Алфавитно-цифровые ЖКИ-модули представляют собой недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий, при этом обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении. Возможность оснащения ЖКИ-модулей задней подсветкой позволяет эксплуатировать их в условиях с пониженной или нулевой освещенностью, а исполнение с расширенным диапазоном температур (-20°С... +70°С) в сложных эксплуатационных условиях, в том числе в переносной, полевой и даже, иногда, в бортовой аппаратуре.
Контроллер HD44780 потенциально может управлять 2-мя строками по 40 символов в каждой (для модулей с 4-мя строками по 40 символов используются два однотипных контроллера), при матрице символа 5 х 7 точек. Контроллера также поддерживает символы с матрицей 5 х 10 точек, но в последние годы ЖКИ-модули с такой матрицей практически не встречаются, поэтому можно считать, что фактически бывают только символы 5х7 точек.
Существует несколько различных более-менее стандартных форматов ЖКИ-модулей (символов х строк): 8х2, 16х1, 16х2, 16х4, 20х1, 20х2, 20х4, 24х2, 40х2, 40х4. Встречаются и менее распространенные форматы: 8х1, 12х2, 32х2 и др., - принципиальных ограничений на комбинации и количество отображаемых символов контроллер не накладывает - модуль может иметь любое количество символов от 1 до 80, хотя в некоторых комбинациях программная адресация символов может оказаться не очень удобной.
Жидкокристаллический модуль MT-16S2H состоит из БИС контроллера управления и ЖК панели. Контроллер управления КБ1013ВГ6, производства ОАО "АНГСТРЕМ" (www.angstrem.ru), аналогичен HD44780 фирмы HITACHI и KS0066 фирмы SAMSUNG.
Модуль выпускается со светодиодной подсветкой. Внешний вид приведен на рисунке 1. Модуль позволяет отображать 1 строку из 16 символов. Символы отображаются в матрице 5х8 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку.
Каждому отображаемому на ЖКИ символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.
Модуль содержит два вида памяти - кодов отображаемых символов и пользовательского знакогенератора, а также логику для управления ЖК панелью.
Модуль позволяет:
модуль имеет программно-переключаемые две страницы встроенного знакогенератора (алфавиты: русский, украинский, белорусский, казахский и английский)
работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);
принимать команды с шины данных (перечень команд приведен в таблице 4);
записывать данные в ОЗУ с шины данных;
читать данные из ОЗУ на шину данных;
читать статус состояния на шину данных;
запоминать до 8-ми изображений символов, задаваемых пользователем;
выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;
управлять контрастностью и подсветкой;
Программирование и управление:
Перед началом рассмотрения принципов управления ЖКИ-модулем, обратимся к внутренней структуре контроллера HD44780, чтобы понять основные принципы построения ЖКИ-модулей на его основе. Эта информация позволит понять способы организации модулей различных форматов с точки зрения программной модели, а также мотивации конструкторов ЖКИ-модулей.
Другие элементы не являются объектом прямого взаимодействия с управляющей программой - они участвуют в процессе регенерации изображения на ЖКИ: знакогенератор, формирователь курсора, сдвиговые регистры и драйверы (напоминаем, что приведенная схема - упрощенная, и многие не важные для получения общей картины промежуточные элементы на ней опущены).
Управление контроллером ведется посредством интерфейса управляющей системы. Основными объектами взаимодействия являются регистры DR и IR. Выбор адресуемого регистра производится линией RS, если RS = 0 - адресуется регистр команд (IR), если RS = 1 - регистр данных (DR).
Данные через регистр DR, в зависимости от текущего режима, могут помещаться (или прочитываться) в видеопамять (DDRAM) или в ОЗУ знакогенератора (CGRAM) по текущему адресу, указываемому счетчиком адреса (АС). Информация, попадающая в регистр IR, интерпретируется устройством выполнения команд как управляющая последовательность. Прочтение регистра IR возвращает в 7-ми младших разрядах текущее значение счетчика АС, а в старшем разряде флаг занятости (BF).
Видеопамять, имеющая общий объем 80 байтов, предназначена для хранения кодов символов, отображаемых на ЖКИ. Видеопамять организована в две строки по 40 символов в каждой. Эта привязка является жесткой и не подлежит изменению. Другими словами, независимо от того, сколько реальных строк будет иметь каждый конкретный ЖКИ-модуль, скажем, 80 х 1 или 20 х 4, адресация видеопамяти всегда производится как к двум строкам по 40 символов.
Будучи устройством с динамической индикацией, контроллер циклически производит обновление информации на ЖКИ. Сам ЖКИ организован как матрица, состоящая в зависимости от режима работы из 8-ми (одна строка символов 5 х 7 точек), 11-ти (одна строка символов 5 х 10 точек) или 16-ти (две строки символов 5 х 7 точек) строк по 200 сегментов (когда строка насчитывает 40 символов) в каждой. Собственный драйвер конроллера HD44780 имеет только 40 выходов (SEG1... SEG40) и самостоятельно может поддерживать только 8-ми символьные ЖКИ. Это означает, что ЖКИ-модули форматов до 8 х 2 реализованы на одной единственной микросхеме HD44780, модули, имеющие большее количество символов, содержат дополнительные микросхемы драйверов, например, HD44100, каждая из которых дополнительно предоставляет управление еще 40-ка сегментами.
У контроллера HD44780 существует набор внутренних флагов, определяющих режимы работы различных элементов контроллера (таблица 7). В таблице 8 приведены значения управляющих флагов непосредственно после подачи на ЖКИ-модуль напряжения питания. Переопределение значений флагов производится специальными командами, записываемыми в регистр IR, при этом комбинации старших битов определяют группу флагов или команду, а младшие содержат собственно флаги.
Подключение модуля LCD:
Функции работы с LCD используются для интерфейса между программами на C и LCD модулями, построенными на микросхемах Hitachi HD44780 или аналогичных. Прототипы для этих функций находятся в файле lcd. h.
До включения файла lcd. h, вы должны объявить порт микроконтроллера, который будет использоваться с модулем LCD. Поддерживаются следующие форматы LCD: 1x8, 2x12, 3x12, 1x16, 2x16, 2x20, 4x20, 2x24 и 2x40 символов.
DS18B20 - Калиброванный цифровой термометр с однопроводным 1-Wire-интерфейсом и перестраиваемой разрядностью преобразования. Диапазон измеряемых температур от - 55°C до +125°C. Считываемый с микросхемы цифровой код является результатом непосредственного прямого измерения температуры и не нуждается в дополнительных преобразованиях. Программируемая пользователем разрешающая способность встроенного АЦП может быть изменена в диапазоне от 9 до 12 разрядов выходного кода. Абсолютная погрешность преобразования меньше 0,5°C в диапазоне контролируемых температур - 10°C до +85°C. Максимальное время полного 12-ти разрядного преобразования ~750 мс. Энергонезависимая память температурных уставок микросхемы обеспечивает запись произвольных значений верхнего и нижнего контрольных порогов. Кроме того, термометр содержит встроенный логический механизм приоритетной сигнализации в 1-Wire-линию о факте выхода контролируемой им температуры за один из выбранных порогов. Узел 1-Wire-интерфейса компонента организован таким образом, что существует теоретическая возможность адресации неограниченного количества подобных устройств на одной 1-Wire-линии. Термометр имеет индивидуальный 64-разрядный регистрационный номер (групповой код 028Н) и обеспечивает возможность работы без внешнего источника энергии, только за счет паразитного питания 1-Wire-линии. Питание микросхемы через отдельный внешний вывод производится напряжением от 3,0 В до 5,5 В. Термометр размещается в транзисторном корпусе TO-92, или в 8-контактном корпусе SO для поверхностного монтажа (DS18B20Z), или 8-контактном корпусе микро-SOP для поверхностного монтажа (DS18B20U).
Выпускается специальная модификация цифрового термометра, предназначенная только для работы в режиме паразитного питания DS18B20-PAR. Она размещается в транзисторном корпусе TO-92, один из выводов которого не используется.
Однопроводной интерфейс 1-Wire, разработанный в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor, регламентирован разработчиками для применения в четырех основных сферах-приложениях:
приборы в специальных корпусах MicroCAN для решения проблем идентификации, переноса или преобразования информации (технология iButton),
программирование встроенной памяти интегральных компонентов,
идентификация элементов оборудования и защита доступа к ресурсам электронной аппаратуры,
системы автоматизации (технология сетей 1-Wire-сетей).
Первое из этих направлений широко известно на мировом рынке и уже давно пользуется заслуженной популярностью. Второе с успехом обеспечивает возможность легкой перестройки функций полупроводниковых компонентов, производимых фирмой Dallas Semiconductor и имеющих малое количество внешних выводов. Третье позволяет обеспечить недорогую, но достаточно эффективную идентификацию и надежную защиту самого разнообразного оборудования. Что касается четвертого применения, то реализация локальных распределенных систем на базе 1-Wire-шины является на сегодня де-факто наиболее оптимальным решением для большинства практических задач автоматизации. В настоящее время Dallas Semiconductor поставляет широкую номенклатуру однопроводных компонентов различных функциональных назначений для реализации самых разнообразных сетевых приложений. Поэтому имеется огромное число конкретных примеров использования 1-Wire-интерфейса для целей автоматизации в самых различных областях, и все больше разработчиков проявляют интерес к этой технологии.