Подключение жидкокристаллического (ЖК) дисплея к микроконтроллеру ATmega32

Подключение жидкокристаллического дисплея к микроконтроллеру ATmega32: внешний вид схемы

Для того, чтобы обеспечить хорошую коммуникацию между миром машин и миром людей, необходим жидкокристаллический дисплей. Как правило, он является важным компонентом различных встраиваемых систем. Все дисплеи, большие они или маленькие, функционируют согласно следующим основным принципам. Рассмотрим дисплеи 16x1 и 16x2. Дисплей 16x1 позволяет отобразить 16 символов в одной строке. Дисплей 16x2 позволяет отображать 32 символа – 16 символов на первой строке и 16 символов на второй. Для того чтобы научиться работать с дисплеем необходимо понять, что каждый символ занимает на дисплее 5x10=50 пикселов. То есть чтобы отобразить один символ на экране дисплея, все эти пикселы должны работать одновременно. Но эти проблемы нас не будут волновать поскольку в составе дисплея, который мы будем использовать, присутствует контроллер HD44780, который берет всю работу по контролю этих пикселов на себя.

Необходимые компоненты

Аппаратное обеспечение

  1. Микроконтроллер ATmega32 (семейство AVR).
  2. Программатор AVR-ISP (купить на AliExpress), USBASP (купить на AliExpress) или другой подобный.
  3. JHD_162ALCD (жидкокристаллический дисплей 16x2) (купить на AliExpress).
  4. Конденсатор 10 мкФ.
  5. Источник питания с напряжением 5 Вольт.

Программное обеспечение

  1. Atmel Studio версии 6.1 (или выше).
  2. Progisp или flash magic (необязательно).

Работа схемы

Схема устройства приведена на следующем рисунке.

Схема подключения жидкокристаллического дисплея к микроконтроллеру ATmega32

На схеме показано, что порты микроконтроллера AVR ATmega32 подсоединены к портам данных жидкокристаллического дисплея (ЖК). При этом необходимо помнить о том, что необходимо деактивировать интерфейс JTAG в PORTC ATmega32 при помощи изменения фьюзов (fuse bytes) чтобы иметь возможность использовать порты PORTC в качестве обычных портов ввода/вывода. У ЖК дисплея 16x2 всего 16 контактов если в нем присутствует черный цвет. Если же черного цвета нет, то у ЖК дисплея будет 14 контактов. 2 контакта, отвечающих за черный цвет, можно проигнорировать. Таким образом, среди оставшихся 14 контактов имеем 8 контактов данных (7-14 или D0-D7), 2 контакта для подачи питающего напряжения (1&2 или VSS&VDD или gnd&+5v), 3-й контакт для контроля контраста (насколько "жирно" будут выглядеть символы на экране), 3 контакта контроля (RS&RW&E).

На представленной схеме использовано только 2 контакта контроля, что обеспечивает дополнительную гибкость схеме. Контакт контраста и контакт READ/WRITE используются редко, поэтому в нашем случае они могут быть просто замкнуты на землю, что гарантирует ЖК дисплею максимальный контраст и переключает его в режим чтения (READ). Нам необходимо всего лишь управлять контактами ENABLE и RS чтобы передавать на дисплей символы и данные.

Необходимые соединения между микроконтроллером ATmega32 и 16x2 ЖК дисплеем следующие:
PIN1 или VSS – земля (ground)
PIN2 или VDD или VCC – питание +5 В
PIN3 или VEE - земля (обеспечивает максимальный контраст символов)
PIN4 или RS (Register Selection) - PD6 микроконтроллера
PIN5 или RW (Read/Write) - земля (переводит ЖК дисплей в режим чтения)
PIN6 или E (Enable) - PD5 микроконтроллера
PIN7 или D0 - PA0 микроконтроллера
PIN8 или D1 - PA1
PIN9 или D2 - PA2
PIN10 или D3 - PA3
PIN11 или D4 - PA4
PIN12 или D5 - PA5
PIN13 или D6 - PA6
PIN14 или D7 - PA7

В представленной схеме мы использовали 8-битную связь с ЖК (D0-D7), хотя это не обязательно и мы могли ограничиться 4-битной связью (D4-D7) – но в этом случае программа была бы немного сложнее, что было бы не очень хорошо для начинающих.

Таким образом, мы соединили 10 контактов ЖК дисплея с микроконтроллером, из которых 8 контактов используются для передачи данных, а 2 контакта – для управления.

Принципы управления жидкокристаллическим дисплеем

Итак, мы определились с тем, что будем использовать 10 контактов ЖК дисплея: 8 контактов для передачи данных и 2 контакта для управления.

2 контакта управления будут использоваться следующим образом:

1. Контакт RS (Register selection – выбор регистра) будет использоваться для того, чтобы сообщить ЖК дисплею о том будем ли мы пересылать ему данные или команду.

К примеру:

Таблица символов ЖК дисплеяВ представленной таблице (верхней) значение порта данных ЖК дисплея (D7-D0), равное "0b0010 1000" (двоичный код) или "0x28" (шестнадцатеричный код) указывает на то, что ЖК дисплей должен отобразить на своем экране символ "(". В таблице 2 (нижней) то же самое значение "0x28" указывает ЖК дисплею что он должен переключиться в режим: 4 бита, 2 строки, 5х7 точек. Таким образом, одно и то же значение порта данных (D7-D0) может использоваться для двух целей – и выбор одной из этих целей осуществляется с помощью регистра выбора RS. Если на контакте RS низкое напряжение – это свидетельствует ЖК дисплею о том, что мы будем передавать команду. Если на контакте RS высокое напряжение, то ЖК дисплей понимает что мы будем передавать данные. Соответственно, ЖК дисплей конфигурирует свой порт данных в зависимости от состояния регистра (контакта) RS.

Система команд ЖК дисплея2. Контакт E (Enable - доступен) устанавливает готовность порта данных к приему информации. Если напряжение на этом контакте изменяется с высокого на низкое – это свидетельствует о том, что ЖК дисплей принял данные и отображает на экране соответствующий результат. Таким образом, на этот контакт подается высокое напряжение перед началом передачи данных и низкое напряжение когда процесс передачи данных завершен.

Объяснение работы программы

После того как вы соединили аппаратные компоненты схемы между собой, запустили программу Atmel studio и начали в ней новый проект для написания программы, сейчас самое время открыть окно программирования и начать написание программы. Программа должны делать следующие вещи.

Сначала мы сообщаем микроконтроллеру ATmega32 какие порты ЖК дисплея мы собираемся использовать для передачи данных и команд управления. Затем мы сообщаем микроконтроллеру когда мы будем посылать данные ЖК дисплею устанавливая соответствующие значения контактов RS и E дисплея.

Короткое объяснение принципов работы программы:

  1. На контакт E подается высокое напряжение (сообщаем ЖК дисплею что он будет принимать данные), а на контакт RS подается низкое напряжение (сообщаем ЖК дисплею о том, что будет передаваться команда).
  2. Передаем значение 0x01 на порт данных – команда очистки экрана.
  3. На контакт E подается высокое напряжение (сообщаем ЖК дисплею что он будет принимать данные), на контакт RS также подается высокое напряжение (сообщаем ЖК дисплею о том, что будут передаваться данные).
  4. Передаем строку символов – по одному символу, один за другим.
  5. На контакт E подается низкое напряжение – сообщаем ЖК дисплею о том, что мы закончили передачу данных.
  6. После этой последней команды ЖК дисплей заканчивает процессы связи (передачи/приема данных), обрабатывает полученные данные и высвечивает полученную строку символов на экране.

В представленном сценарии работы программы мы передаем поочередно символы на ЖК дисплей – один за другим. Символы передаются на ЖК дсиплей в ASCII коде (American standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код обмена информацией).

На следующем рисунке представлена таблица ASCII кодов. К примеру, чтобы ЖК дисплей отобразил символ “@” мы должны передать ему в шестнадцатеричном коде код “64”. Если мы передадим на ЖК дисплей значение ‘0x62’, то он отобразит на экране символ ‘>’. Таким образом, передавая необходимые ASCII коды на ЖК дисплей, мы заставим отображать его те символы, которые нам нужны.

Таблица ASCII кодовНиже представлен код программы на языке С с необходимыми пояснениями.

Видео, демонстрирующее работу схемы


(2 голосов, оценка: 5,00 из 5)
Загрузка...


Комментарии

Подключение жидкокристаллического (ЖК) дисплея к микроконтроллеру ATmega32 — 2 комментария

  1. Замечательная статья! Немного практики. Хотелось бы сделать вывод определенных словосочетаний при срабатывании датчика, концевика и т.п. Набор из 10-20 разных сообщений.
    С Уважением Владимир

    • Был в отпуске, поэтому не заметил ваш комментарий. Срабатывание датчика легко проверить с помощью проверки состояния контакта, примеры проверки состояния контактов по нажатию кнопок рассмотрены в этой статье, а вывод целой строки символов на экран ЖК дисплея - в данной статье, функция void send_a_string(char *string_of_characters), в самом конце исходного кода программы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *