1.5.4 Рідкокристалічні алфавітно-символьні індикатори

РКІ із знакосинтезуючим контролером часто використовуються при проектуванні цифрових пристроїв.

Рисунок 1.21 – Структурна схема РКІ

Основою РКІ є матриця з рідких кристалів, подаючи напругу на елементи якої можна "засвітити" крапку на екрані. Матриця складається із знакомісць (найчастіше 5*8 пікселів), згрупованих у кілька рядків. Цим керує вбудований контролер РКІ. Він управляє крапками РК – дисплею і інтерфейсною частиною індикатору.

Рідкокристалічні знакоцифрові табло належать до числа найбільш розповсюджених індикаторів. Ці індикатори бувають 1,2,4 стрічковими. У стрічці 8, 12, 16, 20, 24, 40 символів, кожний з яких формується шрифтом формату 5*8 або 5*11 пікселів.

Завдання підключення зводиться до організації обміну даними між мікроконтролером та вбудованим контролером. Нижче показані приклад схеми підключення для восьмибітного інтерфейсу.

Рисунок 1.22 - Схема спряження МК з РКІ

Таблиця 1.2 - Призначення виводів РКІ

Номер контакту	Назва контакту	Призначення контакту
1	Vss	GND ( земля )
2	Vdd	Power supply ( живлення +5В )
3	Vo	Контраст дисплею
4	RS	Register selecr ( вибір регістру )
5	R/W	Read/Write (читання/запис )
6	E	Enable (дозвіл передачі )
7-14	DB0- DB7	Data bits 0-7
15	BL+	Живлення підсвітки
16	BL-	Земля підсвітки

Інтерфейс має вісім інформаційних ліній: DB7..DB0 і три керуючих: RS, R/W, E. Лінія RS визначає до якого регістру контролера РКІ ми прагнемо звернутися, тобто яку інформацію ми передаємо - дані або команди. Лінія R/W визначає напрямок передачі даних - запис у РКІ або читання із РКІ. Лінія E включає (коли на лінії високий рівень) або виключає (коли на лінії низький рівень) передачу інформації, сформованої на інших інтерфейсних лініях. Основні технічні параметри наведені у додатку Д.

Ініціалізація РКІ полягає в посилці декількох команд у певній послідовності. Кількість команд ініціалізації може відрізнятися в різних контролерів. Під час ініціалізації краще не аналізувати прапорець BUSY, а чекати визначений час перед посилкою наступної команди, тому що прапорець починає виставлятися не відразу, а після певної команди (див. даташит). Ініціалізація РКІ виконується аналогічно як для паралельного інтерфейсу підключення так і для послідовного (підключення РКІ по I2C чи SPI).

Етапи ініціалізація РКІ ( 8-біт f₀=270 кГц):

1) включення живлення 2) пауза >30 мс 3) FUNCTION SET RS R/W DB7 DВ6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL N F X X DL=1 – 8-бітний інтерфейс N=0 - однорядковий дисплей, N=1 - дворядковий дисплей F=0 - шрифт 5х8, F=1 - шрифт 5х11 4) пауза >39 мкс 5) DISPLAY ON/OFF CONTROL RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=0 - дисплей викл., D=1 - дисплей вкл. C=0 - курсор викл., C=1 - курсор вкл. B=0 - мерехтіння викл., B=1 – мерехт. вкл. 6) пауза >39 мкс 7) DISPLAY CLEAR RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 8) Пауза >1.53 мс 9) ENTRY MODE SET RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D SH I/D=0 - зменшення покажчика при операції з пам'яттю, I/D=1 - збільшення покажчика при операції з пам'яттю SH=0 - зсув дисплея викл., SH=1 - зсув дисплея вкл.

Ініціалізація для РКІ (4-біт f0=270 кГц) 1) включення живлення 2) пауза >30 мс 3) FUNCTION SET RS R/W DB7 DВ6 DB5 DB4 0 0 0 0 1 DL RS R/W DB7 DВ6 DB5 DB4 0 0 N F X X 4) пауза >39 мкс 5) DISPLAY ON/OFF CONTROL RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 0 0 0 0 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 1 D C B 6) пауза >39 мкс 7) DISPLAY CLEAR RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 0 0 0 0 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 0 0 0 1 8) Пауза >1.53 мс 9) ENTRY MODE SET RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 0 0 0 0 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 0 0 0 1 I/D SH

Різниця між 8-бітним та 4-бітним інтерфейсом полягає лише в тому, що при 4-бітній передачі даних необхідно подавати сигнали RS, R/W як для молодшої так і для старшої тетради. Самі команди ініціалізації роботи РКІ залишаються однаковими.

Рисунок 1.23 - Алгоритм ініціалізації РКІ

У РКІ є 2 види пам'яті: DDRAM, CGRAM (CGROM). DDRAM - dіsplay data RAM (пам'ять дисплея) - те, що записане в цій пам'яті, безпосередньо відображається на дисплеї. Ця пам'ять має наступний адресний простір і відповідне відображення на дисплеї ( див. таблиця 1.3 ):

Тобто, те, що записане в DDRAM за адресою, наприклад, 42h, буде відображатися в третій позиції на другому рядку дисплея. CGRAM (CGROM) - character generator RAM (ROM) - пам'ять знакогенератора. Пам'ять знакогенератора розділена на CGRAM - доступна для запису/читання, сюди можна залити 8 своїх власних символів і CGROM - доступна тільки для читання.

Таблиця 1.3 - Структура РКІ-дисплею

Перший рядок
Позиція курсору	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
DDRAM address	00h	01h	02h	03h	04h	05h	06h	07h	08h	09h	0Ah	0Bh	0Ch	0Dh	0Eh	0Fh
Другий рядок
Позиція курсору	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
DDRAM address	00h	01h	02h	03h	04h	05h	06h	07h	08h	09h	0Ah	0Bh	0Ch	0Dh	0Eh	0Fh

Для виводу на екран будь-якого символу, необхідно виконати наступні дії:

1) установити курсор командою "set DDRAM address" у ту позицію, куди потрібно вивести символ (інформаційні біти вказують адресу DDRAM, що відповіднає обраній позиції)

SET DDRAM ADDRESS (AC6...AC0 - адреса встановлюваної позиції курсору в пам'яті дисплея)

RS	R/W	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
0	0	1	AC6	AC5	AC4	AC3	AC2	AC1	AC0

2) вивести символ на екран командою "wrіte data to RAM", при цьому інформаційні біти вказують на номер символу, записаного в CGRAM/CGROM.

WRІTE DATA TO RAM (A7..A0 - номер символу з пам'яті знакогенератора)

RS	R/W	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
1	0	A7	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0

Для зменшення кількості виводів часто використовуються РКІ, які обмінюються даними з мікроконтролером з використанням послідовних інтерфейсів І2С чи SPI. Ініціалізація таких РКІ відбувається аналогічними командами. Передача даних відбувається в умовному 8-бітному інтерфейсі. Тобто, при подачі на лінії RS, R/W необхідних керуючих сигналів по І2С(SPI)-інтерфейсі передається байт даних починаючи з молодшого розряду.