3.1 Các chân điều khiển LCD.
Các chân điều khiển việc đọc và ghi LCD bao gồm RS, R/W và EN. RS (chân số 3): Chân lựa chọn thanh ghi (Select Register), chân này cho phép lựa chọn 1 trong 2 thanh ghi IR hoặc DR để làm việc. Vì cả 2 thanh ghi này đều được kết nối với các chân Data của LCD nên cần 1 bit để lựa chọn giữa chúng. Nếu RS=0, thanh ghi IR được chọn và nếu RS=1 thanh ghi DR được chọn. Thanh ghi IR là thanh ghi chứa mã lệnh cho LCD, vì thế nếu muốn gởi 1 mã lệnh đến LCD thì chân RS phải được reset về 0. Ngược lại, khi muốn ghi mã ASCII của ký tự cần hiển thị lên LCD thì chúng ta sẽ set RS=1 để chọn thanh ghi DR. Hoạt động của chân RS được mô tả trong hình 5.
Hình 5. Hoạt động của chân RS.
R/W (chân số 4): Chân lựa chọn giữa việc đọc và ghi. Nếu R/W=0 thì dữ liệu sẽ được ghi từ bộ điều khiển ngoài (vi điều khiển AVR chẳng hạn) vào LCD. Nếu R/W=1 thì dữ liệu sẽ được đọc từ LCD ra ngoài. Tuy nhiên, chỉ có duy nhất 1 trường hợp mà dữ liệu có thể đọc từ LCD ra, đó là đọc trạng thái LCD để biết LCD có đang bận hay không (cờ Busy Flag - BF). Do LCD là một thiết bị hoạt động tương đối chậm (so với vi điều khiển), vì thế một cờ BF được dùng để báo LCD đang bận, nếu BF=1 thì phải chờ
cho LCD xử lí xong nhiệm vụ hiện tại, đến khi nào BF=0 một thao tác mới sẽ được gán cho LCD. Vì thế, khi làm việc với Text LCD nhất thiết phải có một chương trình con tạm gọi là wait_LCD để chờ cho đến khi LCD rảnh. Có 2 cách để viết chương trình wait_LCD. Cách 1 là đọc bit BF về kiểm tra và chờ BF=0, cách này đòi hỏi lệnh đọc từ LCD về bộ điều khiển ngoài, do đó chân R/W cần được nối với bộ điều khiển ngoài. Cách 2 là viết một hàm delay một khoảng thời gian cố định nào đó (tốt nhất là trên 1ms). Ưu điểm của cách 2 là sự đơn giản vì không cần đọc LCD, do đó chân R/W không cần sử dụng và luôn được nối với GND. Tuy nhiên, nhược điểm của cách 2 là khoảng thời gian delay cố định nếu quá lớn sẽ làm chậm quá trình thao tác LCD, nếu quá nhỏ sẽ gây ra lỗi hiển thị.
EN (chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động (Enable), chân này cần được kết nối với bộ điều khiển để cho phép thao tác LCD. Để đọc và ghi data từ LCD chúng ta cần tạo một “xung cạnh xuống” trên chân EN, nói theo cách khác, muốn ghi dữ liệu vào LCD trước hết cần đảm bảo rằng chân EN=0, tiếp đến xuất dữ liệu đến các chân D0:7, sau đó set chân EN lên 1 và cuối cùng là xóa EN về 0 để tạo 1 xung cạnh xuống.
3.2 Tập lệnh của LCD.
- Clear display – xóa LCD: lệnh này xóa toàn bộ nội dung DDRAM và vì thế xóa toàn bộ hiển thị trên LCD. Vì đây là 1 lệnh ghi Instruction nên chân RS phải được reset về 0 trước khi ghi lệnh này lên LCD. Mã lệnh xóa LCD là 0x01(ghi vào D0:D7).
- Cursor home – đưa con trỏ về vị trí đầu, dòng 1 của LCD: lệnh này thực hiện việc đưa con trỏ về vị trí đầu tiên của bộ nhớ DDRAM, vì thế nếu sau lệnh này một biến được ghi vào DDRAM thì biến này sẽ nằm ở vị trí
đầu tiên (1;1). RS cũng phải bằng 0 trước khi ghi lệnh. Mã lệnh là 0x02 hoặc 0x03(chọn 1 trong 2 mã lệnh, tùy ý).
- Set DDRAM address – định vị trí con trỏ cho DDRAM: di chuyển con trỏ đến một vị trí tùy ý trong DDRAM và vì thế có thể được dùng để chọn vị trí cần hiển thị trên LCD. Để thực hiện lệnh này cần reset RS=0. Bit MSB của mã lệnh (D7) phải bằng 1, 7 bit còn lại của mã lệnh chính là địa chỉ DDRAM muốn di chuyển đến. Ví dụ chúng ta muốn di chuyển con trỏ đến vị trí thứ 3 trên dòng 2 của LCD (địa chỉ 42) chúng ta cần ghi mã lệnh 0xAA vì 0xAA=10101010 (binary) trong đó bit MSB bằng 1, bảy bit còn lại là 0101010=42, địa chỉ của ô nhớ muốn đến.
- Write to CGRAM or DDRAM – ghi dữ liệu vào CGRAM hoặc DDRAM: vì đây không phải là lệnh ghi instruction mà là 1 lệnh ghi dữ liệu nên chân RS cần được set lên 1 trước khi ghi lệnh vào LCD. Lệnh này cho phép ghi mã ASCII của một ký tự cần hiển thị vào thanh ghi DDRAM. Trường hợp ghi vào CGRAM không được khảo sát.
Nhóm lệnh sau thường chỉ thực hiện 1 lần và thường được viết chung trong 1 chương trình con khởi động LCD (init_LCD ).
- Entry mode set – xác lập các hiện thị liên tiếp cho LCD: nói một cách dễ hiểu, lệnh này chỉ ra cách mà ta muốn hiển thị một ký tự tiếp theo 1 ký tự trước đó. Ví dụ nếu ta muốn hiện thị 2 ký tự liên tiếp AB, trước hết viết A tại vị trí 5, dòng 1. Sau đó ghi B vào LCD, lúc này có 4 cách mà LCD có thể hiển thị B như sau: hiển thị B bên phải A tại vị trí số 6; B cũng có thể được hiển thị bên trái A, tại vị trí số 4; hoặc LCD có thể tự dịch chuyển A về bên trái đến vị trí 4 sau đó hiển thị B bên phải A, tại vị trí 5; và khả năng cuối cùng là LCD dịch chuyển A về bên phải đến vị trí 6 sau đó hiển thị B bên trái A, tại vị trí 5. Chúng ta có thể chọn 1 trong 4 cách hiển thị trên
cao D7:3=00000, bit D2=1, hai bit còn lại D1:0 chứa mã lệnh để lựa chọn 1 trong 4 cách hiển thị. Xem lại bảng 2, bit D1 chứa giá trị I/D và D0 chứa S. Trong đó I/D nghĩa là tăng hoặc giảm (Increment or Decrement). I/D= 1 là hiển thị tăng tức ký tự sau sẽ hiển thị bên phải ký tự trước, nếu I/D=0 thì hiển thị giảm, tức ký tự sau hiển thị bên trái ký tự trước. S là giá trị Shift, nếu S=1 thì các ký tự trước đó sẽ được “đẩy” đi, ký tự sau chiếm chỗ ký tự trước, ngược lại nếu S=0 thì vị trí hiển thị của các ký tự trước đó không thay đổi. Có thể tóm tắt 4 mode hiển thị ứng với 4 mã lệnh như sau: + D7:0 = 0x04 (00000100) : hiển thị giảm và không shift.
+D7:0 = 0x05 (00000101) : hiển thị giảm và shift. + D7:0 = 0x06 (00000110) : hiển thị tăng và không shift. + D7:0 = 0x07 (00000111) : hiển thị tăng và shift. - Display on/off control – xác lập cách hiện thị cho LCD: lệnh này bao gồm các thông số cho phép LCD hiển thị, cho phép hiển thị cursor và mở/tắt blinking. Đây cũng là một lệnh ghi Instrcution nên RS phải bằng 0. Mã lệnh cho lệnh này có dạng 00001DCB trong đó D (Display) cho phép hiển thị LCD nếu mang giá trị 1, C (Cursor) bằng 1 thì cursor sẽ được hiển thị và B là blinking cho cursor tại vị trí hiển thị (blinking là dạng 1 ô đen nhấp nháy tại vị trí ký tự đang hiển thị). Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh này là 0x0E (00001110 - hiển thị cursor nhưng không hiển thị blinking).
- Function set – xác lập chức năng cho LCD: đây là lệnh thiết lập phương thức giao tiếp với LCD, kích thước font chữ và số lượng line của LCD. RS cũng phải bằng 0 khi sử dụng lệnh này. Mã lệnh function set có dạng 001D¬¬LNFxx. Trong đó nếu DL=1 (DL: Data Length) thì mode giao tiếp 8 bit sẽ được dùng, lúc này tất cả các chân từ D0 đến D7 phải được kết nối với bộ điều khiển ngoài. Nếu DL=0 thì mode 4 bit được dùng, trong trường hợp này chỉ có 4 chân D4:7 được dùng để truyền nhận dữ liệu
và kết nối với bộ điều khiển ngoài, các chân D0:3 được để trống. N quy định số dòng của LCD, vì chúng ta đang khảo sát LCD loại hiển thị 2 dòng nên N=1 (N=0 cho trường hợp LCD 1 dòng). F là kích thước font chữ hiển thị, do LCD có 2 bộ font chữ có sẵn trong CGROM nên chúng ta cần lựa chọn thông qua bit F, nếu F=1 bộ font 5x10 được sử dụng và nếu F=0 thì font 5x8 được hiển thị. 2 bit thấp trong mã lệnh này có thể được gán giá trị tùy ý. Mã lệnh được dùng phổ biến cho lệnh function set là 0x38 (00111000 – giao tiếp 8 bit, 2 dòng với font 5x8) hoặc 0x28 (00101000 – giao tiếp 4 bit, 2 dòng với font 5x8 ).