Bài 5: Lập trình 8051 ghép nối với các bộ chỉ thị
3. Giao tiÕp vi ®iÒu khiÓn víi LCD 16x2
3.2. Hoạt động của LCD
LCD không chỉ có khả năng hiển thị số như Led 7 đoạn mà còn có khả năng hiển thị các ký tự và biểu tượng. Điều đó làm cho chúng linh hoạt và thân thiện hơn led 7 đoạn. LCD thông thường có 14 chân trong đó có 3 chân nguồn, 3 chân điều khiển và 8 chân dữ liệu. ở một số LCD còn có thêm 2 chân làm sáng màn hình.
14 chân này có thể sắp xếp thành 2 hàng 7 cột hoặc 1 hàng 14 cột.
Trong những năm gần đây LCD đang ngày càng được sử dụng rộng rãi thay thế dần cho các đèn LED (các đèn LED 7 đoạn hay nhiều đoạn). Đó là vì các nguyên nhân sau:
+ Các LCD có giá thành hạ.
+ Khả năng hiển thị các số, các ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với các
đèn LED (vì các đèn LED chỉ hiển thị được các số và một số ký tự).
+ Nhờ kết hợp một bộ điều khiển làm tươi vào LCD làm giải phóng cho CPU công việc làm tươi LCD. Trong khi đèn LED phải được làm tươi bằng CPU (hoặc bằng cách nào đó) để duy trì việc hiển thị dữ liệu.
+ Dễ dàng lập trình cho các ký tự và đồ hoạ.
3.2.1 Sơ đồ chân của LCD
Sơ đồ chân của LCD 3.2.2 Mô tả các chân của LCD.
Ch©n
số Tên Chức năng
1 VSS Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển.
2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC = 5V của mạch điều khiển.
3 VEE Chân này dùng để điều chỉnh độ tương phản
4 RS
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân logic 0- GND or 1 – Vcc để chọn thanh ghi.
+ logic 0: Bus DB0 – DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD or nối với bộ đếm địa chỉ của LCD.
+ logic 1. Bus DB0- DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.
5 R/W
Chân chọn chế độ ghi, đọc( Read/write). Nối chân R/W với logic 0 để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối logic 1 để LCD ở chế độ đọc.
6 E
Chân cho phép (enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.
This is the LCD 2 lines 16 characters
D0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 7 8 9 10 11 12 13 14
LAMP
LCD 1602A
EN r/w rs const vcc gnd a k 6 5 4 3 2 1 15 16
+ ở chế độ ghi: Dữ liệu ghi sẽ được LCD chuyển vào
(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung của tín hiệu E.
+ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0 – DB7 khi phát cạnh lên ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E đến mức thấp.
7-14 DB0- DB7
8 đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU, có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:
+ chế độ 8 bit: dữ liệu được truyền trên cả 8 đường với bit MSB là DB8.
+ chế độ 4 bit: dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4
đến DB7 là 4 bit cao và từ DB0 đến DB3 là 4 bit thấp, Bảng Mô tả các chân của LCD
3.2.3 Các thành phần chức năng của LCD1602A
Cờ Busy. Nếu BF = 1 tức là LCD đang trong quá trình thực thi một lệnh..
khi đó các lệnh gửi tiếp theo sẽ bị bỏ qua. BF được đọc tại chân D7 khi RS = 0 và R/w = 1. Do đó trước khi thực hiện 1 lệnh cần kiểm tra BF trước, nếu BF =0 thì mới gửi lệnh.
DDRAM: chứa các ký tự sẽ hiển thị trên LCD, tối đa là 80 8 bit(80ký tự). Khi ở chế độ hiển thị 1 hàng: địa chỉ có thể từ 00H đến FH, khi ở chế độ hiển thị 2 hàng: địa chỉ từ 00H đến 27H cho hàng thứ nhất và từ 40H đến 67H cho hàng thứ 2.
Bộ đếm địa chỉ(AC): dùng để lưu địa chỉ hiện hành của DDRAM và CGRAM có thể thực hiện đọc AC khi RS = 0 và R/w = 1.
CGROM: chứa các mô hình ký tự sẽ hiển thị trên LCD, bao gồm 192 ký tự 5 7 theo ASCII, trong đó các mã từ 00h – 0Fh sẽ không lấy theo ASCII mà lấy theo các ký tự đã được định nghĩa trong Cgram.
1602A có 2 thanh ghi quan trọng là: thanh ghi lệnh IR và thanh ghi dữ
liệu DR.
+ Thanh ghi IR: để điều khiển LCD, người ta phải ra lệnh thông qua 8
đường bus từ DB0 đến DB7. Mỗi lệnh được nhà sản xuất định địa chỉ rõ ràng, người dùng chỉ việc cung cấp điạ chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR
Ví dụ: lệnh hiển thị màn hình có địa chỉ 0Ch hay là 00001100b
+ Thanh ghi DR: thanh ghi này dùng để chứa dữ liệu 8 bit để ghi vào vùng DDRAM or CGRAM (ở chế độ ghi) hoặc dùng để chứa dữ liệu từ 2 vùng RAM này gửi cho MPU ( ở chế độ đọc).
Ta có thể tóm tắt lại các thiết lập đối với 2 chân RS và R/W theo mục đích giao tiÕp nh sau;
RS R/W Khi cÇn
0 0 Ghi vào thanh ghi IR để ra lệnh cho LCD
0 1 Đọc cờ bận DB7 và giá trị của bộ đếm địa chỉ ở DB0 và DB6 1 0 Ghi vào thanh ghhi DR
1 1 Đọc dữ liệu từ DR
**Các mã lệnh LCD.
Bảng Các mã lệnh của LCD Lệnh
Mã (Hex)
Lệnh đến thanh ghi của LCD 01 Xoá màn hình hiển thị
02 Trở về đầu dòng
04 Giả con trỏ (dịch con trỏ sang trái) 06 Tăng con trỏ (dịch con trỏ sang phải) 05 Dịch hiển thị sang phải
07 Dịch hiển thị sang trái 08 Tắt con trỏ, tắt hiển thị 0A Tắt hiển thị, bật con trỏ 0C Bật hiển thị, tắt con trỏ
0E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ 0F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ
10 Dịch vị trí con trỏ sang trái 14 Dịch vị trí con trỏ sang phải 18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái 1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải 80 Đưa con trỏ về đầu dòng 1 C0 Đưa con trỏ về đầu dòng 2 38 Hai dòng và ma trận 5 7
3.2.4 Đặc tính điện của chân giao tiếp
LCD sẽ bị hỏng nghiêm trọng, hoặc hoạt động sai lệch nếu ta vi phạm khoảng đặc tính điện áp sau đây:
Chân cấp nguồn (Vcc- GND) Min: - 0,3V, Max: +7v
Nhịêt độ hoạt động Min: - 30C, Max: Vcc= +75C Nhiệt độ bảo quản Min: - 55C, Max: Vcc= +125C
Đặc tính điện làm việc điển hình:(đo trong điều kiện hoạt động Vcc = 4,5V đến 5,5 V, T= -30 đến +75C).
Chân cấp nguồn Vcc – GND 2,7V đến 5,5V
Điện áp vào mức cao VIH 2,2V đến Vcc
Điện áp vào mức thấp VIL -0,3V đến 0,6V
Điện áp ra mức cao (DB0 – DB7) Min 2.4V (khi IOH= - 0,02mA)
Điện áp ra mức thấp (DB0 – DB7) Max 0,4V( khi IOL = 1,2mA
Dòng điện ngõ vào ILI -1,2uA đến 1uA(khi VIN= 0 đến Vcc) Dòng điện cấp nguồn ICC 350uA(typ) đến 600uA
Tần số dao động nội fOSC 190khz đến 350khz( điển hình là 270khz)