seminarska naloga -...

Šolski center Ptuj

Poklicna in tehniška elektro šola

Seminarska naloga

Ptuj, april 1999 Milan Bukšek

3

Šolski center Ptuj


Seminarska naloga

Ptuj, april 1999 Milan Bukšek

4

Šolski center Ptuj


Seminarska naloga

Prikazovalniki na tekoèe kristale( LCD prikazovalniki )

Kandidat : Milan Bukšek

VIP Elektrotehnik elektronik

Mentor : Rudolf Weinzerl, univ. dipl. ing. el.

Ptuj, april 1999

5

Navodila za uporabo prikazovalnikov

6

VSEBINA

1. UVOD……………………………………………………………………………………………...8

1.1. Nekaj primerov uporabe LCD prikazovalnikov………………………………………11

1.2. Karakteristièni podatki nekaterih LCD prikazovalnikov……………………………..15

2. DELO Z LCD DISPLEJI s kontrolerjem HD44780…………………………………………..31

2.1. Kontroler HD44780…………………………………………………………………...31

2.1.1. Karakteristike LCD prikazovalnikov s kontrolerjem HD44780………32

2.1.2. LCD moduli z vezjem HD44780……………………………………...32

2.1.3. Registri………………………………………………………………...33

2.1.4. Busy flag (BF)………………………………………………………...33

2.1.5. Naslovni š tevec (AC)………………………………………………….35

2.1.6. Èasovno vezje…………………………………………………………35

2.1.7. Podatkovni RAM (DD RAM)………………………………………...35

2.1.8. Karakter generator ROM (CG ROM)…………………………………37

2.1.9. Karakter generator RAM (CG RAM)…………………………………37

2.1.10. Vezje za pogon displeja……………………………………………….37

2.2. Prikljuèitev LCD modula na mikroprocesor (µP)…………………………………….40

2.2.1. Inicializacija…………………………………………………………...43

2.2.2. Programiranje…………………………………………………………45

2.2.3. Opis inš trukcij…………………………………………………………46

2.3. Prikazovalniki na tekoèe kristale š e malo drugaèe……………………………………50

2.3.1. Za zaèetek tehnièni podatki…………………………………………...51

2.3.2. Prikljuèevanje…………………………………………………………51

2.4. Princip delovanja LCD prikazovalnikov……………………………………………...53

2.5. Rezultat seminarske naloge…………………………………………………………...55

2.5.1. Stikalni naèrt…………………………………………………………..55

2.5.2. Diagram poteka programa…………………………………………….58

2.5.3. Program………………………………………………………………..59

2.5.4. Opis prikljuèevanja mikrokontrolerja in LCD prikazovalnika………..64

7

3. ATMEL 89C2051………………………………………………………………………………..65

3.1. Glavne znaèilnosti mikrokontrolerja………………………………………………….65

3.2. Opis prikljuèkov mikrokontrolerja……………………………………………………66

3.3. Èasovniki / š tevci……………………………………………………………………..69

4. C JEZIK………………………………………………………………………………………….69

4.1. Opis uporabljenih ukazov C jezika…………………………………………………...69

5. PREVAJALNIK…………………………………………………………………………………73

6. PROGRAMATOR PG302

ZA PROGRAMIRANJE ÈLANOV DRUŽINE 80C51 IN AVR…………………………….74

6.1. Elektronika……………………………………………………………………………75

6.1.1. Elektrièna shema………………………………………………………75

6.1.2. Gradnja in umerjanje………………………………………………….76

6.1.3. Izdelava serijskega kabla za povezavo s PC in napajalnega kabla……77

6.1.4. ISP (In-System-Programming) – programiranje mikrokontrolerjev v

ciljnem sistemu………………………………………………………..78

6.2. Programska oprema…………………………………………………………………...78

6.2.1. Nameš èanje programa v PC…………………………………………...78

6.2.2. Nastavitve programa (Setup)………………………………………….79

6.2.3. Programiranje…………………………………………………………80

7. ZAKLJUÈEK……………………………………………………………………………………82

Uporabljena literatura…………………………………………………………………………….82

8

1. UVOD

Prikazovalniki na tekoèe kristale se uporabljajo že dalj èasa. Proizvaja jih veè proizvajalcev v

množici oblik in dimenzij, od najmanjš ih pa do pravih zaslonov. Raznolikost ponudbe, sprejemljiva

cena in majhna poraba so prednosti, ki so jih izkoristili mnogi projektanti elektronskih naprav in

danes lahko najdemo LCD displeje v š tevilnih napravah od telefonov, telefaksov, ur pa do merilnih

instrumentov itd.

V zadnjem èasu je tudi v domaèih trgovinah možno najti LCD prikazovalnike raznih dimenzij

in sprejemljivih cen, tako da so postali dostopnejš i tudi doma. Zato bodo elektroniki gotovo veèkrat

segli po njih, bodisi za profesionalno uporabo ali pa za hobby.

Kot smo že omenili, proizvajalci izdelujejo LCD prikazovalnike, ki se razlikujejo po:

• obliki

• dimenziji oz. velikosti

• š tevilu prikaznih vrstic

• š tevilu in obliki prikazanih znakov

Primeri:

9

• napajanju (razlièni tipi prikazovalnikov se napajajo z razliènimi napetostmi)

• naèinu prikazovanja (npr. navadni-sploš ni, grafièni, barvni prikazovalnik)

Primeri:

- navaden-sploš ni prikazovalnik

- grafièni prikazovalnik

- barvni prikazovalnik

10

• vrsti tekoèih kristalov (npr. TN, NTN, STN)

• vidljivosti pod razliènimi zornimi koti (npr. TN, NTN, STN)

- TN tekoèi kristali: tukaj vidni kot znaš a 40° pri gledanju iz vodoravne lege navzgor

- NTN tekoèi kristali: tukaj vidni kot znaš a 35° pri gledanju iz vodoravne lege navzgor in

35° pri gledanju iz vodoravne lege navzdol oz. celoten kot znaš a 70°

- STN tekoèi kristali: tukaj vidni kot znaš a pri gledanju iz vodoravne lege 25° navzgor in

50° navzdol oz. celoten kot znaš a 75°

• tem, ali ima kontrolno vezje (kontroler) ali ne

• po š tevilu bit-ov kontrolerja oz.vrsti naslavljanja (4-bitno, 8-bitno) itd.

Kateri prikazovalnik bomo uporabili, pa je odvisno od namena uporabe prikazovalnika oz. od

namena uporabe naprave, v katero bo prikazovalnik vgrajen.

11

1.1. Nekaj primerov uporabe LCD prikazovalnikov:

- (brezžiène-radijske) elektronske vremenske naprave (merjenje temperature, vlage, rose, zraènega

pritiska, hitrosti vetra, smeri vetra, nivoja padavin in èasa)

- roène, stenske in namizne ure, š toparice, kolesarski raèunalniki

12

- audio in video tehnika (CD playerji, avtoradio,daljinski upravljalec,…)

- pisarniš ka oprema (kalkulatorji, databanki, monitorji za osebne raèunalnike,…)

13

- komunikacijska tehnika (roène radijske CB postaje, prenosne radijske postaje,…)

- navigacijska tehnika (GPS sistemi, elektronski kompas,…)

14

- merilna tehnika

15

1.2. Karakteristièni podatki nekaterih LCD prikazovalnikov

Tabela 1: Grafièni LCD prikazovalniki

Obseg Model Obseg Celotna Vidna Velikost Trajanje Napajanje Polarizatortoèk prikaz. znakov velikost površina toèke periode

32*120 LM51 4*20 152*56*15 90*32 0,65*0,75 1/32 +5/-5 DAS5V764*120 LM53 8*20 124*64*15 70,5*39,5 0,48*0,48 1/32 +5/-5 DAS5V764*240 LM54 8*40 180*75*15 132*39 0,48*0,48 1/32 +5/-5 DAS5V7

LM83 8*40 180*75*15 132*39 0,48*0,48 1/64 +5/-10 DAS5V764*480 LM95 8*80 290*73*12 246*38 0,45*0,45 1/64 +5/-12 DAS5V14128*256 LM56 16*40 200*110*12 128*66,5 0,43*0,43 1/64 +5/-12 DAS5V14

LM656 16*40 211*110*15 128*66,5 0,43*0,43 1/64 +5/-12 DAS12F06128*480 LM57 16*80 290*110*12 237*67 0,43*0,43 1/64 +5/-12 DAS5V12200*320 LM650 25*40 166*110*16 125*79 0,33*0,33 1/200 +5/-20 DAS12F06200*640 LM89 25*80 270*130*12 247*95 0,34*0,40 1/100 +5/-12

LM91 25*80 265*200*12 215*160 0,28*0,73 1/100 +5/-15 DAS5V11LM205 25*80 270*110*12 240*79 0,33*0,33 1/200 +5/-20 DAS5V11

25*80 215*163 1/200 DAS5V1125*80 240*79 1/200 DAS12F0625*80 215*163 1/200 DAS12F0625*80 215*163 1/200 DAS12F06

LM213 270*210*14,5 0,33*0,386 +5/-22LM218 254*170*13 0,27*0,27 +5/-22LM638 265*170*15 0,27*0,27 +5/-22LM643 281*210*16 0,33*0,386 +5/-22LM858 263*170*18 0,27*0,27 +5/-23LM853 281*210*18 0,33*0,386 +5/-23

480*640 60*80 220*166 1/240 DAS5V1660*80 220*166 1/240 DAS12F0660*80 271*204*18 220*166 0,30*0,30 1/240 +5/+35 DAS12F06

Vse mere so v milimetrih

Tabela 2: Barvni LCD prikazovalniki

Obseg Model Obseg Celotna Vidna Velikost Trajanje Napajanjetoèk prikaz. znakov velikost površina toèke periode

200*640 LM8310 25*80 292*199*30 218*138 0,09*0,64 - +7/+38400*640 LM8308 50*80 292*199*30 218*138 0,09*0,31 - +7/+38480*640 LM8309 60*80 292*227*30 218*165 0,09*0,31 1/400 -

Vse mere so v milimetrih

16

Tabela 3: TN+NTN prikazovalniki

Vrsta Model Višina Trajanje Podroèje Celotnaprikaz. prikaz. periode vidljivosti

viš.*dol. (mm) viš.*dol.*šir.(mm)

LM65 4,51 35,0*15,0 58,0*32,0*12,0LM12 5,8 1/11 63,5*15,8 85,0*36,0*12,0LM61 5,8 1/8 64,5*13,8 80,0*36,0*12,0LM67* 6,6 1/16 64,5*13,8 80,0*36,0*12,0LM71 8,01 1/16 99,0*13,0 115,0*35,0*10,0

LM107* 5,55 1/16 63,5*13,8 85,0*36,0*13,5LM108 4,51 1/16 57,0*10,0 82,5*23,0*10,0LM2012 4,85 1/11 63,5*13,8 85,0*36,0*9,6LM2015 5,95 1/8 64,5*13,8 80,0*36,0*11,0LM2020 5,95 1/16 64,5*13,8 80,0*36,0*11,0

1*16

LM2128 8,06 1/16 99,0*13,0 122,2*33,2*11,0LM68 3,8 1/8 63,3*13,8 80,0*36,0*12,0

LM105 4,5 1/16 64,5*13,8 80,0*36,0*10,01*20

LM106 5,9 1/16 99,0*13,0 115,0*35,0*10,01*24 LM13 7,96 1/11 93,5*15,8 118,0*36,0*13,0

LM109 8,45 1/11 141,2*16,8 174,5*31,0*14,01*32 LM2132 5,8 1/11 123,5*16,5 174,5*31,0*11,2

LM14 7,96 1/11 154,5*15,8 182,0*33,5*13,01*40 LM2131 5,8 1/11 152,2*16,5 182,0*33,6*11,21*80 LM18 3,31 1/8 207,0*16,0 264,0*50,0*15,02*8 LM70* 3,8 1/16 35,0*15,0 58,0*32,0*12,0

LM22* 5,81 1/16 63,5*15,8 85,0*36,0*12,0LM66* 4,85 1/16 61,0*15,8 84,0*44,0*15,0

LM2016 4,85 1/16 61,0*16,0 84,0*44,0*11,0LM2022 4,85 1/16 63,5*15,8 85,0*36,0*10,3

2*16

LM2230 8,06 1/16 99,0*24,0 122,0*44,0*12,0LM69* 4,85 1/16 83,0*18,6 116,0*37,0*13,0

2*20 LM2215 5,55 1/16 82,8*18,5 116,2*44,2*11,0LM23* 4,51 1/16 93,5*15,8 118,0*36,0*13,0

2*24 LM2227 4,8 1/16 93,5*15,8 118,0*36,0*11,0LM110* 5,1 1/16 141,2*16,8 174,5*31,0*14,0

2*32 LM2017 5,1 1/16 141,2*16,7 174,5*31,0*11,2LM24* 4,45 1/16 154,5*15,8 182,0*33,5*13,0

LM2218 5,55 1/16 152,2*16,5 182,0*33,6*11,22*40

LM2402 4,59 1/16 130,8*13,2 149,4*27,0*8,12*80 LM28* 3,31 1/8 207,0*16,0 264,0*50,0*15,0

LM73* 4,15 1/16 61,8*25,2 87,0*60,0*14,04*16 LM2433 4,75 1/16 61,8*25,2 87,0*60,0*11,0

LM2434 4,75 1/16 76,0*25,5 98,8*60,2*11,04*20 LM2043 4,016 1/16 58,6*21,0 77,0*47,0*11,5

LM44* 4,85 1/16 160,0*34,0 215,0*60,0*17,54*40 LM2457 4,89 1/16 147,0*29,5 190,0*54,0*11,04*80 LM48* 4,15 1/16 227,0*33,0 290,0*88,0*15,0

17

Tabela 4: Mehaniène dimenzije TN+NTN prikazovalnikov

Vrsta Model A B C D E F G H J K L M N P Q R S T U V W Poz.prikaz. prikaz. (φφ) pin-a

1*8 LM65 6 53 2,5 45 27,8 35 4,1 11,5 32 27 2,5 28,6 6 5 13,5 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

LM12 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28 7,88 8,7 13,6 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

LM61 80 75 2,5 73,5 58,7 64,5 2,9 8,3 36 31 2,5 27 5,5 8,7 13,6 13,8 11,4 12 1,4 5 2,5 PP1

LM67 80 75 2,5 73,5 59,5 64,5 2,5 8,2 36 31 2,5 27 8 6,2 15,2 13,8 11,4 12 1,4 5 2,5 PP1

LM71 115 110 2,5 107,5 94,9 99 2,1 8 35 30 2,5 25 10 7,95 13,5 13 11 10 1,4 4,78 2,5 PP1

LM107 85,5 80 2,5 73,5 59,45 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28,5 7,8 7,15 14,4 15,8 10,1 11 1,4 5 2,5 PP2

LM108 82,5 80,5 1 66,3 52,2 57 2,4 12,7 23 15 4 20,3 2 5,8 8,6 10 6,5 10 1,6 5 1,3 PP2

LM2012 85 80 2,5 71,5 59,45 63,5 2ali5 10,7 36 31 2,5 24 7,88 8,2 13,9 13,8 11,1 9,6 1,6 5 2,5 PP2

LM2015 80 75 2,5 71,5 59,45 64,5 2,525 7,75 36 31 2,5 27 8 5,24 10,4 13,8 11,1 11 1,6 5,5 2,5 PP1

LM2020 80 75 2,5 71,5 59,4 64,5 2,55 7,75 36 31 2,5 27 8 5,08 15,4 13,8 11,1 11 1,6 5,5 2,5 PP1

1*16

LM2128 122,2 115 3,6 106,2 90 99 4,5 11,6 33,2 25 4,1 23,6 12,48 7,67 12,7 13 10,1 11 1,6 5,7 3,5 PP1

LM68 80 75 2,5 71,3 53,5 63,3 4,9 8,35 36 31 2,5 25,5 8 4,9 15,5 13,8 11,2 12 1,4 5,3 2,5 PP1

LM105 80 75 2,5 73,5 59,45 64,5 2,525 7,75 36 31 2,5 27 8 5,8 15,1 13,8 11,1 10 1,6 5 2,5 PP11*20

LM106 115 110 2,5 107,5 91,1 99 3,95 8 35 30 2,5 25 12,5 7,6 13,7 13 11 10 1,6 4,7 2,5 PP1

1*24 LM13 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 8,7 13,6 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

LM109 174,5 167,5 3,5 156 133,6 141,2 2,54 19,6 31 24 3 29,5 7,88 10,5 10,2 16,8 9,07 13,4 1,4 4,7 3,5 PP2

1*32 LM2132 174,5 167,5 3,5 132,4 117,9 123,5 3 26 31 24 3,5 29 4,5 8,2 11,4 16,5 7,25 11,2 1,6 5,6 3,5 PP2

LM14 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7 8,7 13,2 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

1*40 LM2131 182 175 3,5 161,4 147,5 152,2 2,35 17,2 33,6 26,5 3,55 32,4 7,88 8,2 12,7 16,5 8,55 11,2 1,6 5,6 3,5 PP2

1*80 LM18 264 256 4 242 199,5 207 3,73 34,5 50 42 4 33,6 6 5,23 21,8 16 16 15 2 5 3,5 PP6

2*8 LM70 58 53 2,5 45 25,6 35 4,7 11,5 32 27 2,5 28,6 6 9,6 11,2 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

LM22 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,8 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

LM66 84 76 4 75 56,2 61 2,4 11,5 44 36 4 34,5 8,2 11,5 14,7 15,8 12,6 15 1,4 5,8 2,5 PP3

LM2016 84 76 4 71,5 56,2 61 2,4 11,5 44 36 4 34,5 4 11,5 16,2 16 12,5 11 1,6 5,7 2,5 PP3

LM2022 85 80 2,5 71,5 56,2 63,5 3,65 13,2 36 31 2,5 31,5 7,88 11,5 12,2 15,8 10,1 10,3 1,6 5,3 2,5 PP2

2*16

LM2230 122 115 3,5 106 94,84 99 4,16 11,5 44 37 3,5 35,4 7,48 20 12 24 10 11 1,6 5,7 3,5 PP3

LM69 116 108 4 95 73,5 83 4,75 16,5 37 29 2,5 36 6,9 11,5 12,8 18,6 9,2 13 1,4 4,7 3,5 PP2

2*20 LM2215 116 108 4 91,8 75,4 82,8 3,7 16,6 44,2 29 7,6 35,2 5,9 11,5 16,3 18,5 12,9 11 1,6 5,7 3,5 PP3

LM23 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,8 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

2*24 LM2227 118 113 2,5 102 88,3 93,5 2,5 14 36 31 2,5 28,5 7,8 11,5 12,5 15,8 10 11 1,4 5,7 2,5 PP3

LM110 174,5 167,5 3,5 156 133,6 141,2 3,77 12,1 31 24 3,5 29,5 7,88 11,75 9,07 16,8 7,07 12 1,6 5,6 2,5 PP2

2*32 LM2017 174,5 167,5 3,5 155,4 133,6 141,2 3,775 16,6 31 24 3,5 29 4,38 11,75 9,62 16,7 7,15 11,2 1,6 5,6 3,5 PP2

LM24 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7 12,3 10,6 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

LM2218 182 175 3,5 161,4 147,5 152,2 2,35 14,9 33,6 26,5 3,55 32,4 7,09 11,5 11 13,3 10,1 11,2 1,6 5,58 3,5 PP2

2*40 LM2402 149 144 2,5 138 126,3 130,8 2,25 9,1 26 20 3 23,5 / 9,6 8,2 13,2 6,4 8,1 1,6 3,55 2,5 PP1

2*80 LM28 264 256 4 242 195,5 207 3,73 34,5 50 42 4 33,6 6 9,04 19,5 16 16 15 2 5 3,5 PP6

LM73 87 82 2,5 85 56,2 61,8 2,8 12,6 60 55 2,5 42 7,5 20,8 19,6 25,2 17,4 14 1,4 4,7 2,5 PP1

4*16 LM2433 87 82 2,5 81,5 56,2 61,8 2,8 12,6 60 55 2,5 25,2 7,5 20,8 19,6 25,2 17,4 11 1,6 5,4 2,5 PP1

LM2434 98,8 93 2,9 97,7 70,4 76 2,8 11,4 60,2 55 2,6 55 7,5 20,8 19,7 25,2 17,4 11 1,6 5,7 2,8 PP1

4*20 LM2043 77 70 3,5 75,4 55 58,6 1,8 9,2 47 40 3,5 32,3 4,5 17,5 14,7 21,1 13 11,5 1,2 6 3 PP1

LM44 215 207 4 197 149,4 160 5,28 39,5 60 52 4 58 7,5 27,25 16,4 34 13 17,5 / 7,6 3,2 PP5

4*40 LM2457 190 183 3,5 166,8 140,4 147 3,27 21,5 54 47 3,5 43 14,61 23,2 15,4 29,5 12,3 11 1,6 5,7 3,5 PP4

4*80 LM48 290 280 5 264 220,3 227 3,33 36,5 88 78 5 52 8,7 23,5 32,3 33 27,5 15 1,5 5 3,5 PP7

Delovna temperatura, standard (TA) 0°C +50°C

Max. delovna temperatura -20°C +70°C

Prikazovalniki oznaèeni z zvezdico (*) so uporabni za gledanje pri veèjih zornih kotih.

18

Slika 1: Mehaniène dimenzije TN+NTN prikazovalnikov in pozicije pin-ov

Tabela 5: Prikljuèitev pin-ov pri TN+NTN prikazovalnikih

Signal Model prikazovalnika Signal Potencial FunkcijaPP8 PP7 PP6 PP5 PP4 PP1,2,3

Vss 1 2, 19 1 15, 16 13 1 Vss Masa Masa=0VVdd 2 4, 17 2 14 14 2 Vdd 5V Logièno stanje=5VVo 3 1 3 13 12 3 Vo - Napajanje za kontrastRS 4 3 4 11 11 4 RS L INST:H CHAR Izbira registrovRW 5 6 5 12 10 5 RW L WH R Izbira pisanje/branjeE1 6 10 6 9 9 6 E1 LATCHFALL Vžigni impulz

DBo 7 18 7 7 8 7 DBo HLDB1 8 15 8 8 7 8 DB1 HL Nižji 4-je biti.DB2 9 16 9 5 6 9 DB2 HL Podatkovno vodilo zaDB3 10 13 10 6 5 10 DB3 HL prenos podatkov.DB4 11 14 11 3 4 11 DB4 HLDB5 12 11 12 4 3 12 DB5 HL Višji 4-je biti.DB6 13 12 13 1 2 13 DB6 HL Podatkovno vodilo zaDB7 14 9 14 2 1 14 DB7 HL prenos podatkov.E2 16 7 16 10 15 E2 LATCHFALL Vžigni impulzNC 15 20 15 - 16 NC -

Slika 2: Primeri razporeditve pin-ov pri TN+NTN prikazovalnikih

19

Tabela 6: Pisalni cikel TN+NTN prikazovalnikov

PISALNI CIKELLastnosti Oznaka Min. Tip. Max. Enota

Enable Cycle Time tcyc E 1,0 / / µs(dovoljen èas periode)Enable Pulse Width PW E 450 / / ns

(dovoljena širina impulza)Enable Rise/Fall Time tEr, tEf / / 25 ns

(dovoljen èas dviga/padca)Address Set-up Time tAS 140 / / ns

(èas naslavljanja)Address Hold Time tAH 10 / / ns

(èas držanja)Data Start-up Time tDSW 195 / / ns

(èas aktiviranja podatkov)Data Hold Time tH 10 / / ns

(èas držanja podatkov)

Slika 3: Pisalni cikel TN+NTN prikazovalnikov

20

Tabela 7: Bralni cikel TN+NTN prikazovalnikov

BRALNI CIKELLastnosti Oznaka Min. Tip. Max. Enota





(èas držanja)Data Delay Time tDDR / / 320 ns

(èas brisanja podatkov)Data Hold Time tDHR 20 / / ns


Slika 4: Bralni cikel TN+NTN prikazovalnikov

21

Tabela 8: STN prikazovalniki

Vrsta Model Višina Trajanje Napetost Podroèje Celotnaprikaz. prikaz. znaka (mm) periode vidljivosti velikost

viš.*dol. (mm) viš.*dol.*šir.(mm)

1*8 LM65 4,51 1/8 +5V 35,0*15,0 58,0*32,0*12,0LM12 5,8 1/11 +5V 63,5*15,8 85,0*36,0*12,0LM61 5,8 1/11 +5V 64,5*13,8 80,0*36,0*12,0LM67 6,6 1/16 +-5V ali +5V** 64,5*13,8 80,0*36,0*12,0LM71 8,01 1/16 +-5V ali +5V** 99,0*15,0 115,0*35,0*10,0

1*16

LM107 5,55 1/16 +-5V ali +5V** 63,5*13,8 85,0*36,0*13,51*20 LM68 3,8 1/8 5V 63,3*13,8 80,0*36,0*12,01*24 LM13 7,96 1/11 +5V 93,5*15,8 118,0*36,0*13,01*32 LM109 8,45 1/11 +5V 141,2*16,8 174,5*31,0*14,0

LM14 7,96 1/11 +5V 123,5*16,5 182,0*33,5*13,01*40 LM760 12,69 1/8 +5V 245*19,91 285,0*40,0*12,01*80 LM18 3,31 1/11 +5V 207,0*16,0 264,0*50,0*15,02*8 LM70* 3,8 1/16 +-5V ali +5V** 35,0*15,0 58,0*32,0*12,0

LM22* 5,81 1/16 +-5V ali +5V** 63,5*15,8 85,0*36,0*12,02*16 LM66 4,85 1/16 +-5V ali +5V** 61,0*15,8 84,0*44,0*15,02*20 LM69* 4,85 1/16 +-5V ali +5V** 83,0*18,6 116,0*37,0*13,02*24 LM23* 4,51 1/16 +-5V ali +5V** 93,5*15,8 118,0*36,0*13,02*32 LM110 5,1 1/16 +-5V ali +5V** 141,2*16,8 174,5*32,0*14,0

LM24* 4,45 1/16 +-5V ali +5V** 154,5*15,8 182,0*33,5*13,02*40LM780 12,69 1/16 +-5V 245,0*37,9 285,0*56,0*12,0

2*80 LM28 3,31 1/16 +-5V 207,0*16,0 264,0*50,0*15,04*16 LM73 4,15 1/16 +-5V ali +5V** 61,8*25,2 87,0*60,0*14,0

LM44 4,85 1/16 +-5V 160,0*34,0 215,0*60,0*17,54*40 LM790 13,69 1/16 +-5V 244,0*68,0 280,0*88,0*13,04*80 LM48 4,15 1/16 +-5V 227,0*33,0 290,0*88,0*15,0

Delovna temperatura, standard (TA) 0°C +50°C

Prikazovalniki oznaèeni z zvezdico (*) imajo možnost osvetlitve ozadja z LED diodami.

Prikazovalniki oznaèeni z dvema zvezdicama (**) lahko imajo simetrièno napajanje +-5V ali pa

samo asimetrièno 5V.Napajanje +5V je primerno za delovanje prikazovalnikov v temperaturnem

podroèju med 0°C in +40°C.

22

Tabela 9: Mehaniène dimenzije STN prikazovalnikov


1*8 LM65 58 53 2,5 45 27,8 35 4,1 11,5 32 27 2,5 28,6 6 5 13,5 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

LM12 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28 7,88 8,7 13,6 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

LM61 80 75 2,5 73,5 58,7 64,5 2,9 8,3 36 31 2,5 27 5,5 8,7 13,6 13,8 11,4 12 1,4 5 2,5 PP1

LM67 80 75 2,5 73,5 59,5 64,5 2,5 8,2 36 31 2,5 27 8 6,2 15,2 13,8 11,4 12 1,4 5 2,5 PP1

LM71 115 110 2,5 107,5 94,9 99 2,1 8 35 30 2,5 25 10 7,95 13,5 13 11 10 1,4 4,78 2,5 PP1

1*16

LM107 85,5 80 2,5 73,5 59,45 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28,5 7,8 7,15 14,4 15,8 10,1 11 1,4 5 2,5 PP2

1*20 LM68 80 75 2,5 71,3 53,5 63,3 4,9 8,35 36 31 2,5 25,5 8 4,9 15,5 13,8 11,2 12 1,4 5,3 2,5 PP1

1*24 LM13 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 8,7 13,6 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

1*32 LM109 174,5 167,5 3,5 156 133,6 141,2 2,54 19,6 31 24 3 29,5 7,88 10,5 10,2 16,8 9,07 13,4 1,4 4,7 3,5 PP2

LM14 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7 8,7 13,2 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

1*40 LM2131 182 175 3,5 161,4 147,5 152,2 2,35 17,2 33,6 26,5 3,55 32,4 7,88 8,2 12,7 16,5 8,55 11,2 1,6 5,6 3,5 PP2

1*80 LM18 264 256 4 242 199,5 207 3,73 34,5 50 42 4 33,6 6 5,23 21,8 16 16 15 2 5 3,5 PP6

2*8 LM70 58 53 2,5 45 25,6 35 4,7 11,5 32 27 2,5 28,6 6 9,6 11,2 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

LM22 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 2,05 13,2 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,8 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

2*16 LM66 84 76 4 75 56,2 61 2,4 11,5 44 36 4 34,5 8,2 11,5 14,7 15,8 12,6 15 1,4 5,8 2,5 PP3

2*20 LM69 116 108 4 95 73,5 83 4,75 16,5 37 29 2,5 36 6,9 11,5 12,8 18,6 9,2 13 1,4 4,7 3,5 PP2

2*24 LM23 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,8 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

2*32 LM110 174,5 167,5 3,5 156 133,6 141,2 3,77 12,1 31 24 3,5 29,5 7,88 11,75 9,07 16,8 7,07 12 1,6 5,6 2,5 PP2

LM24 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7 12,3 10,6 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

2*40 LM2218 182 175 3,5 161,4 147,5 152,2 2,35 14,9 33,6 26,5 3,55 32,4 7,09 11,5 11 13,3 10,1 11,2 1,6 5,58 3,5 PP2

2*80 LM28 264 256 4 242 195,5 207 3,73 34,5 50 42 4 33,6 6 9,04 19,5 16 16 15 2 5 3,5 PP6

4*16 LM73 87 82 2,5 85 56,2 61,8 2,8 12,6 60 55 2,5 42 7,5 20,8 19,6 25,2 17,4 14 1,4 4,7 2,5 PP1

LM44 215 207 4 197 149,4 160 5,28 39,5 60 52 4 58 7,5 27,25 16,4 34 13 17,5 / 7,6 3,2 PP5

4*40 LM2457 190 183 3,5 166,8 140,4 147 3,27 21,5 54 47 3,5 43 14,61 23,2 15,4 29,5 12,3 11 1,6 5,7 3,5 PP4

4*80 LM48 290 280 5 264 220,3 227 3,33 36,5 88 78 5 52 8,7 23,5 32,3 33 27,5 15 1,5 5 3,5 PP7

Slika 5: Mehaniène dimenzije STN prikazovalnikov in pozicije pin-ov

23

Tabela 10: Prikljuèitev pin-ov pri STN prikazovalnikih

Signal Model prikazovalnika Signal Potencial FunkcijaPP8 PP7 PP6 PP5 PP4 PP1,2,3

Vss 1 2, 19 1 15 13 1 Vss Masa Masa=0VVdd 2 4, 17 2 14 14 2 Vdd 5V Logièno stanje=5VVo 3 1 3 13 12 3 Vo - Napajanje za kontrastRS 4 3 4 11 11 4 RS L INST:H CHAR Izbira registrovRW 5 6 5 12 10 5 RW L WH R Izbira pisanje/branjeE1 6 10 6 9 9 6 E1 LATCHFALL Vžigni impulz

DBo 7 18 7 7 8 7 DBo HLDB1 8 15 8 8 7 8 DB1 HL Nižji 4-je biti.DB2 9 16 9 5 6 9 DB2 HL Podatkovno vodilo zaDB3 10 13 10 6 5 10 DB3 HL prenos podatkov.DB4 11 14 11 3 4 11 DB4 HLDB5 12 11 12 4 3 12 DB5 HL Višji 4-je biti.DB6 13 12 13 1 2 13 DB6 HL Podatkovno vodilo zaDB7 14 9 14 2 1 14 DB7 HL prenos podatkov.E2 16 7 16 10 15 E2 LATCHFALL Vžigni impulzNC 15 20 15 - 16 NC -

Slika 6: Primeri razporeditve pin-ov pri STN prikazovalnikih

24

Tabela 11: Pisalni cikel STN prikazovalnikov









Slika 7: Pisalni cikel STN prikazovalnikov

25

Tabela 12: Bralni cikel STN prikazovalnikov









Slika 8: Bralni cikel STN prikazovalnikov

26

Tabela 13: Prikazovalniki z osvetlitvijo ozadja

Vrsta Model Višina Trajanje Tok Podroèje Celotnaprikaz. prikaz. znaka (mm) periode LED diode vidljivosti velikost

(mA) viš.*dol. (mm) viš.*dol.*šir.(mm)

1*8 LM465 4,51 1/8 72,0 35,0*15,0 58,0*32,0*12,0LM407* 5,55 1/16 84,0 63,5*13,8 85,0*36,0*13,5LM412 5,8 1/11 168,0 63,5*15,8 85,0*36,0*12,0

°LM4012 4,85 1/11 30,0 63,5*13,8 85,0*36,0*9,6°LM4015 5,95 1/8 30,0 64,5*13,8 80,0*36,0*11,0°LM4020 5,95 1/16 30,0 64,5*13,8 80,0*36,0*11,0LM4128** 8,06 1/16 150,0 99,0*13,0 122,2*33,2*11,0

1*16

°LM4617 4,73 1/16 35,0 53,5*12,0 61,0*30,0*10,51*24 LM413 7,96 1/11 189,0 93,5*15,8 118,0*36,0*13,01*40 LM414 7,96 1/11 180,0 154,5*15,8 182,0*33,5*13,02*8 LM470* 3,80 1/16 72,0 35,0*15,0 58,0*32,0*12,02*12 °LM4221 4,95 1/16 15,0 44,5*15,5 55,7*50,0*13,0

LM422* 5,81 1/16 168,0 63,5*15,8 85,0*36,0*12,0°LM4016** 4,85 1/16 60,0 61,0*16,0 84,0*44,0*11,0°LM4022** 4,85 1/16 60,0 63,5*15,8 85,0*36,0*10,3

2*16

LM4230 8,06 1/16 190,0 99,0*24,0 122,0*44,0*12,02*20 LM469* 4,85 1/16 168,0 83,0*18,6 116,0*37,0*13,0

LM423* 4,51 1/16 189,0 93,5*15,8 118,0*36,0*13,02*24LM4227 4,80 1/16 180,0 93,5*15,8 118,0*36,0*11,0LM424* 4,45 1/16 180,0 154,5*15,8 182,0*33,5*13,0

2*40

4*16 °LM4433 4,75 1/16 60,0 61,8*25,2 87,0*60,0*11,0°LM4434** 4,75 1/16 60,0 76,0*25,5 98,8*60,2*11,04*20

LM4043 4,016 1/16 190,0 58,6*21,7 77,0*47,0*11,54*40 LM4457** 4,89 1/16 180,0 147,0*29,5 190,0*54,0*11,0

Lastnosti:

- Vsi prikazovalniki imajo vidljivost v š irš em zornem kotu.

- Prikazovalniki oznaèeni z eno zvezdico (*) vsebujejo STN kristale.

- Prikazovalniki oznaèeni z dvema zvezdicama (**) vsebujejo NTN kristale.

- Prikazovalniki oznaèeni s praznim krožcem (°) imajo omejeno (konstantno oz. nespremenljivo)

svetilnost ozadja, vsem drugim prikazovalnikom pa lahko svetilnost ozadja spreminjamo.

27

Tabela 14: Mehaniène dimenzije prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja


1*8 LM465 58 53 2,5 45 27,8 35 4,1 11,5 32 27 2,5 28,6 6 5 13,5 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

LM407 85,5 80 2,5 73,5 54,45 63,5 2,05 13,25 36 31 2,5 28,5 7,8 7,15 14,43 15,8 10,1 11 1,4 5,0 2,5 PP2

LM412 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 205 13,25 36 31 2,5 28 7,88 8,7 13,65 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

LM4012 85 80 2,5 71,5 59,45 63,5 2ali5 10,75 36 31 2,5 24 7,88 8,2 13,9 13,8 11,1 9,6 1,6 5 2,5 PP2

LM4015 80 75 2,5 71,5 59,45 64,5 25,25 7,75 36 31 2,5 27 8 5,24 10,38 13,8 11,1 11 1,6 5,5 2,5 PP1

LM4020 80 75 2,5 71,5 59,4 64,5 2,55 7,75 36 31 2,5 27 8 5,08 15,46 13,8 11,1 11 1,6 5,5 0,25 PP1

LM4128 122,2 115 3,6 106,2 96 99 4,5 11,6 33,2 25 4,1 23,6 12,48 7,67 12,76 13 10,1 11 1,6 5,7 3,5 PP1

1*16

LM4617 61 53,5 2,0 53,5 41,6 45 1,7 3,75 30 24 2,5 23 - 4,7 14,8 12 6 11 - 6,5 2,5 PP2

1*24 LM413 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 8,7 13,65 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

1*40 LM414 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7,0 8,7 13,25 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

2*8 LM470 58 53 2,5 45 25,6 35 4,7 11,5 32 27 2,5 28,6 6,0 9,6 11,2 15 8,5 12 1,4 4,7 2,5 PP2

2*12 LM4221 55,7 46,7 4,5 52,3 37,9 44,5 3,9 1,7 50,5 - - 25 - 4,95 - 11,7 - 13 - 6,6 2,5 PP5

LM422 85 80 2,5 73,5 59,4 63,5 2,05 13,25 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,85 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

2*16 LM4016 84 76 4 71,5 56,2 61 2,4 11,5 44 36 4,0 34,5 4 11,5 16,25 16 12,5 11 1,6 5,7 2,5 PP2

LM4022 85 80 2,5 71,5 56,2 65,5 3,65 13,25 36 31 2,5 31,5 7,88 11,5 12,25 15,8 10,1 10,3 1,6 5,3 2,5 PP2

LM4230 122 115 3,5 106 94,84 99 4,16 11,5 44 37 3,5 35,4 7,48 20 12 24 10 11 1,6 5,7 3,5 PP3

2*20 LM469 116 108 4 95 73,5 83 4,75 16,5 37 29 2,5 36 6,9 11,5 12,8 18,6 9,2 13 1,4 4,7 3,5 PP2

LM423 118 113 2,5 108,5 89,4 93,5 2,05 15 36 31 2,5 28,5 7,88 12,3 11,85 15,8 10,1 9,3 1,4 4,7 2,5 PP2

2*24 LM4227 118 113 2,5 93,5 88,3 93,5 2,6 7 36 31 3,75 28,5 - 11,5 - 15,8 - 15 - 4,3 2,5 PP2

LM424 182 175 3,5 163,5 149,4 154,5 2,85 16,3 33,5 26,5 3,5 32,5 7,0 12,3 10,6 15,8 8,5 9,3 1,4 4,7 3,5 PP2

2*40 LM4402 149 144 2,5 138 126,3 130,8 2,25 9,1 26 20 3 23,5 - 9,6 8,2 13,2 6,4 8,1 1,6 3,55 2,5 PP1

4*16 LM4433 87 82 2,5 81,5 56,2 61,8 2,8 12,6 60 55 2,5 25,2 7,5 20,8 19,6 25,2 17,4 11 1,6 5,4 2,5 PP1

LM4434 98,8 93 2,9 97,7 70,4 76 2,8 11,4 60,2 55 2,6 55 7,5 20,8 19,7 25,2 17,35 11 1,6 5,7 2,8 PP1

4*20 LM4043 77 70 3,5 75,4 55 58,6 1,8 9,2 47 40 3,5 32,3 4,5 17,5 14,75 21,1 12,95 11,5 1,2 6 3,0 PP1

4*40 LM4457 190 183 3,5 160,8 140,5 147 3,275 21,5 54 47 3,5 43 14,61 23,16 15,42 29,5 12,25 11 1,6 5,7 3,5 PP4

Slika 9: Primeri razporeditve pin-ov pri prikazovalnikih z osvetlitvijo ozadja

28

Slika 10: Mehaniène dimenzije prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja in pozicije pin-ov

Tabela 15: Prikljuèitev pin-ov pri prikazovalnikih z osvetlitvijo ozadja

Model Signal Potencial Funkcijaprikazovalnika

PP4 PP2 PP1, 3

13 1 1 Vss Masa Masa=0V14 2 2 Vdd 5V Logièno stanje=+5V12 3 3 Vo - Napajanje za kontrast11 4 4 RS L INST.H CHAR Izbira registrov10 5 5 RW L WH R Izbira pisanje/branje9 6 6 E1 LATCHFALL Vžigni impulz8 7 7 DBo HL7 8 8 DB1 HL Nižji 4-je biti.6 9 9 DB2 HL Podatkovno vodilo za5 10 10 DB3 HL prenos podatkov.4 11 11 DB4 HL3 12 12 DB5 HL Višji 4-je biti.2 13 13 DB6 HL Podatkovno vodilo za1 14 14 DB7 HL prenos podatkov.

15 NC - E2 LATCHFALL Vžigni impulz16 NC NC VLED +5V Nap. za osvetljenost ozadja

29

Tabela 16: Pisalni cikel prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja









Slika 11: Pisalni cikel prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja

30

Tabela 17: Bralni cikel prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja









Slika 12: Bralni cikel prikazovalnikov z osvetlitvijo ozadja

31

2. DELO Z LCD DISPLEJI

s kontrolerjem HD44780

Krmiljenje LCD prikazovalnikov je sorazmerno zahtevno delo. Glede na naèin krmiljenja bi jih lahko

razvrstili v veè skupin, ena izmed njih so LCD prikazovalniki z vgrajeno krmilno elektroniko. Ta

skupina je š e najenostavnejš a za uporabo, saj LCD prikazovalnike iz te skupine lahko prikljuèimo na

vodilo mikroprocesorja kot vsako drugo vhodno/izhodno enoto. Najpogostejš e krmilno vezje, ki je

vgrajeno v take prikazovalnike, je LSI integrirano vezje HD44780. Namen tega zapisa je posredovati

tchniène podatke ter praktièna navodila za prikljuèitev ter programiranje LCD displejev z vgrajenim

vezjem HD44780.

2.1. Kontroler HD44780Da bi spoznali delovanje LCD prikazovalnikov, se bomo prvo seznanili z delovanjem njihovega

kontrolnega vezja HD44780. Naš mikroprocesor bo namreè kontaktiral samo z njim. Zato nas zanima

vse, kar se tièe povezave tega kontrolerja z naš im procesorjem, dostop do njega, programiranje,

spominski prostor in podobno. Kot uporabnike pa nas ne zanima, kako HD44780 naprej opravlja

kontrolo samega prikazovalnika.

LSI integrirano vezje HD44780 je vezje za krmiljenje prikazovalnikov na tekoèe kristale, ki

prikazujejo karakterje s toèkami razporejenimi v obliki matrike. Vezje izvaja vse funkcije, ki so

potrebne za krmiljenje prikazovalnikov in se navzven prikljuèi na 4-bitno ali 8-bitno vodilo

kontrolnega mikroraèunalnika. Omogoèa prikazovanje alfanumeriènih in ostalih karakterjev po

ASCII tabeli, možno pa je tudi kreirati razne grafiène znake ali simbole po lastni potrebi. Z

dodatnimi vezji HD44100H lahko prikaže do 80 karakterjev.

HD44780 je izveden v CMOS tehnologiji ( Pozor pri rokovanju! ) in v kombinaciji s CMOS

mikroraèunalniki lahko konstruiramo prenosne naprave z zelo nizko porabo energije za baterijsko

napajanje. Prikazovalniki so obièajno izvedeni v obliki modula s prikazovalno površ ino in tiskanino z

vgrajenim krmilnim vezjem. Na tiskanini so tudi prikljuèki za prikljuèitev na vodilo, obièajno za

spajkanje (slika 13).

32

2.1.1. KARAKTERISTIKE LCD PRIKAZOVALNIKOV S KONTROLERJEM HD44780 :

- možnost prikljuèitve na 4-bitno ali na 8-bitno vodilo;

- podatkovni RAM: 80 x 8 bitov (max. 80 karakterjev);

- karakter generator ROM: za 5 x 7 toèk (dvovrstièni prikazovalniki): 160 karakterjev,

za 5 x 10 toèk (enovrstièni prikazovalniki): 32 karakterjev;

- kontrolni procesor lahko bere podatke iz obeh spominov;

- množica ukazov: brisanje, vrnitev kurzorja, vklop/izklop kurzorja, utripanje karakterja,

vklop/izklop kazanja, pomik kazanja, pomik kurzorja;

- vgrajeno vezje za avtomatsko resetiranje ob vklopu.

2.1.2. LCD MODULI Z VEZJEM HD44780 :

l. Z eno prikazno vrstico:

- LM054 – LM015 - LM066 - LMS68F - H2570 - LM067 - LM020 – LM087LN - LM070 LM038 -

LM027 - H2571 - H2572.

2. Z dvema prikaznima vrsticama:

- LMl04L - LM052 - LM068 – LM0l6L LM086ALN – LM093LN – LM032L LMl0SL- LM06lL –

LM09lLN - LM060 - LM017L - LM107L - LM069L - LM018L - LM092LN.

3. S štirimi prikaznimi vrsticami:

- LM041L - LM044L.

Slika 13: Primeri razliènih veèvrstiènih prikazovalnikov

33

2.1.3. REGISTRI

Iz sheme na sliki 14 je razvidno, da ima HD44780 dva 8-bitna registra: IR - inš trukcijski register in

DR - podatkovni register.V inš trukcijski register se shranjujejo inš trukcije oziroma ukazi za

delovanje prikazovalnika, kot npr. pomik kurzorja, brisanje kazanja, utripanje kurzorja in podobno.

Sem se vpisujejo tudi naslovi podatkov za kazanje v podatkovnem RAM-u (DD RAM - data display

RAM) ter naslovi karakterjev v generatorju karakterjev (CG RAM - character generator RAM).

Kontrolni raèunalnik lahko vpisuje v inš trukcijski register, ne more pa iz njega brati.

Podatkovni register zaèasno shranjuje podatke za vpis v DD RAM ali CG RAM. Podatki, ki jih

raèunalnik vpiš e v podatkovni register (DR), se z interno operacijo avtomatsko vpiš ejo v DD RAM

ali CG RAM. Podatkovni register se uporablja tudi za zaèasno shranjevanje podatkov, ki se berejo iz

DD RAM-a ali CGRAM-a. Z vpisom naslova v inš trukcijski register se avtomatsko z interno

operacijo prenese podatek iz DD RAM-a ali CG RAM-a v podatkovni register. Prenos podatka se

konèa s tem, da kontrolni raèunalnik prebere podatek iz podatkovnega registra (DR). Ko raèunalnik

prebere podatek, se iz DD ali CG RAM-a prenese novi podatek iz naslednjega naslova v DR in je

tako pripravljen na novo branje raèunalnika. Register Select (RS) signal na vhodu izbira med vpisom

v inš trukcijski ali podatkovni register.

2.1.4. BUSY FLAG (BF)

Busy flag je zastavica, ki s svojo vrednostjo "1" oznaèuje, da HD44780 izvaja interno operacijo in da

ni dostopen za zunanje inš trukcije. Kot kaže tabela l8, se BF lahko prebere, kadar je RS = 0 in R/W =

l. Ker se vedno prebere 8 bitni podatek, je BF dostopna na podatkovnem bitu D7. Program v

raèunalniku mora zagotoviti, da poš lje novo inš trukcijo v displej š ele takrat, ko je vrednost BF enaka

"0".

Tabela 18: Selektiranje registrov

34

Tabela 19:Odvisnost pozicijekarakterja na displejuod njegovega naslovav DD RAM-u

35

2.1.5. NASLOVNI ŠTEVEC (AC)

Naslovni š tevec doloèa naslov podatka v DD RAM-u ali CG RAM-u. Ko kontrolni raèunalnik vpiš e

inš trukcijo z vsebovanim naslovom v inš trukcijski register, se podatek o naslovu prenese iz IR v

naslovni š tevec. Selektriranje med DD in CG RAM-om se izvede s prehodnim ukazom. Po vpisu ali

branju DD ali CG RAM-a se naslovni š tevec avtomatsko poveèa za 1 (ali zmanjš a za l, odvisno od

predhodne inš trukcije). Vrednost naslovnega š tevca se lahko prebere na podatkovnem vodilu, kadar

je RS = 0 in R/W = 1. Vrednost naslovnega š tevca v tem primeru zaseda podatkovne bite D0 - D6.

2.1.6. ÈASOVNO VEZJE

Èasovno vezje generira vse potrebne, èasovno usklajene signale za sinhronizacijo delovanja notranjih

blokov. Signale za branje DD RAM-a in pogon prikazovalnika se generira loèeno, da se prepreèi

medsebojne vplive. To vezje generira tudi signale za eventuelno dodatno prikljuèeno LSI vezje

HD44100H.

2.1.7. PODATKOVNI RAM (DD RAM)

Podatkovni RAM shranjuje podatke kot 8-bitno ASCII kodo za izpis na prikazovalniku. Kapaciteta

RAM-a je 80 x 8 bitov oziroma 80 karakterjev. Èe je prikazovalnik manjš i, ne more prikazati 80

karakterjev, lahko preostanek DD RAM-a uporablja kontrolni raèunalnik kot navaden RAM za

shranjevanje in branje tekoèih podatkov.

V tabeli 19 je prikazana odvisnost pozicije karakterja na displeju v odvisnosti od njegovega naslova v

DD RAM-u. Naslov karakterja v DD RAM-u je nastavljen v naslovnem š tevcu in je v tabeli zapisan

v heksadecimalnem zapisu.

Kot je že bilo reèeno,je maksimalno š tevilo ka rakterjev 80. Enovrstièni prikazovalnik ima torej lahko

v eni vrstici 80 karakterjev, ki jim v DD RAM-u pripadajo naslovi od 00h do 4Fh. Taki enovrstièni

displeji pa so redki, veèkrat se uporabljajo enovrstièni displeji z manjš im š tevilom karakterjev, kot

npr. z osmimi karakterji s tabele l9. Pri tem pripada zaèetni naslov 00h v DD RAM-u vedno skrajno

levemu karakterju na poziciji 1 na prikazovalniku, ne glede na to, koliko karakterjev lahko prikaže.

Pri pomiku kazanja, ki je tudi eden izmed ukazov za prikazovalnik, se pozicijam karakterjev na

prikazovalniku priredijo novi naslovi. Pri pomiku kazanja v desno pride na prvo pozicijo karakter z

zadnjega naslova v DD RAM-u za tekoèo vrstico, to pa je pri enovrstiènih displejih karakter z

36

naslova 4Fh. Torej se ne pomikajo samo karakterji, ki jih prikazovalnik lahko prikaže, paè pa vsi

karakterji iz spomina DD RAM-a. Isto velja za pomik v levo.

Tudi dvovrstièni prikazovalnik ima lahko najveèje skupno š tevilo karakterjev 80, po 40 v vsaki

vrstici. Pri tem so pripadajoèi naslovi za prvo vrstico od 00h do 27h in za drugo vrstico od 40h do

67h. Tudi tukaj velja enako pravilo za pomik kazanja, kot pri enovrstiènem prikazovalniku. V tabeli

19 je prikazan primer naslovov in pozicij na displeju za prikazovalnik LM0l6L, 2 x 16 karakterjev.

Paziti je treba na to, da prvi naslov v novi vrstici ni nadaljevanje zadnjega naslova v prejš nji vrstici.

Obstajajo tudi š tirivrstièni prikazovalniki, pri katerih je lahko najveèje š tevilo karakterjev v eni

vrstici 20 (npr. LM044L). Pri tem gredo naslovi v prvi vrstici od 00h do 13h, v drugi vrstici od 40h

do 53h, v tretji od 14h do 27h in v èetrti od 50h do 5Fh. Zapiš imo š e naslove karakterjev v DD RAM-

u glede na pozicijo za displej LM041L, popularni š tirivrstièni displej s po 16 karakterji v vrstici: prva

vrstica od 00h do 0Fh, druga od 40h do 4Fh, tretja od 10h do 1Fh in èetrta od 50h do 5Fh.

Vezje HD44780 lahko krmili le 8 karakterjev. Za veèje prikazovalnike so dodana š e dodatna vezja

kot npr. HD44100H, ki lahko krmili dodatnih 8 karakterjev. Prikazovalnik za 80 karakterjev ima tako

dodanih 9 vezij . Pri tem pa je pomembno to, da s stališ èa uporabnika oz. kontrolnega raèunalnika ni

pomembno, koliko dodatnih vezij uporablja LCD modul, saj vso komunikacijo ohranja HD44780.

Slika 14: Blokovna shema LCD kontrolerja HD44780

37

2.1.8. KARAKTER GENERATOR ROM (CG ROM)

Generator karakterjev je ROM pomnilnik, ki iz 8-bitne kode generira obliko karakterjev iz toèk,

razporejenih v matriko 5x 10 toèk pri enovrstiènih in 5x7 toèk pri dvovrstiènih prikazovalnikih.Slika

15 podaja obliko karakterja v odvisnosti od vhodne 8-bitne kode v DD RAM-u. Tabela velja za

matrièno obliko 5x7 toèk, torej za veèvrstiène prikazovalnike. Pri enovrstiènih je razpored

karakterjev podoben, le da so izpisani na 5x10 toèk.

2.1.9. KARAKTER GENERATOR RAM (CG RAM)

Uporabnik lahko definira tudi lastne znake, ki jih shrani v CG RAM. Pri obliki karakterja 5x7 toèk se

lahko definira 8 lastnih karakterjev, pri 5x10 toèk pa 4. Na sliki 15, ki prikazuje obliko karakterjev v

odvisnosti od vhodne kode, so lastno definirani karakterji v skrajno levem stolpcu. Narisani so kot

prazni, uporabnik sam definira njihovo obliko. Èeprav je narisanih 16 takih karakterjev,jih je lahko le

8.Ali bo uporabljenih zgornjih ali spodnjih 8,je odvisno od podatkovnega bita D3.

Tabela 20 podaja naèin kreiranja lastnih karakterjev na primeru matriène oblike 5x7 toèk. Za opis

vsakega karakterja je potrebno 8x8 bitov in ker ima CG RAM možnost shranitve 512 bitov,je možno

vpisati 8 lastnih znakov. Obliko znaka doloèi uporabnik s podatki, ki jih shrani v CG RAM. Ti

podatki doloèajo za vsako toèko v matriki, ali je prikazana ali ne. V tabeli so ti podatki v desnem

stolpcu, prvi primer je narejen za èrko "R", skrajna spodnja, 8. vrstica znaka je pozicija kurzorja.

Drugi primer je narejen za pravokotnik. Levi stolpec podaja kodo, ki se jo vpiš e v podatkovni RAM,

da se na displeju prikaže lastno kreirani znak. Kakš ne so inš trukcije za vpis podatkov v CG RAM na

doloèen naslov, bo jasno kasneje, ko bomo opisovali inš trukcije za krmiljenje displeja.

2.1.10. VEZJE ZA POGON DISPLEJA

To vezje je sestavljeno iz 16 gonilnikov skupnega signala in 40 gonilnikov posameznih segmentov. V

to, kako to vezje deluje, se ne bomo spuš èali, saj s stališ èa uporabnika to niti ni pomembno.

Omenimo le, da je paralelno/serijska pretvorba potrebna zaradi poš iljanja podatkov dodatnim vezjem

HD44100H, èe so le ti potrebni zaradi veèjega š tevila karakterjev.

38

Tabela 20: Oblikovanje lastnih karakterjev

39

ASCII set karakterjev LCD displeja s karakterji 5*7 toèk

Slika 15: Oblike karakterjev na displeju v odvisnosti od vhodne kode

40

2.2. Prikljuèitev LCD modula na mikroprocesor (µµP)

Slika 16 podaja blokovni diagram LCD modula, prikljuèenega na mikroprocesor in izmenjavo

signalov med njima. Mikroprocesor kontaktira samo z internim kontrolerjem v LCD modulu, LSI

kontrolerjem HD44780, le ta pa naprej skrbi za pravilno delovanje in prikazovanje modula. Modul

dobiva iz mikroprocesorja ukaze za branje ali vpis, selektiranje registra in signal za omogoèanje de-

lovanja, "enable", poleg teh pa š e podatke in napajanje.

Podatke lahko mikroprocesor poš lje v LCD modul v 4-bitnem ali 8-bitnem formatu, tako da lahko z

modulom upravlja tudi 4-bitni procesor. 4-bitni format prihrani tudi na I/O pinih, èe je modul

krmiljen direktno z I/O porta mikrokontrolerja (npr. 8051).

Pri 4-bitnem formatu prenosa podatkov se na LCD modulu prikljuèijo samo podatkovne linije D4 do

D7, ostale pa ostanejo neprikljuèene (DO - D3). Da se zagotovi prenos celotnega 8.bitnega podatka,

mora procesor prenos izvajati dvakrat, prviè prenese podatkovne MSB bite D4-D7, potem pa š e LSB

bite DO-D3. Med posameznimi prenosi mora kontrolirati "Busy Flag", zastavico, ki oznaèuje

zasedenost modula.

8-bitni format povezave je enostavnejš i za programiranje, saj zahteva le enkraten prenos za cel

podatek. Mikroprocesor je lahko na ta naèin povezan z LCD modulom preko PIA-e, direktno preko

podatkovnega vodila ali preko I/O pinov, èe gre za mikrokontroler.

Od iznajdljivosti oblikovalca hardvera in od uporabljenega mikroprocesorja, ki krmili LCD modul,je

odvisno, kako bosta modul in procesor povezana med seboj.V literaturi, iz katere smo jemali podatke

za LM016 (Hitachi Data Sheets), smo naš li primer povezave s procesorji Z80 in 6800.Glede na to, da

sta to že starejš a tipa procesorjev in za nove aplikacije veè ali manj neustrezna, teh shem ne bomo

objavljali.Ne glede na to, kateri procesor krmili LCD modul, je treba upoš tevati nekaj zakonitosti.

• Prviè, novejš i mikrokontrolerji teèejo prehitro, da bi lahko z njihovimi standardnimi signali

sestavili enable signal za LCD modul. Minimalni èas enable ciklusa naj ne bi bil krajš i od 1µs in

èas trajanja enable signala ne krajš i od 450ns. Vsi signali npr. iz 8051 so krajš i. Zato je treba

enable signal sestaviti na drug naèin ali ga programsko simulirati. Pri tem je treba paziti tudi na

41

to, da se enable signal aktivira samo takrat, kadar je na naslovnem vodilu pravilni naslov, ki na-

slavlja LCD modul.

• In drugiè, podatkovno vodilo med procesorjem (lahko tudi PIO) in LCD modulom mora biti

dvosmerno. Èe uporabljamo vmesnike, kot je to npr. PIA, moramo uporabiti dvosmerne porte. Le

na ta naèin bo tudi procesor lahko bral iz LCD modula, kar je š e posebej važno za branje

zastavice zasedenosti, ki jo mora procesor prekontrolirati pred vsakim novim vpisovanjem v

modul.

LCD modul lahko na svojem podatkovnem portu D0-D7 poganja eno TTL breme ali kapacitivnost

l30pF. Podatkovni prikljuèki so tristanjski (three state), kar pomeni da zavzamejo visoko impedanco

v èasu, ko enable signal ni aktiviran. Podatkovno vodilo ima CMOS pull up upore in torej zavzame

visok nivo, èe so prikljuèki odprti.

Slika 16: Blokovni diagram prikljuèitve LCD modula

Slika 16.1: Blokovni diagram z dodatnimi vezji HD44100H (zaradi veèjega š tevila karakterjev)

42

Za lažje naèrtovanje hardverskih reš itev sliki 17 in 18 podajata èasovna diagrama vpisovanja podatka

oz. inš trukcije v LCD modul ter branje podatka iz njega.

Slika 17: Èasovni diagram vpisovanja v LCD modul

Slika 18: Èasovni diagram branja iz LCD modula

43

Še en hardverski problem je treba reš iti pred pristopom k programiranju LCD prikazovalnega modula

in sicer napajanje LCD prikazovalnika. Modul sprejema tri napajalne nivoje: Vdd, Vo in GND oz.

Vss. Prikazovalnik se napaja z razliko nivojev Vdd-Vo. Od tipa modula je odvisno, koliko naj bi

znaš ala ta razlika, ki je odvisna tudi od temperature okolice. Za LM016, dvovrstièni prikazovalni

LCD modul s 16 karakterji po vrstici, znaš a Vdd-Vo 4.6V za T=0°C, 4.4V za T=25 °C in 4.2V za

T=50°C. V mejah med 4.6V pri 0°C in 3.3V pri 50°C se giblje tudi pri ostalih LCD modulih.

Enostavno reš itev napajanja modula prikazuje slika 19, kjer lahko s trimer potenciometrom

10-20k om-ov kompenziramo vpliv temperature in izberemo najboljš o nastavitev Vo za najboljš e

kazanje modula. Slika 20 prikazuje reš itev s termistorjem za avtomatsko kompenzacijo vpliva

temperature na kazanje.

Slika 19: Nastavljiva napajalna napetost LCD modula Slika 20: Napajanje s kompenzacijo temperaturnega

vpliva

2.2.1. INICIALIZACIJA

Po prikljuèitvi napajanja HD44780 avtomatsko izvede interni reset oz. inicializacijo LCD modula. V

èasu inicializacije je zastavica zasedenosti postavljena (BF=1) in sicer cca. 10ms po tistem, ko Vcc

naraste na 4.5V. Izvedejo se naslednje operacije:

- brisanje displeja

- funkcijska nastavitev: 8-bitni format, 1-linijski displej, 5x7 toèk displej

- kontrola displeja: displej izkljuèen, kazanje kurzorja izk., utripanje izkljuèeno

- režim selovanja: inkrement kazanja +1, ni pomika

Kadar porast napajalne napetosti ni v obmoèju 0,1 ms – l0 ms ali kadar nizek nivo napajalne

napetosti ne traja dovolj èasa (manj kot lms), tedaj interno reset vezje ne bo delovalo pravilno. V tem

primeru tudi inicializacija modula ne bo izvrš ena pravilno in je treba inicializacijo izvesti programsko

na zaèetku programa. Sliki 21 in 22 podajata naèin programsko izvrš ene inicializacije za 8-bitni in

4-bitni podatkovni format.

44

Slika 21: Inicializacija displeja za 8-bitni Slika 22: Inicializacija displeja

podatkovni format za 4-bitni podatkovni format

45

2.2.2. PROGRAMIRANJE

Mikroprocesor ima dostop do samo dveh registrov HD44780 v LCD modulu in sicer do

inš trukcijskega registra in podatkovnega registra. Ker LCD modul lahko dela z razliènimi procesorji

z razliènimi hitrostmi, ta dva registra delujeta kot vmesni pomnilnik, v katerega se shrani informacija

o ukazu in podatku, preden modul zaène izvajati interno operacijo. HD44780 interna operacija je

doloèena s signali, ki jih poš ilja mikroprocesor. Ti signali vsebujejo izbiro registrov (RS), signal za

branje ali vpisovanje (R/W) in podatke (D0-D7) ali inš trukcijo.

Obstajajo 4 vrste inš trukcij:

l. za doloèitev funkcij HD44780, kot so format displeja, format podatkov itd.,

2. podajanje naslova internega RAM-a,

3. menjava podatkov z internim RAM-om,

4. in druge.

V normalni uporabi se najveèkrat uporabljajo inš trukcije 3. tipa, to je vpis podatkov, ki pomenijo

prikaz na displeju, v interni RAM. Avtomatsko inkrementiranje naslova internega RAM-a pri vsakem

vpisu olajš uje delo kontrolnega mikroprocesorja. V èasu izvajanja inš trukcije, med interno operacijo,

je zastavica zasedenosti setirana (BF=1), zato mora program v mikroprocesorju vedno kontrolirati

stanje te zastavice, preden poš lje novo inš trukcijo.

Pripomba 1:

Pred vsakim vpisom nove inš trukcije naj program v mikroprocesorju prekontrolira stanje zastavice

zasedenosti in poš lje inš trukcijo le v primeru, da ta ni postavljena.

Pripomba 2:

Po izvedbi inš trukcije ali po vpisu podatka v CG/DD RAM je RAM naslovni š tevec avtomatsko

poveèan (ali pomanjš an) za 1. Poveèanje se izvede, ko zastavica zasedenosti ponovno pade.

46

2.2.3. OPIS INŠTRUKCIJ

Clear display (briši displej)

Vpiš e karakter kodo 20h (prazen prikaz) v vse naslove DD RAM-a. Naslov DD RAM-a postavi na 0

in vrne displej v njegov originalni status, èe je bil premaknjen. Kurzor se postavi v levi zgornji kot,

I/D = 1, S se ne spremeni. Koda:

RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

Return home (vrnitev na zaèetek)

Postavi naslovni š tevec DD RAM-a na 0, vrne displej v originalni status, kurzor se postavi v levi

zgornji kot displeja. Vsebina DD RAM-a se ne spremeni! Koda:


0 0 0 0 0 0 0 0 1 x

Entry mode set (naèin vnosa)

Doloèa naèin, kako se vnaš ajo podatki v DD RAM. Koda:


0 0 0 0 0 0 0 I/D S

I/D: Poveèa (I/D=1 ) ali zmanjš a (I/D=0) DD RAM naslov za 1, kadar je podatek vpisan v RAM ali

pa se iz njega prebere.Isto vela tudi za CG RAM.

S: Kadar je S=1 se celotni prikaz na displeju premakne v levo (èe je I/D=1) ali v desno (èe je

I/D=0) pri vpisu novega karakterja. Izgleda, kot da bi kurzor stal na mestu, zapis pa se premika.

Pri branju iz DD RAM-a in pri vpisu ali branju CG RAM-a se prikaz ne premika.

47

Display ON/OFf control (vklop in izklop displeja)

Koda:


0 0 0 0 0 0 0 D C B

D: Displej je vklopljen, kadar je D=1 in izklopljen (prazen, ne prikazuje), kadar je D=0. Pri

izklopljenem displeju ostanejo podatki v DD RAM-u nespremenjeni in so lahko takoj prikazani,

èim se postavi D=1 .

C: Kurzor je prikazan, kadar je C=1 in ni prikazan, kadar je C=0.

B: Karakter, na katerega kaže kurzor, utripa, kadar je B=1.

Cursor or display shift (pomik kurzorja ali displeja)

Pomakne pozicijo kurzorja ali displeja v levo ali v desno ne da bi se vpisal ali bral podatek. Pri

dvolinijskih displejih bo kurzor padel v naslednjo vrstico, ko bo preš el 40. karakter prejš nje vrstice.

Pri pomiku displeja se premakneta 1. in 2. vrstica istoèasno. Vsaka vrstica se pomika samo

horizontalno, kar pomeni, da se prva vrstica ne premakne v drugo in obratno. Koda:


0 0 0 0 0 0 S/C R/L x x

S/C R/L

0 0 pomakne pozicijo kurzorja v levo, naslovni š tevec je zmanjš an

0 1 pomakne kurzor v desno, naslovni š tevec je poveèan za 1

1 0 pomakne cel displej v levo, kurzor sledi pomiku displeja

1 1 pomakne cel displej v desno, kurzor sledi pomiku displeja

Function set (nastavifev funkcije)

Koda:


0 0 0 0 0 DL N F x x

48

DL: Doloèi dolžino oz. format podatka.Za DL=1 je podatek 8-bitni, za DL=0 je podatek 4-bitni.

N: Doloèi š tevilo linij na displeju.

F: Doloèi font karakterjev.

N F š t. vrstic font karakterja

0 0 1 5*7 toèk

0 1 1 5*10 toèk

1 x 2 5*7 toèk

Dvovrstièni displeji imajo lahko font velikosti samo 5x7 toèk! Ta nastavitev se opravi pred drugimi

inš trukcijami in kasnejš a spremeba ni možna, razen èe se zamenja format podatka!

Set CG RAM address (nastavitev naslova CG RAM-a)

Postavi dano binarno vrednost AAAAAA v naslovni š tevec CG RAM-a. Ta inš trukcija se obièajno

izvede pred vpisom ali branjem iz CG RAM-a. Koda:


0 0 0 1 A A A A A A

Set DD RAM address (nastavitev naslova DD RAM-a)

Postavi dano binarno vrednost AAAAAAA v naslovni š tevec DD RAM-a. Kadar je N=0 (1-vrstièni

displej), je AAAAAAA v obmoèju 00h do 4Fh, kadar pa je N=1 (dvovrstièni displej), jeAAAAAAA

lahko v obmoèju 00h do 27h za prvo vrstico in 40h do 67h za drugo vrstico. Koda:


0 0 1 A A A A A A A

Read busy flag & address (beri zastavico zasedenosti & nasl.)

Prebere zastavico zasedenosti (busy flag BF), ki nakazuje, da sistem izvaja interno operacijo

izvajanja predhodno sprejete inš trukcije. BF=1 nakazuje, da je interna operacija v teku in se

naslednja operacija ne bo izvajala, dokler ne bo BF=0. Pred vpisom nove inš trukcije mora kontrolni

program v mikroprocesorju preveriti stanje BF. Istoèasno se prebere tudi stanje naslovnega š tevca v

binarni obliki AAAAAAA. Naslovni š tevec uporabljata oba CG RAM in DD RAM.

49

Koda:


0 1 BF A A A A A A A

Write data to CG or DD RAM (vpis podatka v CG ali DD RAM)

Vpiš e 8-bitni binarni podatek DDDDDDDD v CG ali DD RAM. Kateri od obeh RAM-ov bo vpisan,

je odvisno od predhodne nastavitve naslovnega š tevca. Po vpisu se naslov avtomatsko poveèa ali

pomanjš a za 1 glede na nastavitev vnosa. Glede na nastavitev vnosa se tudi izvede avtomatski pomik

displeja. Koda:


1 0 D D D D D D D D

Read data from CG or DD RAM (branje podatka iz CG ali DD RAM-a)

Prebere bin. 8-bitni podatek DDDDDDDD iz CG ali DD RAM-a. Predhodna nastavitev naslova

doloèa, ali gre za CG ali DD RAM, zato je pred branjem treba izvrš iti inš trukcijo nastavitve naslova

CG oz. DD RAM-a. Èe tega ne storimo, je prvi prebrani podatek neveljaven. Po konèanem branju

podatka se glede na nastavitev vnosa naslov ali poveèa ali pa zmanjš a za 1, kar omogoèa serijsko

branje podatka za podatkom, ne da bi vmes vedno nastavljali naslov. Pomik displeja se ne glede na

nastavitev vnosa pri branju podatka ne izvrš i. Koda:


1 1 D D D D D D D D

Opomba:

Naslovni š tevec se avtomatsko inkrementira ali dekrementira po izvedbi vpisa podatka v CG ali DD

RAM. Vendar pa podatka ni možno prebrati iz RAM-a, èe je bil naslov doloèen na tak naèin. Pred

izvedbo branja iz RAM-a je treba vedno izvesti inš trukcijo nastavitve naslova ali pa inš trukcijo

pomika kurzorja, èe gre za branje iz DD RAM-a (tudi pomik kurzorja doloèi naslov).

50

2.3. Prikazovalniki na tekoèe kristale š e malo drugaèe

Vèasih so bili prikazovalniki na tekoèe kristale (LCD) nerodni za prikljuèevanje, saj so imeli mnogo

prikljuèkov, naèrtovalec pa je moral paziti na èasovne in elektriène omejitve.

Aplikacija neredko zahteva, da bi prikazovalnik prikazal poleg š tevilk tudi vse èrke abecede. Na hitro

si lahko izraèunamo, da bi potrebovali za krmiljenje prikazovalnika z eno vrstico, 16 znaki in znaki z

matriko 5X7 toèk 560 povezav za krmiljenje. Èe pa pomislimo tudi na èasovne zahteve, je to že obilo

dela za naš krmilni procesor, Na sreèo je tukaj prispevala svoj delež tehnologija. Zadnje èase se tudi

v naš ih trgovinah dobi množica razliènih alfanumeriènih prikazovalnikov velikosti 1X16 znakov,

2X16 znakov (ti so najpogostejš i), 4X20 znakov itd. Vsi ti prikazovalniki imajo svoj procesor in

krmilna vezja za prikazovalnik s tekoèimi kristali. Tako postane uporaba takega prikazovalnika zelo

enostavna, saj ima vsega skupaj samo 14 linij.

Èlanek je namenjen razjasnitvi priklopa takega prikazovalnika na PC raèunalnik zaradi testiranja in

uèenja dela z njim.

Za krmiljenje inteligentnega LCD prikazovalnika sem uporabil osebni raèunalnik (PC). Tako se

lahko na enostaven in hiter naèin mnogo nauèimo, saj ne potrebujemo dodatne elektronike.

Programiranje v viš jenivojskih jezikih je enostavneje kot programiranje v zbirniku za doloèen

mikrokrmilnik. Pripomniti moram, da je ta èlanek namenjen predvsem prikazu uporabe takih

prikazovalnikov.

Ker je procesor, ki krmili tak prikazovalnik, v veèini primerov Hitachijev HD44780, se bom omejil

na uporabo le-tega. Priznati moram, da drugega procesorja na takih prikazovalnikih š e nisem videl.

Do sedaj sem uporabljal Philipsove, Hitachijeve, Optrexove in Sharpove prikazovalnike in vsi so

imeli Hitachijev procesor HD44780. Ostala vezja na prikazovalniku so krmilna vezja in jih je veè ali

manj odvisno od š tevila znakov, ki jih tak prikazovalnik prikazuje.

51

2.3.1. ZA ZAÈETEK TEHNIÈNI PODATKI

Za komunikacijo z zunanjim svetom uporablja tak prikazovalnik 4 ali 8 bitni vmesnik, ki se ga doloèi

programsko. Velikost pomnilnika za prikazovanje je 80 byte-ov in zato lahko tak prikazovalnik

prikaže najveè 80 znakov (to pomeni, da so prikazovalniki 4X20 znakov najveè, kar zmore

prikazovalnik s procesorjem HD44780). Ta pomnilnik je bralno pisalni. Tako lahko del pomnilnika,

ki se ne prikazuje, uporabimo kot pomnilnik za naš o aplikacijo. Prikazovalnik ima vgrajen generator

znakov in sicer 160 znakov (matrika znaka 5X7 toèk) ali 32 znakov (matrika znaka 5X10 toèk).

Osem znakov lahko sami doloèimo (npr. è, š in ž). Veèina prikazovalnikov uporablja matriko 5X7

pik. Poleg izpisovanja znakov, pozna prikazovalnik š e množico ukazov kot so premikanje niza

znakov, utripanje kurzorja itn. V sam prikazovalnik je tudi vgrajen avtomatièni RESET ob vklopu

napajanja. Za napajanje potrebuje 5V. Vsi nivoji za krmilne linije so tipa TTL. Poraba je zelo nizka

tipièno 0,5mA (najveè 2mA).

2.3.2. PRIKLJUÈEVANJE (naveden je primer prikljuèitve s pomoèjo 4-bitnega vmesnika)

Pri prikljuèevanju moramo paziti, kje je nožica 1, saj imajo nekateri prikazovalniki prikljuèni

konektor na zgornjem delu, drugi pa na spodnjem delu tiskanega vezja. Nekateri prikazovalniki tudi

nimajo oznaèene nožice 1. Najlažje jo najdemo tako, da z ohm-metrom poiš èemo povezavo med

kovinskim okrovom, ki drži stekleni del prikazovalnika in nožico 1, ki je skrajno desno ali skrajno

levo. Nožica, ki je povezana s kovinskim okrovom, je masna nožica (Vss nožica 1).

Razpored nožic je:

1 Vss 0V

2 Vdd 5V

3 V0 kontrast

4 RS izbiranje: ukaz ali podatek

5 R/W branje/pisanje

6 E izbirni signal

7 DB0 podatkovna linija





52




Pri 4-bitnem vmesniku so uporabljene samo zgornje 4 podatkovne linije (DB4..DB7). Zdaj lahko

prikljuèimo prikazovalnik na osebni raèunalnik (PC). Na sliki 23 je prikazana prikljuèitev

prikazovalnika na raèunalnik. Prikljuèil sem ga na paralelna vrata za tiskalnik (angl. Printer Port

LPT). Za prikljuèitev potrebujemo moš ki konektor DB25 in nekaj žic, katerih dolžina naj ne presega

1,5 m. Za delovanje samega prikazovalnika potrebujemo š e napajalnik 5V.

Za prikljuèevanje sem uporabil 4-bitni vmesnik (manj dela s prikljuènimi dovodi). Ker bom v

prikazovalnik samo vpisoval, sem nožico 5 (R/W) prikljuèil na maso (GND ali Vss). Nožico 3 (Vo)

za kontrast sem prikljuèil na maso. Tako prikljuèen prikazovalnik ima za malenkost premoèen

kontrast. Noži co 6 (E) prikazovalnika sem prikljuèil na podatkovno linijo 5 vrat tiskalnika. Pri pre-

hodu napetosti na nožici 6 (E) iz visokega stanja v nizko se vpiš ejo v prikazovalnik podatki, ki so

vpisani na nožicah 11, 12, 13 in 14 na prikazovalniku (pri 4 bitnem vme sniku). Nožice 11, 12, 13 in

14 so povezane s podatkovnimi linijami 0, 1, 2 in 3 vrat tiskalnika. Podatkovna linija 4 vrat tiskalnika

je povezana z nožico 4 (RS) prikazovalnika. Signal na tej nožici doloèa, ali vpisujemo v

prikazovalnik podatek (RS je v visokem stanju) ali ukaz (RS je v nizkem stanju). Ostane nam š e

prikljuèitev na napajanje 5V. Napajalno linijo 5V prikljuèimo na nožico 2 in napajalno linijo GND

(maso ali Vss) na nožico 1. Za tako prikljuèen prikazovalnik potrebujemo š e nekaj programske

opreme, ki ga bo oživila. Za pisanje programov sem uporabil viš ji programski jezik C.

Slika 23:Prikljuèitev prikazovalnikana vrata za tiskalnik PCraèunalnika

53

2.4. Princip delovanja LCD prikazovalnikov

Tekoèi kristali so organske snovi z zelo dolgimi molekulami, ki imajo v elektriènem polju posebne

lastnosti. Molekule so sicer gibljive kot v tekoèini, vendar razporejene po doloèenih pravilih, ki

veljajo za kristalne strukture. Od tod ime tekoèi kristali.

Prikazovalnik s tekoèimi kristali (angl. liquid crystal display) je zgrajen iz dveh optiènih

polarizatorjev, prevodnih prosojnih elektrod ter vmesne celice, kjer so zaprti tekoèi kristali. Vmesna

celica s tekoèimi kristali je zelo tanka in meri nekaj 10µm. Razporeditev molekul lahko vsilimo s

posebnimi dodatki, ki so v kontaktu s tekoèimi kristali. Molekule razporedimo tako, da so na površ ini

vse orientirane navpièno, z globino pa se postopoma orientirajo vodoravno.

Slika 24: Princip delovanja nematiènih tekoèih kristalov

Tekoèi kristali prepuš èajo le svetlobo, ki je enako polarizirana kot so usmerjene molekule tekoèih

kristalov. Èe so torej molekule orientirane navpièno, bodo prepuš èale le navpièno polarizirano

svetlobo. Ker se molekule z globino postopoma zasuèejo za 90°, se isto zgodi tudi s svetlobo -

postane vodoravno polarizirana. Ko pa med elektrodama prikljuèimo elektrièno napetost, se vse

molekule tekoèega kristala razporedijo v eno smer in sukanja svetlobe ni veè. Opisan naèin delovanja

velja za t.i. nematiène tekoèe kristale (slika 24).

54

Slika 25: Zgradba prikazovalnika s tekoèimi kristali

Tekoèe kristale sedaj postavimo med dva optièna polarizatorja - s prvim poskrbimo, da pada na

tekoèe kristale le navpièno polarizirana svetloba, drugi pa naj prepuš èa le vodoravno polarizirano

svetlobo. Èe na kristalih ni napetosti, bo izhodna svetloba polarizirana vodoravno in jo bo zato

vodoravni optièni polarizator prepuš èal; èe pa na kristale pritisnemo napetost, zasuka svetlobe na

kristalih ne bo, zato (navpièno polarizirana) svetloba ne bo mogla skozi vodoravni optièni polarizator

- površ ina bo postala èrna.

Poznamo transmisijske in refleksijske prikazovalnike. Pri prvih je vir svetlobe postavljen za

prikazovalnikom, pri drugih pa se svetloba, ki prehaja skozi prikazovalnik, odbija nazaj s pomoèjo

ogledala.

Prikazovalnike krmilimo z izmenièno napetostjo, saj bi pri enosmerni napetosti prihajalo

do nezaželjenih elektrolitskih pojavov.Prikazovalniki s tekoèimi kristali imajo zelo majhno

porabo elektriène moèi, njihova slabost pa je v dolgem odzivnem èasu.

55

2.5. Rezultat seminarske naloge2.5.1. Stikalni naèrt :

Slika 26: Stikalni naèrt vezja z LCD prikazovalnikom

56

Slika 27: Razporeditev elementov na ploš èici tiskanega vezja

Slika 28: Povezave – film za tiskano vezje

57

Slika 29: Prikaz povezave elementov na ploš èici tiskanega vezja

Tabela 21: Seznam uporabljenih elementov pri izdelavi LCD prikazovalnika

Kosov Opis Vrednost Oznaka

1 Kondenzator elektrolitski 100 µF C1

1 Kondenzator plastni 100 nF C2

2 Kondenzator elektrolitski 1 µF C3, C4

2 Kondenzator keramièni 30 pF C5, C6

1 Dioda 1N 4007 D1

1 Stabilizator napetosti LM 7805 Ic1

1 Mikrokontroler ATMEL 89C2051 Ic2

1 Podnožje za DIP 20

1 Trimer upor 10 kE P1

1 Upor 100 kE R1

1 Quartz kristal 12 MHz Q1

4 Tipke T1, T2, T3, T4

1 LCD prikazovalnik 2*16 znakov

58

2.5.2. Diagram poteka programa :

Slika 30: Diagram poteka

START

Inicializacija µK

Inicializacija LCD

T1 = ?

T2 = ?

T3 = ?

T4 = ?

Napis 1

Napis 2

Napis 3

Napis 4

DA

DA

DA

DA NE

NE

NE

NE

59

2.5.3. Program :

/********************************************************************TIMER.CPrikaz uporabe LCD prikazovalnika

=====================================================================Verzija Datum Avtor:1 1-2-1999=====================================================================OPIS:

V odvisnosti od pritisnjene tipke se na LCD pojavljajorazlicni napisi.

********************************************************************/#pragma SMALL REGISTERBANK(0) ROM(SMALL) CODE#include <AT892051.h> // konfiguracijska datoteka

void smallDelay(unsigned char); // zakasnitev za char mikrosekvoid delay(unsigned char); // zakasnitev za char msekvoid bigDelay(unsigned char); // zakasnitev za char*100 msekvoid initLCD(void); // inicializacija LCD displajavoid outLCD(char,char,char[17]); // izpis niza na LCDvoid clearLCD(void); // zbrise zaslon LCD-ja

#define MILI_SEC 0x033E // makro ukaz#define RS P3_0 // P3_0 je izhodni port za signal RS prik.#define ELCD P3_1 // P3_1 je izhodni port za signal enable prik.#define T1 P3_2 // P3_2 je vhodni port za tipko T1#define T2 P3_3 // P3_3 je vhodni port za tipko T2#define T3 P3_4 // P3_4 je vhodni port za tipko T3#define T4 P3_5 // P3_5 je vhodni port za tipko T4

60

/********************************************************************glavni program

********************************************************************/

void main(void){ // zacetek funkcije main

TMOD=0x01; // inicializacija T0 za 16 bitni casovnik// notranja kontrola

initLCD(); // inicializacija LCDwhile(1){ // zacetek neskoncne while zanke

if(!T1) { // zacetek prvega pogojabigDelay(5); // zakasnitev za 0.5 sekoutLCD(1,1,"POZDRAVLJEN UFO!"); // izpis teksta na LCDoutLCD(2,1,"KAKO SE POCUTIS?"); // izpis teksta na LCD

} // konec prvega pogoja

if(!T2) { // zacetek drugega pogojabigDelay(5); // zakasnitev za 0,5 sekoutLCD(1,1,"Uzivaj MLADOST ,"); // izpis teksta na LCDoutLCD(2,1,"pozabi STAROST !"); // izpis teksta na LCD

} // konec drugega pogoja

if(!T3) { // zacetek tretjega pogojabigDelay(5); // zakasnitev za 0,5 sekoutLCD(1,1,"Raje lepo hodim,"); // izpis teksta na LCDoutLCD(2,1,"kakor grdo vozim"); // izpis teksta na LCD

} // konec tretjega pogoja

if(!T4) { // zacetek cetrtega pogojabigDelay(5); // zakasnitev za 0,5 sekoutLCD(1,1,"Lepo se imejte ,"); // izpis teksta na LCDoutLCD(2,1,"pa NASVIDENJE !!"); // izpis teksta na LCD

} // konec cetrtega pogoja

} // konec neskoncne while zanke} // konec funkcije main

61

/* *************************************************************initLCD()

************************************************************* */

void initLCD() { // zacetek podprograma za// inicializacijo LCD-ja

bigDelay(2); // zakasnitev pri vklopu napraveRS=0; // instrukcija (ukaz)

ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekP1=0x38; // doloci dolzino podatka (8-bitni),

stevilo vrstic (2)in format karakterja(5*7)

smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(64); // zakasnitev za 64 ms



smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(64); // zakasnitev za 64 ms



smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)bigDelay(1); // zakasnitev za 100 ms

ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekP1=0x0d; // pomakne cel displej v desno,

kurzor sledi pomiku displejasmallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)bigDelay(1); // zakasnitev za 0,1 s

ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekP1=0x06; // vklopi displej,prikaze kurzor,

karakter na katerega kaze kurzor ne utripasmallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(64); // zakasnitev za 64 ms

clearLCD(); // zbrise zaslon LCD-ja} // konec podprograma za inicializacijo LCD-ja

62

/* *************************************************************clearLCD()zbrise zaslon na LCD displaju

************************************************************* */

void clearLCD() { // zacetek podprograma za brisanje LCD-ja

RS=0; // instrukcija (ukaz)

ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosek

P1=0x01; // naslov porta P1smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(64); // zakasnitev za 64 ms

} // konec podprograma za brisanje LCD-ja

/* *************************************************************outLCD(char y,char x,char item[])x - zacetni stolpec izpisa (1-16)y - zacetna vrstica izpisa (1-2)item - string, koncan z \0

************************************************************* */

void outLCD(char y,char x, char item[]) { // dolocitev pozicij izhoda LCD-ja

unsigned char data pozicija; // nepred. znak. tip podat. naslovachar stevec=0; // dolocitev vrednosti stevcaswitch (y) { // zacetek pogojnega stavka case 1: // pogoj 1

pozicija=0x80; // zacetni naslov 1. vrsticebreak; // prekine izvajanje pogoja 1

case 2: // pogoj 2pozicija=0xc0; // zacetni naslov 2. vrsticebreak; // prekine izvajanje pogoja 2

default : // ce pogoji niso izpolnjenireturn; // vrnitev na zacetek

} // konec pogojnega stavka

pozicija=pozicija+(unsigned char)(x - 1); //naslov stolpca v izbrani vrstici

RS=0; // instrukcija (ukaz)ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekP1=pozicija; // na zeleno pozicijosmallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(1); // zakasnitev za 1 ms

while (item[stevec] != '\0') { // neskoncna zankaRS=1; // instrukcija (podatek)ELCD=1; // LCD enable (LCD omogoèen)smallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekP1=item[stevec++]; // dolocitev nove vrednosti stevcasmallDelay(1); // zakasnitev za 1 mikrosekELCD=0; // LCD disable (LCD onemogoèen)delay(1); // cakaj 1 ms

} // konec pogojnega stavka} // konec dolocevanja pozicij izhoda LCD-ja

63

/* *************************************************************void smallDelay(unsigned char cas)

zakasnitev za cas mikrosekunduporablja stevec T0

************************************************************* */

void smallDelay(unsigned char cas) { // zacetek dolocevanja casovnika

TR0=0; // ustavi T0TF0=0; // brisi morebitno zastavico T0TL0=(unsigned char)0xff-cas; // 255-cas v L zlog T0TH0=0xff; // H zlog T0

TR0=1; // start T0while (TF0==0); // cakaj na konec stetja (TF0=1)

} // konec dolocevanja casovnika

/**************************************************************void delay(unsigned char cas)

zakasnitev za cas milisekunduporablja stevec T0, ki steje strojne cikle (1,2 mikrosek)za cas 1 msek mora presteti 833 strojnih ciklov

**************************************************************/

void delay(unsigned char cas) { // zacetek dolocevanja casovnika

unsigned char stevec; // dolocitev tipa stevcaunsigned int initTimer; // dolocitev tipa casovnikainitTimer=0xffff-MILI_SEC; // 65535-830TR0=0; // ustavi T0TF0=0; // brisi morebitno zastavico T0for (stevec = cas; stevec > 0 ; stevec--) { // obseg stetja

TL0=(unsigned char)(initTimer & 0x00ff);TH0=(unsigned char)(initTimer >> 8); // initTimer v L&H zloga T0

TR0=1; // start T0while (TF0==0) { // cakaj na konec stetja

// (TF0=1)stevec=stevec; // prireditev vrednosti stevca

}TF0=0;

}} // konec dolocevanja casovnika

/**************************************************************void bigDelay(unsigned char cas)

zakasnitev za cas*100 milisekund**************************************************************/

void bigDelay(unsigned char cas) { // zacetek dolocevanja casovnika

unsigned char stevec; // dolocitev tipa stevcafor (stevec=0;stevec++ < cas;delay(50)); // obseg stetjafor (stevec=0;stevec++ < cas;delay(50)); // obseg stetja

} // konec dolocevanja casovnika

64

2.5.4. Opis prikljuèevanja mikrokontrolerja in LCD prikazovalnika

GND prikljuèek kontrolerja in prikazovalnika je prikljuèen na minus (na maso), Vcc pa na plus

napajanja.

Prikljuèek W0 prikazovalnika je prikljuèen na spremenljivi prikljuèek trimer upora (P1), s

katerim lahko spreminjamo kontrast ozadja prikazovalnika.Prikljuèek RS prikazovalnika, ki izbira,

ali je na vrsti ukaz ali podatek, je prikljuèen na vhod P3.0 kontrolerja. R/W prikazovalnika je

prikljuèen na maso, ker prikazovalnik tekst samo izpisuje. E prikazovalnika lahko prikljuèimo na

plus napajanja, ali pa na P3.1 kontrolerja, saj je to izbirni signal, ki v stanju 0 omogoèa vpisovanje

podatkov v prikazovalnik.Prikljuèki prikazovalnika D0 do D7 (vhodi) so prikljuèeni na izhode

kotrolerja, ki so oznaèeni s P1.0 do P1.7, saj kontroler v odvisnosti od pritisnjene tipke na vhodu na

te prikljuèke poš ilja izhodne podatke (razliène tekste), ki pa jih doloèimo programsko.

Prikljuèek RST kontrolerja je prikljuèen na vezje za reset. Prikljuèek 3.0 je že zgoraj

omenjen, prikljuèen pa je na RS prikazovalnika. Tudi P3.1 je že zgoraj omenjen. XTAL1 in XTAL2

sta prikljuèka za zunanji kristal, ki doloèa frekvenco (hitrost) delovanja kontrolerja.

Na vhode, oznaèene s P3.2 do P3.5 smo prikljuèili tipke. Pritisk katerekoli od teh š tirih tipk

povzroèi izpis teksta na LCD prikazovalniku in sicer :

- T1……………POZDRAVLJEN UFO!

KAKO SE POCUTIS?

- T2……………Uzivaj MLADOST ,

pozabi STAROST !

- T3……………Raje lepo hodim,

kakor grdo vozim

- T4……………Lepo se imejte ,

pa NASVIDENJE !!

65

3. ATMEL 89C2051

Èe že govorimo toliko o krmiljenju LCD desplejev z mikrokontrolerjem ATMEL 89C2051, je prav,

da š e povemo nekaj besed o njem samem.

3.1. Glavne znaèilnosti mikrokontrolerja :

1. Kompatibilnost z družino 8051 :

a) 8-bitni mikroprocesor

b) moèan nabor ukazov primeren za avtomatiko

c) Boolov procesor, ki omogoèa direktno operiranje z biti

d) 5 virov prekinitev

e) 2 16-bitna èasovnika / š tevca

f) programabilni serijski port

g) 2 nizkopotroš na režima delovanja

h) napajalna napetost od 2,7 V do 6 V

i) vgrajen oscilator (potrebuje zunanji kristal) s frekvenco takta do 24 MHz

2. 2 kB Flash pomnilnika z zmožnostjo 1000 vpisov in 10 letne obstojnosti za programski

pomnilnik

3. dvonivojska zaš èita programa

4. 128 byteov statiènega RAM pomnilnika

5. 15 programabilnih digitalnih I/O signalov

6. analogni komparator

66

Slika 31: Zgradba mikrokontrolerja ATMEL 89C2051

3.2. Opis prikljuèkov mikrokontrolerja :

Slika 32: Razporeditev prikljuènih pinov na mikrokontrolerju

67

Port 1

Port 1 je 8-bitni dvosmerni vhodno/izhodni port. Pini P1.2 do P1.7 imajo vgrajene notranje pull-up

upore. Pina P1.0 in P1.1 pa potrebujeta zunanja pull-up upora, èe sta uporabljena kot vhoda. Ta dva

pina imata v drugi funkciji vlogo vhodov analognega komparatorja.

Slika 33: Pina P1.0 in P1.1 v vlogi vhodov analognega komparatorja

Izhodni bufferji porta 1 lahko požirajo tok 20 mA in lahko direktno napajajo LED diode. Kadar so v

bufferje vpisane logiène enke, je port 1 lahko uporabljen kot vhodni port ( vsak pin posebej ). Takrat

pini P1.2 do P1.7 dajejo tok 50 µA skozi notranje pull-up upore, kadar na njih forsiramo nizek nivo.

Port 1 med programiranjem sprejema 8-bitno programsko kodo, pri verifikaciji programa pa se ta ista

koda lahko na teh pinih prebere.

Port 3

Pini P3.0 do P3.5 in P3.7, so dvosmerni vhodno/izhodni pini porta 3 z internimi pull-up upori. P3.6 je

notranje povezan kot izhod iz vgrajenega preciznega analognega komparatorja in je dostopen le

programsko za branje tega izhoda ( nima prikljuèka na èipu ). Izhodni bufferji porta lahko požirajo

tok 20 mA. Kadar so v bufferje vpisane logiène enke, je port 1 lahko uporabljen kot vhodni port

( vsak pin posebej ). Port 3 sprejema nekatere kontrolne signale med programiranjem in verifikacijo

FLASH pomnilnika. Razen tega služi za alternativne funkcije:

P3.0 RxD vhod serijskega porta ;

P3.1 TxD izhod serijskega porta ;

P3.2 /INTO zunanja prekinitev 0 ;

P3.3 /INT1 zunanja prekinitev 1 ;

P3.4 TO zunanji vhod èasovnika / š tevca 0 ;

P3.5 Tl zunanji vhod èasovnika / š tevca 1.

68

Slika 34: Porta P1 in P3 kot zadrževalnika

RST

Reset vhod. Vsi vhodno/izhodni pini se postavijo na 1, ko RST doseže visok nivo.Zadrževanje RST

na 1 za 2 strojni periodi povzroèi resetiranje mikrokontrolerja.

Najpreprostejš e vezje za reset prikazuje naslednja slika :

Slika 35: Vezje za reset

XTAL1 , XTAL2

Sta vhod in izhod invertirajoèega ojaèevalnika, ki je lahko uporabljen kot on-chip oscilator. V ta

namen lahko med njiju prikljuèimo kvarèni kristal in kondenzatorja 30pF +/- 10pF proti masi.

Oscilator goni interno vezje za taktno uro. En strojno cikel traja 12 period oscilatorja in je razdeljen

na 6 stanj ( S1-S6 ). Vsako stanje ima 2 periodi. V prvi se tipièno izvedejo aritmetiène in logiène

operacije, v drugi pa prenosi podatkov med posameznimi internimi registri.

69

3.3. Èasovniki / š tevci

Mikrokontroler ima dva 16-bitna registra za èasovne in š tevne funkcije.

V funkciji èasovnika register poveèuje svojo vrednost na vsak CPU cikel. Ker cikel vsebuje 12

period oscilatorja, se vrednost registra poveèuje z 1/12 frekvence oscilatorja ( s kristalom l2MHz je ta

èas 1 µsek ).

V funkciji š tevca se vrednost v registru poveèuje ob prehodu signala iz 1 v 0 na pripadajoèem pinu

( T0 in T1 ). Najveèja frekvenca š tetja je 1/24 oscilatorjeve frekvence.

4. C JEZIK

4.1. Opis uporabljenih ukazov C jezika

#pragma……….Prevajalniš ki – predprocesorski ukaz

#include………..Prevajalnik obdela datoteko s programom v C jeziku v veè fazah in pozna doloèene

ukaze in operatorje, ki niso del programskega jezika. Te ukaze (prevajalniš ki ukazi)

obdeluje v prvi fazi – predprocesiranje. Vsak ukaz predprocesorja se zaène z

znakom #. Èe je program napisan v veè datotekah, jih moramo vkljuèiti s

predprocesorskim ukazom include. Na tem mestu bo predprocesor vrinil želeno

datoteko.Možne oblike :

#include "filename"

#include <filename>

Prva oblika je znaèilna za vkljuèevanje deklaracij funkcij iz drugih delov naš ega

programa. Druga oblika pa je znaèilna za vkljuèevanje deklaracij funkcij

standardne knjižnice. V standardni knjižnici so zbrane sploš no uporabljive funkcije,

ki jih napiš e proizvajalec compilerja (prevajalnika). Grupirane so po datotekah z

70

ekstenzijo .h, v katerih so deklarirane. Tako so matematiène funkcije deklarirane v

datoteki math.c, funkcije za delo z datotekami v stdio.h, za uro in datume time.h, za

delo z nizi string.h, za konfiguracijo procesorjev pic.h, 8051.h itd..

Primer :

#include <pic.h>

#include <8031.h>

#define…………Makro ukazi so ukazi, ki so sestavljeni iz ukazov C jezika in imajo svoje

ime.Definiramo jih s predprocesorskim ukazom define. Prevajalnik bo ime makroja

zamenjal z nizom ukazov, kjer bo priredil tudi spremenljivke.

#define ime niz_simbolov

Primer :

#define MAX 10

#define ABS_DIFF(a,b) ((a)>(b) ? (a)-(b) : (b)-(a))

void main (void) {

unsigned int x, y, E;

E=ABS_DIF(x, y);

}

void main (void)………Je ukaz funkcije MAIN, v kateri steèe program po resetu in ko se

inicializirajo globalne spremenljivke. Predstavlja glavni program, ki klièe

ostale funkcije.

Primer :

void main (void) {

ukaz1 ;

klic_funkcije1;

…

/* telo glavnega programa */

…

}

71

while(1)………..To je neskonèna while zanka. Ukazi, ki so v telesu while zanke se ponavljajo v

neskonènost.

Primer :

while(1) {

…

/* telo zanke */

…

}

if……………….If stavek spada med kontrolne ukaze, ki kontrolirajo programski tok oz. vrstni red

izvajanja programa. Zanke omogoèajo ponavljanje izvajanja doloèenega niza

ukazov, dokler ni zahtevani pogoj izpolnjen.

Primer :

if(pogoj) { /* opravilo 1 se bo izvrš ilo le, èe bo pogoj izpolnjen */

izvrsi_opravilo_1;

}

switch………….Switch stavek uporabimo, èe je postavljeno veliko pogojev in postane if stavek

nepregleden. Glede na vrednost doloèene spremenljivke lahko izvajamo

veèopravilnost.

Primer :

switch(spremenljivka) {

case konstanta1:

izvrsi_opravilo_1;

break;

case konstanta2:

izvrsi_opravilo_2;

break;

…

case konstantaN:

izvrsi_opravilo_N;

72

break;

default:

rezervno_opravilo;

break;

}

Ukaz default je opcijski in ni obvezen. Izvrš i se samo, èe nobeden od pogojev ni izpolnjen.Ukaz

break pa je zelo pomemben, saj prekine izvajanje switch stavka, ko je posamezen pogoj izpolnjen.

return………….Ta ukaz uporabljamo, kadar želimo funkcijo predèasno zapustiti ali pa vrniti

vrednost doloèene lokalne spremenljivke.

Primer :

unsigned char PI_regulator (unsigned int Xizm, unsigned int Xzel) {

unsigned int y;

if(Xizm==0)

return;

…izraèun nove korekcijske vrednosti

…

return y;

}

for……………...For zanka. Pri inicializaciji postavimo zaèetno vrednost š tevca. S pogojem

testiramo tudi pogoj za izhod iz zanke. S spremembo pa doloèimo stopnjo

inkrementiranja / dekrementiranja š tevca ob vsakem prehodu zanke. Testiranje

pogoja se izvrš i prej kot izvajanje.

for(inicializacija š tevca;pogoj za ponovitev zanke;sprememba š tevca)

Primer :

for(i=0;i<10;i++) {

a=2*i;

if(a==10)

alarm();

}

73

5. PREVAJALNIK

c51 LCD.c

l51 LCD.obj to LCD.abs CODE (0030H)

if ERRORLEVEL = 1 GOTO NAPAKA

ohs51 LCD.abs NOSB NOP NOM

IF ERRORLEVEL = 0 GOTO KONEC

:NAPAKA

REM PREVAJANJE NEUSPESNO

:KONEC

pause

rem del LCD.lst

del LCD.obj

del LCD.abs

del LCD.sym

rem del LCD.m51

rem hexobj.exe LCD.hex LCD.bin I

rem del LCD.hex

Vhodna datoteka je LCD.c (iz TURBO C jezika), izhodna pa LCD.hex (iz TURBO C PIC

prevajalnika).

Slika 36: Blokovna shema poteka programiranja mikrokontrolerja

PrevajalnikLCD.c LCD.hex Programator

MikrokontrolerATMEL89C2051

74

6. PROGRAMATOR PG302

ZA PROGRAMIRANJE ÈLANOV

DRUŽINE 80C51 IN AVR

Priš li so novi mikrokrmilniki in naš emu staremu programatorju je poš la sapa. Zaradi tega smo

poiskali novo poceni možnost programiranja mikrokontrolerjev družine 8051. Prièujoèi programator

je v osnovi namenjen programiranju popularnih malih Atmelovih mikrokrmilnikov serije 89C1051 in

89C2051 v DIL 20 ohiš ju, takoj zatem pa novim RISC mikrokontrolerjem AVR serije 90SXXXX.

Seveda zna programator PG302 programirati poleg Atmelovih mikrokontrolerjev tudi

mikrokontrolerje proizvajalcev AMD, Dallas, Intel in Philips.

Koncept

Resnejš i razvijalci programske opreme za mikrokrmilnike uporabljajo pri programiranju emulatorje.

Pri tem lahko sledijo toku podatkov, preverjajo lahko stanja akumulatorjev in ostalih registrov, po-

stavljajo lahko tudi prekinitvene toèke. Vse to jim pomaga pri hitrem pisanju kode in kar je najbolj

važno pri razhroš èevanju kode. Ker pa je naš programator prvenstveno na menjen mikroprocesorjem z

majhnim pomnilnikom (89C1051 ima le 1Kb) emulatorja, mikrokrmilnikov niti ne potrebujemo, saj

je naš a koda zelo kratka in lahko sledimo toku podatkov tudi na zaslonu ali na listingu programa. Z

metodo poizkuš anja lahko program kar hitro razhroš èimo, nakar ga š e zadnjiè sprogramiramo,

zaklenemo lock bite in ga vstavimo v naš e ciljno vezje. Š e enostavnejš a stvar je pri programiranju

AVR mikrokrmilnikov z SPI vodilom, preko katerega lahko procesor vpiš emo kar v ciljnem sistemu

in to lahko storimo do 10.000-krat.

Programator PG302 sodi v razred amaterskih in polprofesionalnih programatorjev in je prime-

ren tako za domaèe delo kot za programiranje manjš ih serij mikrokrmilnikov. Programira precejš en

del družine mikrokrmilnikov 80C51, odlikuje pa ga tudi dovolj nizka cena. Kljub temu pa programira

zanesljivo in hitro, uporabniš ki vmesnik na PC ju pa deluje v prijaznem Windows okolju.

75

6.1. Elektronika

6.1.1. Elektrièna shema

Programator je pravzaprav zelo enostavna napravica. Datoteko s strojno kodo mora paè vpisati v

izbrani mikroprocesor na enega od dveh možnih naèinov: normalno preko port a P1 in P3 (za obièajne

krmilnike s Flash ali PROM pomnilnikom) ali preko SPI vodila (AVR-ji). Glavna komponenta

programatorja je mikrokontroler Atmel 89C2051, ki deluje s taktom 11MHz. Mikrokontroler skrbi za

to, da prevzame kodo in jo po doloèenem programirnem algoritmu shrani v pomnilnik

mikrokrmilnika, ki ga programiramo. PG302 je na PC povezan po navadnem serijskem kanalu

RS232, zato je uporabljen MAX232ACPE, znani pretvornik nivojev TTL/±9V, ki uporablja kon-

denzatorje vrednosti 1 µF, napajamo pa ga le s petimi volti.

Ker ima mali AT89C2051 premalo portov za programiranje vstavljenega mikrokrmilnika, je

za preklapljanje med programiranjem in normalnim delovanjem ter vkljuèevanje delovne napetosti

uporabljen dodaten latch, ki "demultipleksira" port Pl. Kot Chip select za 74HC573 je uporabljen

izhod P3.7 (LATCH).

Programator se napaja z napetostjo od +15 do +25 V DC max. . Uporabimo lahko kar

standardni adapter-napajalnik, ki ga lahko kupimo za nekaj 100 tolarjev v skoraj vsaki trgovini z

elektromaterialom. Pri tem pazite na polariteto na vaš em adapterju! Notranji prikljuèek na

napajalnem konektorju je plus, minus je zunanji prikljuèek (oklep), kar je tudi razvidno iz elektriène

sheme (slika 37). Napajalnik mora zagotoviti vsaj 200 mA ali veè toka, da bo programator pravilno

deloval..

Napajalni del mora zagotoviti delovno napetost Vcc in programirno napetost Vpp. Za

stabilizacijo Vcc je uporabljen klasièni 5-voltni regulator LM7805. Zaradi precejš nje disipacije je

uporabljen 1-amperski, èeprav bi po porabi zadostoval tudi manjš i. Programirno napetost dobimo z

regulatorjem LM3I7LZA. To je nastavljiv regulator v plastiènem ohiš ju, ki zagotavlja cca. 100 mA

toka, kar pa povsem zadoš èa. Napetost lahko nastavljamo s trimer potenciometrom vrednosti 500

ohmov, lahko pa vgradimo kar navaden upor, ki ga prej umerimo.

Procesor ICl preklaplja med programirno in reset napetostjo s signali Power_2 in Power_3 z

vkljuèevanjem tranzistorja Q1 ali Q3. Nizek signal Power_2 pomeni reset napetost, visok signal

Power_3 pa programirno napetost. S signalom Power_1 vkljuèujemo in izkljuèujemo delovno

napetost programiranega mikrokontrolerèka.

76

Slika 37: Elektrièna shema programatorja PG302

6.1.2. Gradnja in umerjanje

Samogradnja programatorja je izredno enostavna. Po ustaljenem redu najprej prispajkajte vse nizke

elemente, nato vse viš je, èisto na koncu pa š e konektorje. Vendar POZOR! Pred vgradnjo TEXTOOL

podnožja moramo najprej preveriti delovanje po naslednjih toèkah:

• Programator prikljuèimo na napajalno napetost in z voltmetrom pomerimo na testnih toèkah

GND in Vcc. Voltmeter mora pokazati 5V.

• Voltmeter prikljuèimo na toèki GND in Vpp. Tokrat moramo nameriti 12.75V . Èe temu ni tako,

moramo s trimer potenciometrom TP1 nastaviti napetost tako, da bo voltmeter pokazal 12.75V .

• Programator izkljuèimo in dokonèamo gradnjo programatorja. Èe želite vezje vgraditi v ohiš je,

je najbolje, da pod TEXTOOL podnožje vtaknete š e eno DIL podnožje. S tem boste pridobili na

viš ini. Roèica TEXTOOL podnožja mora nam reè gledati iz ohiš ja tudi takrat, ko je podnožje

zaprto. Ker je najviš ja komponenta stabilizator, jo lahko prispajkate na spodnji strani tiskanine.

Adapter 220V/l5V DC do 25V DC lahko vgradite v ohiš je programatorja. Èe programatorja ne boste

vgradili v ohiš je, pa je najbolje, da je adapter v solidnem plastiènem ohiš ju. Že zaradi varnosti!

77

Slika 38: Montažna shema programatorja PG302

6.1.3. Izdelava serijskega kabla za povezavo s PC in napajalnega kabla

Izdelava kabla je enostavna:

po zgornji shemi sestavite dva konektorja DB9, na strani programatorja je moš ki in na strani PC-ja

ženski. Namesto na DB9 lahko na PC strani namestite konektor DB25. V tem primeru se držite

sheme na sliki 39. Uporabljene so le tri žice: TXD, RXD in GND.

Slika 39: Razpored prikljuèkov na serijskem kablu s konektorji DB9 in DB9 na DB25 na PC strani

78

6.1.4. ISP (In-System-Programming) - programiranje mikrokontrolerjev v ciljnem sistemu

Èe uporabljate mikrokrmilnike z SPI vodilom, potem praktièno ne potrebujete emulatorja. Procesor

lahko vstavimo v tiskano vezje in celo prispajkamo, nato pa ga preko kabla zvežemo z naš im

programatorjem, tako kot je narisano v spodnji shemi (slika 40). Jasno pa je, da si morate konektor za

ISP programiranje pripraviti tudi v ciljnem sistemu in ga seveda povezati na ustrezne prikljuèke

mikrokrmilnika!

Slika 40: Prikljuèki kabla za programiranje ISP komponent

Slika 41: Opozorilo za ISP programiranje preko SPI vodila. Žal program š e ne zna zakleniti lock

bitov AVR mikrokrmilnikov

6.2. Programska oprema

6.2.1. Namešèanje programa v PC

Krmilni program v PC-ju teèe v Windows okolju. Deluje tako v Win 3.11 kot tudi v Win95 ali

Windows NT operacijskem sistemu. Program za namestitev dobite na 3.5-inchni disketi. Pri

instalaciji naložite na mestitveni program setup3_0.exe v svoj direktorij oz. mapo in ga zaženite. Ker

je to samorazš iritveni program, sam razpakira programe, ki so potrebni za delovanje programatorja.

Ko je to narejeno, lahko zaženete program Pg302.exe.

79

6.2.2. Nastavitve programa (Setup)

Ko se odpre okno programa, najprej izberite proizvajalca in vrsto mikrokontrolerja, ki ga želite

programirati. Nadalje svetujemo, da si v meniju Setup odkljukate Auto Verify in Auto Erase. Tako

bo programiranje teklo tekoèe. Lahko tudi poizkusite drugaèe, vendar se utegne vaš raèunalnik v

ekstremnih primerih tudi "obesiti".

Programator preko zgoraj opisanega standardnega kabla za serijsko komunikacijo priklopite

na eno od prostih serijskih komunikacijskih vrat. Nato morate doloèiti komunikacijska vrata

(slika 42), preko katerih bo potekalo programiranje. V kolikor ne veste, na katerih komunikacijskih

vratih je vaš programator priklopljen, lahko poizkuš ate tako, da v meniju Setup.Comms najprej

izberete Comm1, izpraznete TEXTOOL podnožje pro gramatorja, priklopite napajalno napetost in

pritisnete Blank Check ter poèakate na odgovor programatorja. V kolikor bo odgovor "Programmer

not responding", zamenjajte komunikacijska vrata v meniju Setup.Comms ali celo preklopite serijski

kabel na druga komunikacijska vrata vaš ega raèunalnika. To poèenjajte toliko èasa, da dobite

odgovor "Device Blank".

Mikrokontroler vložimo v TEX TOOL podnožje programatorja. Mikrokontroler naj bo obrnjen tako,

da ima nogico 1 pri roèici TEXTOOL podnožja, oziroma vsa integrirana vezja na programatorju naj

imajo nogico 1 na isti strani!.

Slika 42: Izbira komunikacijskega porta Slika 43: Programiranje

Slika 45: Izbira procesorjev, ki jih želimo programirati

Slika 44:Opozorilo prednapaènim formatomhex datoteke

80

6.2.3. Programiranje

Sedaj že lahko programirate mikro kontrolerje, jih berete in shranite njihovo vsebino v datoteko.

Seveda ne morete prebrati vsebine mikrokontrolerja, ki so ga pri programiranju "zaklenili" s t.i. Lock

biti.

Samo programiranje poteka tako, da najprej z ukazom "Browse" poiš èemo, kje se nahaja

datoteka, ki jo želimo programirati. Ko jo naj demo, jo kliknemo z miš ko in š e enkrat kliknemo na

OK. Program bo v primeru programiranja v spodnjem oknu napisal, kakš en je status programiranja.

Po uspeš nem programiranju lahko zaklenemo Lock bite tako, da pritisnemo "Program Lock

Bits".

Pri programiranju moramo upoš tevati, da programator programira SAMO Intelovo HEX ali

OBJ kodo! Vse druge oblike programske kode bodo napaèno sprogramirane in mikrokontroler ne bo

deloval po programu. Pri programiranju morate paziti, da ni hex koda prevelika glede na spominski

prostor mikrokontrolerja. Predolga koda za spominski prostor doloèenega mikrokontrolerja bo

pomenila, da bo programator pri preverjanju vsebine javil napako. Enako velja za EE-PROM pri

AVR procesorjih. Jasno je, da se mora oznaka mikrokontrolerja, ki ga želimo progra mirati, ujemati z

nastavljeno oznako mikrokontrolerja na programatorju. Tako bo programiranje npr. 89C2051

neuspeš no, èe je programator nastavljen na 89C51 in podobno.

Za programiranje 40-pinskih mikrokontrolerjev je potrebno dodatno podnožje-adapter. V

meniju Setup.Device so mikrokontrolerji brez oznake programirljivi brez dodatnih adapterjev, tisti

oznaèeni z eno zvezdico (*) se programirajo v adapterju, oznaèenim z #ADT87, tisti oznaèeni z

dvema zvezdicama (**) pa se programirajo v adapterju, oznaèenim z #ADT90. Na voljo pa je tudi

ISP programirni kabel, s katerim lahko programiramo AVR mikrokotrolerje kar v konènem vezju.

Seveda mora AVK mikrokontroler imeti SPI vodilo.

81

Slika 46: Izdelan programator

Tabela 22: Seznam uporabljenih elementov pri izdelavi programatorja

82

7. ZAKLJUÈEK

Prispeli smo do konca naš e poti po labirintih o LCD-ju. Èe ste dobili nove ideje o tem, kako bi

izboljš ali zasnovo ali uporabo programiranja LCD-ja, potem je namen te seminarske naloge dosežen.

Èe ste razumeli idejo o programiranju LCD-ja in o delovanju LCD-ja, potem prepustite vaš i

domiš ljiji prosto pot pri pisanju programov in s tem pri programiranju LCD-ja samem.Programi naj

bodo enostavni za uporabo. Past v katero se lahko ujamete pri okraš evanju programa je, da se s

pretiravanjem program naredi težji za uporabo, kot bi bil brez teh dodatkov. Glavno vodilo pri

uporabi podatkov naj bo torej zmernost in preudarnost, èe si noèete nakopati na glavo plohe poznih

noènih telefonskih klicev obupanih uporabnikov.

Predvsem pa imejte pred oèmi geslo : Nobena stvar ni dokonèana !!!!

83

UPORABLJENA LITERATURA:

1. ACTRON, Vertrieb elektronischer Bauelemente und Systeme GMBH,

navodila za uporabo LCD prikazovalnikov

2. Rudolf Weinzerl, ANSI C, navodila za uporabo programskega jezika ANSI C,

Šolski center Ptuj, Poklicna in tehniš ka elektro š ola

3. Rudolf Weinzerl, ATMEL 89C2051, navodila za uporabo mikrokontrolerja ATMEL 89C2051,

Šolski center Ptuj, Poklicna in tehniš ka elektro š ola

4. Robert Lorencon, Elektronski elementi in vezja, Studio Maya, Ljubljana 1996

5. Svet elektronike, Delo z LCD displeji s kontrolerjem HD44780 1. del, strokovna revija

6. Svet elektronike, Delo z LCD displeji s kontrolerjem HD44780 2. del, strokovna revija

7. Svet elektronike, Hobi, Samogradnje, Programator PG302 za programiranje èlanov družine

80C51 in AVR, strokovna revija, december 1997

84

ZAHVALA : Zahvaljujem se profesorju Rudolfu Weinzerlu univ. dipl. ing. el. za pomoè, nasvete,

trud in èas, ki ga je vložil v to seminarsko nalogo.Hvala.

seminarska naloga -...

Documents