Как к контроллеру подключить дисплей к

Обновлено: 07.07.2024

Для начала оговорюсь сразу, что речь тут пойдет о LCD индикаторах на контроллере HD44780, который стал промышленным стандартом де-факто на рынке цифро-буквенных дисплеев. Продается везде где только можно, стоит недорого (8х2 мне обошелся порядка 150 рублей), а также под него написана куча кода. Я же, как обычно, решил изобрести велосипед и сварганить свою собственную тру-библиотеку для работы с этим типом индикаторов. Разумеется на ассемблере, а на чем же еще? ;)

Контроллер имеет свой блок управления, который обрабатывает команды и память. Она делится на три вида:

Доступ к памяти.
Тут все просто. Мы командой выбираем в какую именно память и начиная с какого адреса будем писать. А потом просто шлем байты. Если указано, что записываем в DDRAM то на экран (или в скрытую область) полезут символы, если в CGRAM то байты полезут уже в память знакогенератора. Главное потом не забыть переключится обратно на область DDRAM

Система команд.
Система команд проста как мычание. О том, что передается команда контроллеру дисплея сообщит нога RS =0. Сама команда состоит из старшего бита, определяющего за что отвечает данная команда и битов параметров, указывающих контроллеру HD44780 как дальше жить.

Я сам долго тупил в эту табличку, пытаясь понять, что же от меня хотят. Видимо был невыспавшийся, но и вправду, она на первый взгляд не очевидна, поэтому подкреплю все примером.

Первым делом Инициализация дисплея без которой большая часть дисплеев на HD44780 просто откажется работать. Некоторые виды имеют дефолтные состояние (шина 8 бит, курсор в 0) и им только дисплей включить. Но все же ее лучше сделать, мало ли что там намудрил разработчик. Лишней не будет.

Задача: создать свой символ. С кодом 01 и вывести его на экран.
Считаем, что дисплей у нас уже инициализирован и готов к приему данных.

Так, с логикой разобрались, пора вкуривать в физику протокола общения. Код я приведу несколько позже, когда вылижу свою библиотеку и заоптимизирую до состояния идеала. Пока же дам алгоритм, а его уж на любом языке программирования реализовать можно. Хоть на ассемблере, хоть на Сях, да хоть на Васике :)

Алгоритм чтения/записи в LCD контроллер HD44780
Направление, а также команда/данные определяются ножками, а чтение и запись осуществляется по переходу строба (вывод Е) из 1 в 0

С четырех разрядной шиной все точно также, только там каждая операция чтения/записи делается за два дрыга строба.

  1. E=1
  2. Пауза
  3. Выставили в порт старшую тетраду
  4. E=0
  5. Пауза
  6. Е=1
  7. Пауза
  8. Выставили в порт младшую тетраду
  9. Е=0
  1. E=1
  2. Пауза
  3. Читаем из порта старшую тетраду
  4. Е=0
  5. Пауза
  6. Е=1
  7. Пауза
  8. Читаем из порта младшую тетраду
  9. Е=0

Ждите код :) Скоро будет :)
UPD:
А вот и код!

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

347 thoughts on “AVR. Учебный курс. Подключение к AVR LCD дисплея HD44780”

Однако познавательно! Как только появится свободное время, надо будет это все расковырять =) Как раз 8ю атмегу в ДИПе достану и панельу к ней. Надо будет спаять какую-нить полезную хреновину =) В любом случае спасибо автору. Он и на этот раз не подвел. Толковые вещи пишешь =)

Уважаемый автор! Спасибо за прекрасную статью.Прошёлся по ней несколько раз,но чем определяется видимая область-не нашёл или не понял.Пожалуйста поясните.Заранее благодарен. frolov.

Видимой областью же. Размером экрана и количеством знакомест на нем.

Это понятно,но с какого адреса начинается видимая область?Например,заносим информацию по адресу 0x20 8 знаков,затем ровно под ней по адресу 0x40 ещё 8 знаков(это по вашему рисунку).Потом включаю дисплей. Чтобы то,что я занёс было на экране нужно-ли вставать на адрес 0x20? А если я встану на адрес 0x10? Изменится видимая область? Если так,то с какой стороны от адреса она окажется с левой или правой,зависит-ли это от включенности инкремента или декремента. Извини DI HALT но я живу в маленьком городе,дисплея пока нет,заказал.Когда будет неизвестно,а код пишу,вот и возникают такие вопросы.Извини за назойливость.Спасибо.

Спасибо DI HALT! Чуть прояснилось.Ещё раз понял,что лучшая форма обучения-это самообучение.Как сказал Иртеньев
Всё накрылось медным тазом,
Но покуда тлеет разум
Ощущения конца
Всё же нету до конца.

Уважаемый Di Halt. Спросить не у кого,если не трудно ответь. Никогда не занимался с mega8.Может быть у неё есть какие-нибудь особенности.Я просто растерялся. Как будто с мегой32 когда включен jtag.Но в меге8 jtaga нет.В чём может быть причина. В симуляторе avr studio всё хорошо,а после прошивки ничего даже близкого нет. Посоветуй.

Телепаты в отпуске.

Уважаемый Di Halt. Поздравляю Вас с Праздником,правда как его правильно назвать-уже не знаю. Всю свою жизнь отдал оборонке, а названия увы.Прочитал Вашу статью про ЦАП. Ответьте пожалуйста как конфигурировать ноги МК к которым подключен R-2R? Ответьте. Если что неправильно спросил,то извините.

Как Push-Pull естественно.

Уважаемый Di Halt! Сегодня всё утро искал Push-Pul,но ничего конкретного не нашёл. Если не трудно,черкни пару строк на ассемблере для примера.Сложно,если вырос на минск-22, осваивать МК. Другой уровень абстракции. Спасибо.

DDR=1
PORT= нужный уровень

Уважаемый DI HALT! Ответь пожалуйста ещё на один вопрос. Управление 16 разрядным дисплеем такое же как и 8 разрядным?Спасибо.

WH0802A – двухстрочный символьный дисплей на 8 знакомест со встроенным управляющим контроллером KS0066.
Разбираем назначение выводов дисплея.

назначение выводов lcd

У некоторых дисплеев есть два дополнительных вывода – выводы подсветки +LED и –LED. Причем если выводы есть – это еще не означает что есть и подсветка. Как и наоборот. У моего дисплея подсветка есть, а выводов управления нет.

По умолчанию подсветка у дисплея WH0802A-YGH-CT отключена. Чтобы ее включить, нужно проделать парочку нехитрых манипуляций, а именно – установить две перемычки и впаять токоограничительный резистор (смотри на фотке RK, JF и RA соответственно).

WH0802A с обратной стороны

схема подключения lcd к микроконтроллеру

Это типовая схема включения символьных LCD. Схему управления подсветкой дисплея мы задействовать не будем, но я ее на всякий случай нарисовал. Контроллер символьного ЖК-дисплея, не обладает бесконечным быстродействием, поэтому между некоторыми операциями используются программные задержки. Первая нужна для удержания на некоторое время строб сигнала, вторая, для того чтобы контроллер успел записать данные или выполнить команду. Величины задержек всегда приводятся в описании на контроллер дисплея и нужно всегда выдерживать хотя бы их минимальное значение, в противном случае неизбежны сбои в работе контроллера.
Вообще у контроллера дисплея есть так называемый флаг занятости – BF. Если флаг в 1 – контроллер занят, если в 0 – свободен. Вместо второй программной задержки можно читать флаг занятости и проверять, когда контроллер дисплея освободится. Но поскольку мы хотим быстро получить первые результаты, с флагом занятости будем разбираться потом.
//функция записи команды
void LcdWriteCom( unsigned char data)
ClearBit(PORT_SIG, RS); // устанавливаем RS в 0
PORT_DATA = data; // выводим данные на шину
SetBit(PORT_SIG, EN); // устанавливаем Е в 1
_delay_us (2);
ClearBit(PORT_SIG, EN); // устанавливаем Е в 0
_delay_us(40); void LcdWriteData( unsigned char data)
SetBit(PORT_SIG, RS); //устанавливаем RS в 1
PORT_DATA = data; //выводим данные на шину
SetBit(PORT_SIG, EN); //устанавливаем Е в 1
_delay_us (2);

int main( void )
while (1);
return 0;
>

Здесь нет сложных мест, все должно быть понятно. Идем дальше.

Любой ЖК-дисплей перед использованием нужно инициализировать. Процесс инициализации обычно описан в datasheet`е на контроллер дисплея. Но даже если там и нет информации, последовательность, скорее всего, будет такая.

1. Подаем питание

2. Ждем >40 мс

3. Подаем команду Function set


DL – бит установки разрядности шины
0 – 4 разрядная шина, 1 – 8 разрядная шина

N – бит установки количества строк дисплея
0 – однострочный режим, 1 – двухстрочный режим

F – бит установки шрифта
0 – формат 5*8, 1 – формат 5*11

* - не важно что будет в этих битах

4. Подаем команду Display ON/OFF


D – бит включения/выключения дисплея
0 – дисплей выключен, 1 – дисплей включен

C – бит включения/выключения курсора
0 – курсор выключен, 1 – курсор включен

B – бит включения мерцания
0 – мерцающий курсор включен, 1 – мерцающий курсор выключен

5. Подаем команду Clear Display




6. Ждем > 1,5 ms

7. Подаем команду Entry Mode Set


I/D – порядок увеличения/уменьшения адреса DDRAM(ОЗУ данных дисплея)
0 – курсор движется влево, адрес уменьшается на 1, 1 – курсор движется вправо, адрес увеличивается на 1

SH – порядок сдвига всего дисплея
0 – сдвига нет, 1 – сдвиг происходит согласно сигналу I/D – если он 0 – дисплей сдвигается вправо, 1 – дисплей сдвигается влево

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.

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

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.

В 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.

2. 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.



Нарисовал схему подключения. Для питания дисплея нужно напряжение 3,3V. Если запитывать микроконтроллер от 5V, то ставим резисторные делители и микросхему 78L33. В случае питания всей схемы от 3,3V резисторные делители не нужны. Вроде Atmega8A может работать от 3,3V при условие, что частота не выше 8 МГц. Лично я не пробовал. У меня все собрано на отладочной плате с питанием от 5V. Перед самим дисплеем ставить по питанию электролит большой емкости ни в коем случае не надо. В самом начале работы контроллер подает на дисплей команды инициализации. Для заряда конденсатора нужно время. Пока он зарядится и дисплей начнет работать пройдет некоторое время, и команды инициализации он не получит. Конечно это миллисекунды, но в даном случае эффект ощутим.

Схема распиновки дисплея нокиа

Схема распиновки дисплея

У дисплея Nokia 1202 9-ти битный SPI интерфейс. У выбранного нами микроконтроллера такой роскоши нет. По этому для связи с дисплеем мы используем не аппаратный, а программный SPI, так сказать "ногодрыг”. Как создавать новые проекты в CodeVision рассказывать не буду - думайте сами. Скажу только, что все выводы PORTB надо настроить на выход. В настройках проекта нужно поставить галочку на "Store Global Constants in FLASH Memory”. Данное действие нужно для того, чтоб массивы шрифтов и наших картинок хранились во флеше.



назначение пинов микроконтроллера можно изменять

Еще хочу сказать, что назначение пинов микроконтроллера можно изменять в файле 1100.h. Тогда и схема подключения изменится. Начинаем кодить. Просто выведем какую-то надпись на дисплей основным шрифтом 5*8. В самом начале добавим библиотеки.

В самом низу до основного цикла while(1)<> делаем инициализацию дисплея и его очистку.

lcd_init(); // инициализация дисплея
lcd_clear(); // очистка дисплея

Нашу надпись поставим так же до основного цикла. Пусть сперва контролер выведет послание на дисплей, а после крутится в основном цикле. Пишем вот это:

print_string("Выводим надпись",5,0);
print_string("Какую сами хотим",0,1);
print_string("БУХАРЬ",10,2);

Думаю здесь все понятно. Первая цифра – координата по оси x на дисплее. Она может принимать значение от 0 до 96. Вторая – строка. Она от 0 до 7. В принципе там помещается 8 с половиной строк, но на пол строки мы читать не будем. Компилируем и прошиваем. Смотрим результат. Можно так же установить Proteus, и протестировать в нем. Контроллер можно настроить для работы от внутреннего генератора на частоту заданную в проекте с задержкой при старте 64 мсек. Добавляю архив с скомпилированным проектом. Частота 8 Мгц.

Но как уже писал в начале, в библиотеке есть еще и другие символы. Правда там нет букв, а только цифры. Теперь немного усложним задачу. Пусть надпись не будет инертной, а изменяется. Допустим считает от 0 до 9 с интервалом в 1 секунду. Когда дойдет до 9, после обнулится и снова наново. Возьмем цифры большие размером 24*32. Ну чтож приступим. Можно взять предыдущий проект и удалить три строки "print_string”. Сразу после добавления библиотек объявим некую глобальную переменную m.

Можно и просто написать:

В даном случае ей автоматически присвоится значение 0. В основном цикле пишем вот это:

char_24_32(m,35,2); //функция вывода символа 24*32
delay_ms(1000); // ждем 1 секунду
m++; // добавляем 1 к переменной m
if(m>9)m=0; // Условие. Если переменная m больше 9, то m равняется 0.

Снял небольшое видео работы программы

Форум по обсуждению материала ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДИСПЛЕЯ К МИКРОКОНТРОЛЛЕРУ


Импульсные стабилизаторы напряжения AIMTEC AMSR и AMSRI - отличная замена для популярных 78xx / 79xx микросхем.


Модуль драйвера BLDC двигателя жесткого диска - принципиальные электрические схемы включения и обзор готовых блоков.


Сравнение активных и пассивных радиодеталей, основы классификации.


Изучение принципа действия и параметров кварцевого генератора, выбор КГ для различных устройств.

Читайте также: