3.4 Подключение жидкокристаллических индикаторов
Матричные ЖКИ обеспечивают вывод разнообразной информации и с более высоким разрешением, чем семисегментные светодиодные индикаторы, характеризуются низким энергопотреблением, но требуют более сложных алгоритмов управления, чем светодиодные. Поэтому многие фирмы (Optrex Corporation, Powertip, Seiko Instruments, Batron и др.) выпускают жидкокристаллические индикаторы со встроенными контроллерами, облегчающими реализацию последовательного интерфейса ЖКИ и микропроцессора. Широко распространены символьные ЖКИ, построенные на базе контроллера HD44780. Каждый символ формируется матрицей 5х8.
ЖКИ при помощи 14- контактного разъема обменивается информацией с управляющим микроконтроллером. МК посылает в ЖКИ команды, управляющие режимами его работы, и ASCII-коды выводимых символов. В свою очередь, ЖКИ может посылать микроконтроллеру по его запросу информацию о своем состоянии и данные из своих внутренних блоков памяти.
Возможны следующие способы связи МК с ЖКИ:
– Отображение на адресное пространство ОЗУ. Данный способ связи имеет одно достоинство – простоту программной реализации обмена данными и оптимален с точки зрения объема исполняемого кода. Его недостатки:
Возможность работы только с микроконтроллерами допускающими использование внешнего ОЗУ
Работа с невысокой тактовой частотой контроллера (при использовании цикла доступа к ОЗУ с 1-м тактом ожидания – около 4 МГц макс., при уменьшении длительности строба ЖКИ до минимально возможного – около 5,5 МГц макс. с 1-м тактом ожидания и около 2 МГц – без него);
Уменьшение скорости обмена с внешним ОЗУ (при использовании тактов ожидания);
Часть адресного пространства внешнего ОЗУ перекрывается внутренним.
– Подключение к портам ввода/вывода микроконтроллера. Этот способ связи с ЖКИ имеет следующие достоинства:
Возможность работы с любыми микроконтроллерами на произвольной тактовой частоте; Для работы постоянно используются только 3 линии порта ввода/вывода (порт данных контроллера ЖКИ при отсутствии обмена с ЖКИ находится в Z-состоянии и порт управляющего микроконтроллера, через который осуществляется обмен данными, в это время может быть использован для других задач). В пределе, монопольного управления требует только линия Enable.
Его недостатки:
Больший объем исполняемого кода (может быть уменьшен при использовании внешней схемы, формирующей необходимые временные диаграммы обмена).
На рис. приведена схема подключения матричного алфавитно- цифрового индикатора со встроенным контроллером HD44780 (ЖКИ 2 строки по 16 символов).
Для регулирования контраста изображения используется регулировка амплитуды переменного напряжения, управляющего ЖКИ. Т.к. ЖК- индикаторы являются пассивными приборами, то их контрастность резко уменьшается с падением освещенности. Для возможности наблюдения символов на экране ЖКИ при малой освещенности используется внутренняя подсветка. Наиболее часто используется светодиодная, но применяется также и электролюминесцентная (требуется меньший ток, но высокое напряжение – около 100 В).
Потребление по цепи питания (+5В) – около 0,5 мА (макс.). ЖКИ, рассчитанные на работу в расширенном температурном диапазоне (от -20 до +70 0С) требуют отрицательного напряжения питания для драйверов индикатора. При его отсутствии (вывод N3 соединен с N1) либо будет отсутствовать изображение, либо оно будет недостаточно контрастным.