Введение

При работе с платами Arduino иногда нужно выводить какие-либо данные. Если устройство подключено к компьютеру, то вывести их довольно тривиально. В случае же автономного устройства нам на помощь придут ЖК-модули. Наиболее часто используются контроллеры HD44780 монохромных жидкокристаллических знакосинтезирующих дисплеев с параллельным 4- или 8-битным интерфейсом. Особенно популярны китайские платы LCD 1602.

Экраны предоставляют только возможность вывода монохромного текста. Существуют варианты дисплеев с подсветкой и без.

Интерфейс

Подача питания подсветки может различаться от модели к модели в зависимости от её типа. Обычно подсветка питается от 5 вольт, токоограничительный резистор (50-100 Ом) обычно обязателен.

Дисплей может работать в 4- или 8-битном режимах. В первом случае контакты с седьмого по десятый не используются, а данные передаются только через 11-14 контакты, по четыре бита за такт (старший полубайт, затем младший полубайт).

Подключение к Arduino

На рисунке а) представленном ниже приведена схема включения контроллера с 8-ми разрядной условной микро-ЭВМ. Восмиразрядный двунаправленный порт PA0...PA7 подключен к шине DB0...DB7 ЖКИ модуля. К трехразрядному порту PB0...PB2 подключены управляющие сигналы E, RS,R/W. На рисунке б) контроллер подключен к этой же микро-ЭВМ в четырехразрядном режиме, при этом используются старшие адреса шины данных DB4...DB7.

Классическая схема подключения, представленная в официальной документации:

Однако, в этой схеме по какой-то причине не подключена подсветка, без которой изображение на дисплее выглядит тускло, поэтому обычно ее необходимо подключить:

Кстати, обычно дисплеи имеют режим самотестирования, который можно включить, подсоединив контакты:

• 1 — Vss, земля ⇨ GND
• 2 — Vdd, питание ⇨ +5 В
• 3 — Vo, управление контрастностью напряжением ⇨ выход потенциометра
• 15 — A, питание для подсветки ⇨ +5 В
• 16 — K, земля для подсветки ⇨ GND

Верхний ряд символов должен полностью заполниться темными прямоугольниками.

Описание функций В модуль ЖК-диспля встроен в контроллер LSI, который имеет два 8-разрядных регистра: регистр команд (IR - instruction register) и регистр данных (DR - data register). Регистр IR хранит коды инструкций, такие как очистка экрана, сдвиг курсора, адресную информацию для видеопамяти (DDRAM) и ОЗУ знакогенератора (CGRAM). Регистр DR служит для временного хранения данных, которые должны быть записаны или считаны в видеопамять или ОЗУ знакогенератора. Линия RS определяет какой из регистров выбран: если RS=0, то адресуется регистр команд, иначе RS=1, то адресуется регистр данных.

Флаг занятости (BF - Busy Flag)

Когда флаг занятости равен 1, контроллер находится в режиме выполнения внутренних операций и следующая инструкция не будет принята. Когда RS = 0 и R / W = 1, флаг занятости выводится DB7. Следующая команда должна быть передана, только после проверки, что флаг занятости равен 0.

Счетчик адреса памяти (AC - Adress Counter)

Счетчик адреса памяти (AC) назначает адреса для видеопамяти(DDRAM) или ОЗУ знакогенератора (CGRAM).

Видеопамять (DDRAM - Dispay Data RAM)

Видеопамять служит для хранения кодов отображаемых на экране символов. Индикатор содержит ОЗУ размером 80 байтов (знаков) по адресам 0h–27h и 40h–67h для хранения данных (DDRAM), выводимых на ЖКИ. Порядок символов в DDRAM соответствует порядку их отображения. Адреса отображаемых на индикаторе символов распределены следующим образом:

ПЗУ знакогенератора (CGROM - Character Generator ROM)

ПЗУ знакогенератора содержит наборы символов 5x8 точек или 5x11 точек в 8-битных кодах. Причем символы 5x8 могут быть закодированы на двух страницах. Контроллеры, устанавливаемые на ЖКИ-модули, могут иметь различные наборы символов, это может зависеть как от производителя контроллера, так и от модификации данной конкретной модели.

Кроме того, есть и различные варианты наборов с русским буквами. Наиболее популярный набор показан ниже:

ОЗУ знакогенератора Character Generator RAM (CGRAM)

Индикатор содержит память (64 байта) для хранения изображений восьми символов формата 5x8 или четырех формата 5x11, программируемых пользователем (CGRAM). Адреса строк изображений этих символов не зависят от адресов выводимых символов (расположены в отдельном адресном пространстве) и занимают адреса от 0h до 3Fh. Каждый символ занимает 8 байтов (0h–7h, 8h–Fh, 10h–17h, ..., 30h–37h, 38h–3Fh). Нумерация байтов идет в порядке отображения на модуле сверху вниз (первый байт самый верхний, восьмой байт самый нижний). Последняя, восьмая строка используется также для отображения курсора (если выбран курсор в виде подчеркивания). В каждом байте используются только 5 младших битов (4, 3, 2, 1, 0), старшие 3 бита (7, 6, 5) могут быть любые, на отображение они не влияют. Бит 4 соответствует левому столбцу матрицы символа, бит 0 — правому столбцу символа.

Программирование контроллера

Программная инициализация контроллера

Программная инициализация в режиме 8-разрядного интерфейса

Программная инициализация в режиме 4-разрядного интерфейса

Для более полной информации обратитесь у спецификации вашего алфавитно-цифрового индицирующего ЖК-модуля.

Смотрите также:

Спецификация на контроллер ЖКИ An6866

Русское описание контроллера HD44780

Описание контроллера HD44780U на английском

Спецификация на ЖКИ МТ–16S2H

Эмулятор ЖКИ на базе контроллера HD44780