interfejs rÛwnolegÅ‚y. WadÄ… tego W obydwu przypadkach sÄ…
zamierzonych zadaÒ.
interfejsu jest duła liczba wyko- jednak nieodzowne trzy sygnały
O tym, w jaki sposÛb rzystywanych linii I/O, skutecznie kontroli wspÛÅ‚pracy:
zniechÍcajÄ…ca do stosowania tych - RS - sygnaÅ‚ wyboru rejestru,
moÅ‚na ìoszczÍdnieî podÅ‚Ä…czyĘ
wyÅ›wietlaczy w maÅ‚ych systemach z ktÛrego dane bÍdÄ… pobierane,
do mikrokontrolera
mikroprocesorowych, a szczegÛl- albo do ktÛrego bÍdÄ… trafiaĘ:
wyświetlacz alfanumeryczny
nie tam, gdzie mikrokontroler z 16 RS=0 oznacza wybÛr rejestru
LCD piszemy w artykule.
liniami I/O jest szczytem ìrozpa- rozkazowego, RS=1 to wybÛr
saniaî i kaÅ‚da linia jest cenna. rejestru pamiÍci RAM;
Proponujemy zatem Ûw interfejs - R/W - sygnaÅ‚ kieruneku przesy-
rÛwnolegÅ‚y zastÄ…piĘ interfejsem Å‚ania danych: R/W=0 oznacza
szeregowym. zapis do wyświetlacza, R/W=1
Interfejs rÛwnolegÅ‚y stosowany oznacza odczyt z wyÅ›wietlacza;
w wyświetlaczach alfanumerycz- - E - sygnał zezwolenia na wy-
nych LCD został opracowany konanie operacji.
przez firmÍ Hitachi. Specjalizowa- Z tego wynika, Å‚e minimalna
ne procesory, sterujące wyświet- liczba linii potrzebnych do za-
laniem segmentÛw, zapewniajÄ… pewnienia wspÛÅ‚pracy z wyÅ›wiet-
wiele sposobÛw obrÛbki wyÅ›wiet- laczem LCD wynosi 7. Jest to
lanego tekstu, m.in. czyszczenie duło, jeśli mamy do dyspozycji
ekranu, sprowadzanie kursora do mikrokontroler z wolnymi kilko-
pozycji zerowej, wyłączanie/włą- ma liniami I/O.
czanie treści całego kranu, ope- Ponadto, czy rzeczywiście po-
racje na kursorze, przesuwanie trzebujemy pełnej szybkości prze-
tekstu. syłania informacji na ekran (we-
Interfejs rÛw- dÅ‚ug katalogu 120µs na jeden
nolegÅ‚y wystÍpuje znak), ktÛrej treśĘ jest realnie
w dwÛch odmia- zauwaÅ‚alna dopiero po kilkuset
nach: 4-bitowej milisekundach?
i 8-bitowej. Spo- Spowolnimy zatem transfer in-
sÛb wyboru wers- formacji stosujÄ…c interfejs szerego-
ji magistrali jest wy. NiewÄ…tpliwÄ… zaletÄ… interfejsu
programowy. Wer- szeregowego jest niezbÍdna, w naj-
sja 8-bitowa po- lepszym razie, jedna linia danych.
zwala przesyÅ‚aĘ Aby zapewniĘ minimalnÄ… kontrolÍ
dane i rozkazy na transmisji dodaje siÍ jeszcze dwie
peÅ‚nej magistrali linie stanu i rozdziela liniÍ da-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 2/98
41
Wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
nych na liniÍ danych odbieranych CaÅ‚a transmisja odbywa siÍ przy
i liniÍ danych nadawanych. CaÅ‚y, udziale sygnaÅ‚Ûw sterujÄ…cych: RS,
WYKAZ ELEMENTÓW
dośĘ prosty, interfejs szeregowy R/W, E.
Rezystory
moÅ‚e wiÍc mieĘ cztery linie. W czasie tworzenia oprogramo-
R1: 47k&!
W ten sposÛb, w stosunku do roz- wania naleÅ‚y pamiÍtaĘ o pewnych
PR1: 5k&!
wiÄ…zania proponowanego przez rÛÅ‚nicach pomiÍdzy odczytem
producenta wskaünikÛw LCD od- z wyÅ›wietlacza, a zapisem do nie- Kondensatory
zyskujemy trzy linie, ktÛre na go. Kiedy dane majÄ… byĘ przeka- C1, C5: 100nF
pewno w małym systemie mikro- zane do wyświetlacza, faktyczny
C2, C3: 20pF
procesorowym zostanÄ… zastosowa- zapis rozpoczyna siÍ od wykrycia
C4: 22µF/25V
ne do innych, znacznie wałniej- opadającego zbocza sygnału E.
C6, C7, C8, C9: 22µF/10V
szych celÛw. Odczyt danych z wyÅ›wietlacza
Półprzewodniki
jest mołliwy tylko wtedy, gdy
IC1: PIC16C54 (zaprogramowany)
WspÛÅ‚praca LCD <-> E=1.
IC2: MAX232 (lub podobny)
mikroprocesor
Różne
Jak zostało wspomniane wyłej, Opis układu
X1: kwarc 4MHz
interfejs rÛwnolegÅ‚y moÅ‚e byĘ 8- Do wykonania prostego inter-
albo 4-bitowy. Interfejs 8-bitowy fejsu szeregowego wykorzystamy
z gÛry odrzucamy, poniewaÅ‚ wy- mikrokontroler PIC16C54.  w zegarowym z generatora kwar-
korzystuje Å‚Ä…cznie 11 linii, zain- procesorek bÍdzie zapewniaĘ od- cowego o czÍstotliwoÅ›ci 4MHz,
teresujemy siÍ natomiast interfej- biÛr danych i ich przesÅ‚anie do w ten sposÛb jest zapewniona dob-
sem czterobitowym. wyświetlacza LCD. Przykład ta- ra stabilnośĘ transmisji w czasie
WspÛÅ‚praca pomiÍdzy sterow- kiego rozwiÄ…zania przedstawiono odbioru informacji z portu szere-
nikiem wyświetlacza i mikrokon- na rys. 2. gowego.
trolerem opiera siÍ na 8-bitowym ZÅ‚Ä…cze W1 symbolizuje zÅ‚Ä…cze Port szeregowy tworzÄ…
sÅ‚owie. OÅ›miobitowe sÄ… zarÛwno krawÍdziowe wskaünika. Z rys. cztery linie portu PB.
kody wyÅ›wietlanych znakÛw, jak 2 wynika, Å‚e transmisja pomiÍdzy W tej wersji oprog-
i rozkazy. SiÅ‚Ä… rzeczy w czterobi- mikrokontrolerem IC1 a wskaüni- ramowania wy-
towym interfejsie bajt bÍdzie dzie- kiem W1 odbywa siÍ wedÅ‚ug stÍpuje
lony na dwie czÍÅ›ci, zwane tet- czterobitowego formatu: do czte-
radami. RozrÛÅ‚nia siÍ bardziej rech najstarszych linii portu PB
znaczącą (starszą) i mniej znaczącą mikrokontrolera są dołączone czte-
(mÅ‚odszÄ…) tetradÍ. ry najstarsze linie danych
Linie danych w interfejsie czte- wskaünika. Z kolei trzy naj-
robitowym zostały przypisane do młodsze linie portu PB
linii DB4..DB7 wyświetlacza LCD, obsługują trzy linie
a pozostaÅ‚e linie, czyli DB0..DB3, kontroli wspÛÅ‚-
nie biorą udziału w transmisji. pracy.
SzczegÛÅ‚y sÄ… widoczne na rys. 1. Mikro-
Transmisja przebiega w dwÛch kontroler
cyklach: najpierw jest przesyłana jest taktowa-
starsza tetrada, a potem młodsza. ny sygnałem
tylko linia
RXD, a pozosta-
łe linie mogą byĘ
zastosowane do innych
celÛw.
Układ IC2 jest dwukierunko-
wym konwerterem poziomÛw ze
standardu TTL na standard inter-
fejsu RS-232C, przewidujÄ…cego na-
piÍcia +10V i -10V.
Oprogramowanie
W czasie pisania programu, au-
tor skorzystał z firmowych
procedur obsługi portu szeregowe-
go, zawartych w nocie aplikacyj-
nej AN593. W czasie badania
Rys. 2. Schemat elektryczny układu.
Elektronika Praktyczna 2/98
42
Wyświetlacz LCD z interfejsem szeregowym
- SetLines - pro- szeregowego komputera oraz masy
cedura przesyÅ‚a- obu urzÄ…dzeÒ.
jąca starszą tetra- Mirosław Lach, AVT
dÍ na linie da- [e-mail]
Rys. 3. Format przesyłanej ramki.
nych wyświet-
lacza, Literatura
przydatności tych procedur oka- - ZapDan - procedura zapisu da- 1. Nota aplikacyjna firmy Micro-
zaÅ‚o siÍ, Å‚e trzeba je nieco zmo- nej do wyÅ›wietlacza, chip AN593, dostÍpna takÅ‚e w In-
dyfikowaĘ. - ZapRozk - podprogram zapisu ternecie, pod adresem http://
Oprogramowanie skÅ‚ada siÍ rozkazu do wyÅ›wietlacza, www.microchip.com
z dwÛch grup procedur: procedur - liczne podprogramy wydawania 2. Teoria zÅ‚Ä…cza RS-232, Zeszyt USKA
obsÅ‚ugi portu szeregowego i pro- poleceÒ wyÅ›wietlaczowi. mikroprocesory, pamiÍci nr 1/94.
cedur wspÛÅ‚pracy ze wyÅ›wietla- Dostarczono tablicÍ definicyjnÄ…
czem LCD. polskich znakÛw diakrytycznych, Oprogramowanie sÅ‚uÅ‚Ä…ce do
Autor przyjął, łe oprogramo- chociał w tej wersji oprogramo- testowania opisanego w artykule
wanie powinno sprawiaĘ wraÅ‚e- wania nie jest wykorzystywana. wskaünika oraz kod ürÛdÅ‚owy pro-
nie ìprawie przezroczystegoî Skorzystano w tym celu z moÅ‚li- gramu dla IC1 sÄ… dostÍpne w In-
z punktu widzenia sygnaÅ‚Ûw ste- woÅ›ci kontrolera wyÅ›wietlacza do ternecie pod adresem:
rujÄ…cych wyÅ›wietlaczem. PrzyjÍto definiowania wÅ‚asnych oÅ›miu zna- http://www.avt.com.pl/avt/ep/
staÅ‚Ä… prÍdkośĘ transmisji, wyno- kÛw. Wskutek szczupÅ‚oÅ›ci miejsca download.htm
szÄ…cÄ… 9600 bitÛw na sekundÍ. w pamiÍci wskaünika zdecydowa-
Transmisja jest asynchroniczna, no siÍ tylko na litery wielkie.
o dÅ‚ugoÅ›ci sÅ‚owa 8 bitÛw, zakoÒ-
czona jednym bitem stopu, pier- Montał układu
wszym przesyłanym bitem jest bit Konstrukcyjnie układ zrealizo-
najstarszy. wano w postaci ìkanapkiî skÅ‚a-
Do portu szeregowego sÄ… wy- dajÄ…cej siÍ z pÅ‚ytki mikrokontro-
syłane kody odpowiednich rozka- lera i płytki typowego wyświetla-
zÛw i danych w sposÛb podobny, cza LCD 2x16 znakÛw. MontaÅ‚
jakby to był wyświetlacz LCD. zaczynamy od płytki mikrokont-
Format takiej ìramkiî przed- rolera (rozmieszczenie elementÛw
stawiono na rys. 3. na rys. 4, a układ ściełek na
Ramka skÅ‚ada siÍ z czte- wkÅ‚adce wewnÄ…trz numeru). Ko-
rech bajtÛw. Pierwsze lejnośĘ montaÅ‚u podzespoÅ‚Ûw jest
dwa bajty stanowiÄ… bajty dowolna. Po zamontowaniu
synchronizujÄ…ce, dwa na- wszystkich podzespoÅ‚Ûw na pÅ‚yt-
stÍpne zawierajÄ… wÅ‚aÅ›ci- ce mikrokontrolera, skrÍcamy obie
wÄ… informacjÍ. W bajcie pÅ‚ytki za pomocÄ… czterech Å›rubek
trzecim przesyłany jest stan M2,5x16, nawlekając na nie tu-
linii RS i R/W, a w bajcie ostat- lejki dystansowe, albo nakrÍcajÄ…c
nim znajduje siÍ dana albo roz- dwie, trzy nakrÍtki. SkrÍcamy
kaz. W zaleÅ‚noÅ›ci od stanu linii obie pÅ‚ytki w taki sposÛb, aby
RS i R/W mikrokontroler pode- zÅ‚Ä…cza krawÍdziowe pokryÅ‚y siÍ
jmuje decyzjÍ o interpretacji ode- ze sobÄ…. Potem naleÅ‚y oba te
branej ramki. złącza zewrzeĘ za pomocą sreb-
Na uwagÍ zasÅ‚ugujÄ… procedury rzanki.
wspÛÅ‚pracy wyÅ›wietlacza LCD NaleÅ‚y zwrÛciĘ uwagÍ, Å‚e
z mikroprocesorem, a naleÅ‚Ä… do ukÅ‚ad nie ma wewnÍtrznego sta-
nich: bilizatora napiÍcia i do urucho-
mienia bÍdzie
wymagał stabili-
zowanego napiÍ-
cia 5V. Po pod-
łączeniu układu
do zasilania
mołna go spraw-
dziĘ korzystając
z aplikacji napi-
sanej specjalnie
do tego celu.
Przedtem naleły
poÅ‚Ä…czyĘ liniÍ
RXD z liniÄ… TXD
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce
wybranego portu
drukowanej.
Elektronika Praktyczna 2/98
43