Controlerul LCD

Controlerul LCD Controlerul LCD poate comanda direct un afisor de tip tip LCD, generand in mod automat tensiunile de comanda necesare pentru segmente (notate SEG, SP sau S) si electrozii comuni (notati COMx). Pot fi comandate urmatoarele tipuri de afisoare LCD: static, 2-mux, 3-mux si 4-mux. Principalele caracteristici ale controlerului sunt: - Memorie de afisare proprie de 20 octeti (bytes) - Generarea automata a semnalelor de comanda - Frecventa de improspatare (frame- de cadre) programabila - Clipire (blinking) afisaj - Patru moduri de lucru (tipuri de afisoare): static, 2-mux, 3-mux, and 4-mux O schema bloc a controlerului este prezentata in figura urmatoare. OBS.Semnalele LCDP0..1, LCDMX0,1, LCDSON si LCDON sunt generate cu ajutorul bitilor de control corespunzatori din registrul special LCDCTRL asociat controlerului. Semnalul OSCOFF provine de la bitul corespunzator din registrul de stare SR. 1

Numarul maxim de segmente LCD Numarul maxim de segmente care pot fi comandate direct (in mod static) este diferit pentru diversele variante (minim 24 si maxim 40), astfel: - 41x are 24 de segmente: S0.. S23-42x are 32 de segmente: S0.. S31-43x are 32 de segmente: S0.. S31 (capsula 80-pini) sau 40 de segmente S0.. S39 (capsula 100-pini) - 44x are 40 de segmente: S0 to S39 In mod multiplexat numarul de segmente creste corespunzator cu ordinul de multiplexare: de exemplu in modul 4-mux se pot comanda maxim 4 x 40 = 160 de segmente. Functionarea controlerului LCD Configurarea si operarea controlerului LCD este realizata in intregime prin intermediul softului utilizator. Interfata cu programatorul este asigurata prin intermediul a 21 de locatii de memorie sau registre de lucru. Astfel exista un registru de control (LCDCTL) prin intermediul caruia se face configurarea controlerului si un set de 20 de registre (locatii de memorie) notate LCDM1.. LCDM20 care constituie memoria de afisare. In continuare vor fi prezentate principalele aspecte legate de initializarea si functionarea acestuia. Memoria de afisare LCD Harta memoriei de afisare a controlerului LCD este prezentata in figura alaturata. Memoria dedicata are dimensiunea de 20 de octeti, fiind intotdeauna mapata intre adresele 91H si 0A4H (A4H-90H = 14H = 20 in zecimal). Fiecare bit din acesti octeti 2

corespunde unui segment LCD sau nu este utilizat, functie de modul de lucru ales. Pentru a aprinde un segment bitul respectiv trebuie setat (adus in 1), in caz contrar (bitul in 0) segmentul este stins. Periodizarea semnalelor de comanda (generatorul de ceas LCD) Controlerul utilizeaza semnalul de ceas f LCD provenit de la timerul de 16 biti (Basic Timer 1) pentru generatorul propriu de ceas, cel care asigura periodizarea corespunzatoare a semnalelor de comanda pentru segmente si electrozii comuni. Frecventa necesara pentru semnalul f LCD depinde de caracteristicile afisorului utilizat (frecventa de improspatare - frame) si de frecventa de multiplexare, daca se utilizeaza un mod cu multiplexare. Ea se stabileste prin configurarea corespunzatoare a timerului 1 (Basic Timer 1). Frecventa de cadre (frame) este frecventa cu care se activeaza un segment LCD si e in general cuprinsa intre 30 si 100Hz. O frecventa prea mica duce la aparitia fenomenului de palpaire (flickering), capacitatea de integrare a ochiului uman ne mai fiind suficienta. O frecventa prea mare duce la aparitia unui fenomen de suprapunere sau manjire (ghosting) datorita capacitatilor parazite intre segmentele adiacente. Generarea tensiunilor necesare afisorului LCD Tensiunile necesare functionarii corecte a afisorului LCD sunt furnizate de un circuit extern, prin intermediul pinilor notati cu R33, R23, R13, and R03. Prin utilizarea unei retele de rezistoare de valoare egala se obtin tensiunile din tabelul urmator: Valoarea tipica pentru rezistenta R este 680k, dar se pot utiliza rezistente intre 100k si 1M, functie si de caracteristicile afisorului utilizat. R33 este o iesire pe care se ofera Vcc pentru alimentarea divizorului rezistiv extern si care poate fi inactivata (OFF). Prin inactivarea acesteia se poate micsora consumul propriu atunci cand afisorul nu este folosit. Controlul contrastului LCD Contrastul poate fi controlat prin intermediul tensiunii aplicate pe pinul R03, cu ajutorul unui circuit extern. In mod tipic se utilizeaza un rezistor Rx conectat catre masa. Cresterea tensiunii pe pinul R03 reduce caderea totala de tensiune la bornele segmentului LCD, ducand la reducerea contrastului. Pentru orice segment LCD contrastul este proportional cu valoarea rms (efectiva) a tensiunii aplicate la borne. Conexiunile externe ale controlerului LCD Conexiunile externe utilizate pentru interfata cu un afisor LCD sunt de doua categorii: unele zise dedicate LCD, care nu mai au si alta utilizare si unele de uz general (sau cu functii alternative) ce pot fi utilizate si in alte scopuri (intrari/iesiri numerice de 3

uz general), atunci cand nu sunt necesare. Conexiunile de uz general sunt de regula cele care se utilizeaza atunci cand avem un mod de lucru multiplexat pentru afisorul LCD. Pentru conexiunile de uz general (sau cu functii alternative) utilizabile pentru comanda segmentelor configurarea LCD se face cu ajutorul celor 3 biti LCDPx din registrul de control LCDCTL. Acesti biti nu afecteaza starea conexiunilor dedicate LCD. Pentru conexiunile de tip COMx si Rxx configurarea se face cu ajutorul bitilor PxSELx din registrul de configurare al sistemului de intrari/iesiri PxSEL, prin care se atribuie pinul respectiv unui modul periferic sau unei intrari/iesiri numerice. Clipirea LCD (blinking) Este posibila clipirea afisorului LCD (toate segmentele clipesc) sub controlul softului utilizator. Pentru aceasta se poate utiliza bitul de control LCDSON, bit cu care se realizeaza un AND (SI) cu fiecare bit de segment din memorie. Atunci cand LCDSON = 1, fiecare segment este aprins sau stins conform starii bitului corespunzator din memorie. Cand LCDSON = 0, toate segmentele sunt stinse. Software-ul utilizator va seta si reseta acest bit la intervale de timp corespunzatoare perioadei dorite pentru clipit. Modurile de lucru a. Modul static In modul static, fiecare pin de segment comanda un singur segment si se utilizeaza doar un singur electrod comun de comanda COM0. In figura urmatoare este prezentata o cifra alcatuita din 7 segmente si un punct zecimal (cu notatiile corespunzatoare: a..g segmentele SP1..SP7 si h punctul zecimal SP8) precum si formele de unda pentru un segment aprins (On) sau stins (Off) si pentru electrodul comun COM0. De notat ca pentru segmentul aprins (ON) componenta de curent continuu a formei de unda este nula (forma de unda alternativa), conditie obligatorie pentru orice afisaj LCD. 4

Afisorul utilizat in exemplu are 4 cifre zecimale (1.. 4) cu 7 segmente, fiecare cu un punct zecimal, astfel ca numarul total de segmente necesar este de: 4 x 8 = 32 de segmente. In figura care urmeaza sunt prezentate conexiunile externe (pinii) cu afisorul LCD precum si maparea segmentelor in memoria de afisare. Notarea segmentelor este urmatoarea: 1a este segmentul a al cifrei (digit) 1, 2a este segmentul a al cifrei (digit) 2, 4h este punctul zecimal al cifrei 4, etc.. ;Exemplu programare LCD Mod Static 5

;Toate cele 8 segmente ale unui digit sunt mapate ;in 4 octeti consecutivi din memoria de afisare ;Rx,Ry sunt doua registre oarecare de uz general (R4-R15) ;LCDn este adresa de inceput a memoriei de afisare a EQU 001h b EQU 010h c EQU 002h d EQU 020h e EQU 004h f EQU 040h g EQU 008h h EQU 080h ;Va fi afisata valoarea (continutul) registrului Rx. :Tabela reprezinta segmentele on conform continutului Rx MOV.B Tabela(Rx),Ry ; Incarca informatia de segment ; in Ry (variabila temporara). ; (Ry) = 0000 0000 hfdb geca MOV.B Ry,&LCDn ; OBS: Se scriu toti bitii octetului ; din memoria de afisare LCD RRA Ry ; (Ry) = 0000 0000 0hfd bgec MOV.B Ry,&LCDn+1 ; OBS RRA Ry ; (Ry) = 0000 0000 00hf dbge MOV.B Ry,&LCDn+2 ; OBS RRA Ry ; (Ry) = 0000 0000 000h fdbg MOV.B Ry,&LCDn+3 ; OBS ;generatorul de caractere Tabela DB a+b+c+d+e+f ; cifra 0 DB b+c ; cifra 1 DB b+c+d+e+g ; d DB a+d+e+f+g ; E DB a+e+f+g ; F b. Modul 2-Mux In modul 2-mux fiecare pin de segment al comanda simultan 2 segmente de afisor LCD si se utilizeaza doi electrozi comuni de comanda COM0 and COM1. In figura urmatoare sunt prezentate formele de unda pentru segmente si electrozii comuni COM0 si COM1. 6

Afisorul utilizat ca exemplu are 8 cifre zecimale (1.. 8), fiecare cu un punct zecimal, astfel ca numarul total de segmente necesar in mod static ar fi: 8 x 8 = 64 de segmente. Deoarece in modul 2-mux fiecare pin de segment comanda simultan 2 segmente ale afisorului, numarul total de segmente este de fapt 64/2 =32. In figura care urmeaza sunt prezentate conexiunile externe (pinii) cu afisorul LCD precum si maparea segmentelor in memoria de afisare. 7

;Exemplu de programare in modul 2-Mux ; Toate cele 8 segmente ale unui digit sunt plasate ; in doi octeti consecutivi din memoria de afisare ; Rx,Ry sunt doua registre oarecare de uz general (R4-R15) ; LCDn este adresa de inceput a memoriei de afisare a EQU 002h b EQU 020h c EQU 008h d EQU 004h e EQU 040h f EQU 001h g EQU 080h h EQU 010h ; Trebuie afisata valoarea (continutul) registrului Rx. ; Tabela reprezinta segmentele on conform continutului Rx ; MOV.B Tabela(Rx), Ry ; Incarca informatia de segment ; in Ry (variabila temporara) MOV.B Ry,&LCDn ; (Ry) = 0000 0000 gebh cdaf 8

; Se scriu toti bitii octetului din ; memoria de afisare RRA Ry ; (Ry) = 0000 0000 0geb hcda RRA Ry ; (Ry) = 0000 0000 00ge bhcd MOV.B Ry,&LCDn+1 ; ; generatorul de caractere Tabela DB a+b+c+d+e+f ; 0 DB a+b+c+d+e+f+g ; 8 DB b+c+d+e+g ; d DB a+d+e+f+g ; E DB ; a+e+f+g ; F Registrele controlerului LCD Registru Mnemonica Tip Adresa Stare la initializare Control LCD LCDCTL R/W 090H Resetat la PUC Memorie LCD 1 LCDM1 R/W 091H Nemodificat Memorie LCD 2 LCDM2 R/W 092H Nemodificat Memorie LCD 3 LCDM3 R/W 093H Nemodificat Memorie LCD 4 LCDM4 R/W 094H Nemodificat Memorie LCD 5 LCDM5 R/W 095H Nemodificat Memorie LCD 6 LCDM6 R/W 096H Nemodificat Memorie LCD 7 LCDM7 R/W 097H Nemodificat Memorie LCD 8 LCDM8 R/W 098H Nemodificat Memorie LCD 9 LCDM9 R/W 099H Nemodificat Memorie LCD 10 LCDM10 R/W 09AH Nemodificat Memorie LCD 11 LCDM11 R/W 09BH Nemodificat Memorie LCD 12 LCDM12 R/W 09CH Nemodificat Memorie LCD 13 LCDM13 R/W 09DH Nemodificat Memorie LCD 14 LCDM14 R/W 09EH Nemodificat Memorie LCD 15 LCDM15 R/W 09FH Nemodificat Memorie LCD 16 LCDM16 R/W 0A0H Nemodificat Memorie LCD 17 LCDM17 R/W 0A1H Nemodificat Memorie LCD 18 LCDM18 R/W 0A2H Nemodificat Memorie LCD 19 LCDM19 R/W 0A3H Nemodificat Memorie LCD 20 LCDM20 R/W 0A4H Nemodificat 9

LCDCTL Registrul de control LCD LCDPx Biti 7-5 Selectie port LCD. Cu ajutorul acestor biti se selecteaza utilizarea conexiunilor externe de uz general ca fiind intrari/iesiri sau comenzi pentru segmente LCD. Starea acestor biti afecteaza numai pinii cu functii alternative. 000 Nici un pin cu functii alternative nu este utilizat pentru LCD 001 S0-S15 se utilizeaza pentru LCD 010 S0-S19 se utilizeaza pentru LCD 011 S0-S23 se utilizeaza pentru LCD 100 S0-S27 se utilizeaza pentru LCD 101 S0-S31 se utilizeaza pentru LCD 110 S0-S35 se utilizeaza pentru LCD 111 S0-S39 se utilizeaza pentru LCD LCDMXx Biti 4-3 Rata de multiplexare LCD. Acesti biti selecteaza modul de lucru LCD. 00- Mod Static 01- Mod 2-mux 10- Mod 3-mux 11- Mod 4-mux LCDSON Bitul 2 Activare segmente LCD. Acest bit poate dezactiva simultan toate segmentele, generatorul de ceas LCD si iesirea R33 ramanad active. 0 - Toate segmentele LCD sunt inactive si stinse (Off) 1 -Toate segmentele LCD sunt active avand starea aprins(on) sai stins (Off) conform valorii bitului corespondent din memoria de afisare Unused Bitul 1 Neutilizat LCDON Bitul 0 LCD On. Acest bit controleaza functionarea generatorului de ceas LCD si iesirea R33. 0 Generatorul de ceas LCD si iesirea R33 sunt inactive 1 - Generatorul de ceas LCD si iesirea R33 sunt active 10