Đề tài Tìm hiểu về cách điều khiển LCD 2x16. Viết chương trình đếm từ 1 đến 9 trên LCD bằng vi điều khiển 805

Đề tài Tìm hiểu về cách điều khiển LCD 2x16. Viết chương trình đếm từ 1 đến 9 trên LCD bằng vi điều khiển 805

= = SK 9 SS

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRUONG DAI HQC BACH KHOA KHOA CONG NGHE THONG TIN

“CR *¥ GD -

BAO CAO THUC TAP

NHAN THUC

ý

Ỷ

i

7

GVHD : TRƯƠNG MINH HUY

Đà Nẵng, 11/2012

J

9 = SK 0 =

Đề tài số 56: Tìm hiểu về cách điều khiến LCD 2x16

Viết chương trình đếm từ 1 đến 9 trên LCD bằng vi

1)

2)

3)

4)

điều khiển 8051

Tổng Quát Về LCD HD4478

Hình dáng và kích thước:

Chức năng các chân:

Sơ đồ khối của HD44780)

Tập lệnh của LCD :

Chương trình đếm từ 0 đến 9 sử dụng VDK 805

Báo cáo thực tập nhận thức Đề tài 56

I Tổng Quát Về LCD HD44780

1) Hình dáng và kích thước:

Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, trên hình

1 là loại LCD thông dụng

@:5: c|~]

Hình 1: - Hình dáng của loại LCD thông dụng

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên

trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết Các chân này được đánh số thứ tự

và đặt tên như hình 2 :

VSS VDD VEE RS RW EN D0 D1 D2 D3 Ds DS D6 D7 A K

? 3 4 5 67 6 9 101112 13141516

TIHSHHF:F 2Characte

Hinh 2: Sơ đồ chân của LCD

2) Chức năng các chân:

Chân Ký hiệu vO Mô tả

l Vss - Dat

3 Vee - Câp nguồn điêu khiên phản

4 RS I RS = 0 chon thanh ghi lệnh R§ = 1 chon

thanh dữ liệu

5 R/W I R/W = | doc dit ligu R/W =0 ghi

6 E vo Cho phép

7 DBO VO Các bít dữ

§ DBI vO Các bít dữ liệu

9 DB2 vO Các bít dữ liệu

10 DB3 LO Các bít dữ liệu

HH DB4 vO Các bít dữ liệu

l3 DB6 VO Các bít dữ liệu

14 DB7 LO Các bít dữ liệu

3)

Hình 3: Chức năng các chân của LCD

Sơ đồ khôi của HD44780:

a, Các thanh ghỉ :

Chíp HD44780 có 2 thanh ghi 8 bit quan trọng : Thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) và thanh ghi dit ligu DR (Data Register)

~— Thanh ghi IR : Để điều khiển LCD, người dùng phải “ra lệnh” thông qua tám

đường bus DB0-DB7 Mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD đánh địa chỉ rõ ràng Người dùng chỉ việc cung cấp địa chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR Nghĩa

là, khi ta nạp vào thanh ghi IR một chuỗi 8 bit, chíp HD44780 sẽ tra bảng mã lệnh

tại địa chỉ mà IR cung cấp và thực hiện lệnh đó

VD : Lệnh “hiển thị màn hình” có địa chỉ lệnh là 00001100 (DB7 DB0) Lệnh “hiền thị màn hình và con trỏ” có mã lệnh là 00001110

~— Thanh ghi DR : Thanh ghi DR dùng đề chứa dữ liệu 8 bit để ghi vào vùng RAM DDRAM hoặc CGRAM (ở chế độ ghi) hoặc dùng đề chứa dữ liệu từ 2 vùng RAM

này gởi ra cho MPU (ở chế độ đọc) Nghĩa là, khi MPU ghi thông tin vào DR, mạch nội bên trong chíp sẽ tự động ghi thông tin này vào DDRAM hoặc CGRAM Hoặc khi thông tin về địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu ở địa chỉ này trong vùng

RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để truyền cho MPU

=> Bằng cách điều khiển chân RS và R/W chúng ta có thể chuyển qua lại giữ 2 thanh ghi này khi giao tiếp với MPU Bảng sau đây tóm tắt lại các thiết lập đối với hai

chân RS và R/W theo mục đích giao tiếp

ca

Báo cáo thực tập nhận thức Dé tai 56

0 0 Ghỉ vào thanh ghi IR đê ra lệnh cho LCD

0 1 Đọc cờ bận ở DB7 và giá trị của bộ đếm địa chỉ ở DB0-DB6

1 1 Doc dit ligu tir DR

Bang 1: Chức năng chân RŠ và R/W theo mục đích sử dụng

b, Co bdo ban BF: (Busy Flag)

Khi thực hiện các hoạt động bên trong chíp, mạch nội bên trong cần một khoảng thời gian dé hoàn ất Khi đang thực thi các hoạt động bên trong chip như thế, LCD bỏ qua mọi giao tiếp với bên ngoài và bật cờ BF (thông qua chân DB7 khi có thiết lập RS=0, R/W=1) lên để báo cho MPU biết nó đang “bận” Dĩ nhiên, khi xong việc, nó sẽ đặt cờ BF lại mức 0

c, Bé dém dia chi AC : (Address Counter)

Như trong sơ đồ khối, thanh ghi IR không trực tiếp kết nối với vùng RAM (DDRAM và CGRAM) mà thông qua bộ đếm địa chỉ AC Bộ đếm này lại nối với 2

vùng RAM theo kiểu rẽ nhánh Khi một địa chỉ lệnh được nạp vào thanh ghi IR, thông tin được nối trực tiếp cho 2 vùng RAM nhưng việc chọn lựa vùng RAM tương tác đã được bao hàm trong mã lệnh

Sau khi ghi vào (đọc từ) RAM, bộ đếm AC tự động tăng lên (giảm đi) I đơn vị

và nội dung của AC được xuất ra cho MPU thông qua DB0-DB6 khi có thiết lập

RS=0 và R/W=I (xem bảng tóm tắt RS - R/W)

Lưu ý: Thời gian cập nhật AC không được tính vào thời gian thực thi lệnh mà được cập nhật sau khi cờ BE lên mức cao (not busy), cho nên khi lập trình hiển thị, bạn phải delay một khoảng tADD khoảng 4uS-5uS (ngay sau khi BF=1) trước khi nạp

dữ liệu mới

d, Vùng RAM hiển thị DDRAM : (Display Data RAM)

Đây là vùng RAM dùng để hiển thị, nghĩa là ứng với một địa chỉ của RAM là một ô kí tự trên màn hình và khi bạn ghi vào vùng RAM này một mã 8 bit, LCD sẽ hiên thị tại vị trí tương ứng trên màn hình một kí tự có mã 8 bit mà bạn đã cung cap Hình sau đây sẽ trình bày rõ hơn mối liên hệ này :

Display position

(digit) 12.3 4 6 79-80

pew 00 | 01 | 02 | 03 | 04 4E | 4F

(hexadecimal)

Figure 2 1-Line Display Display

DDRAM 00 | 01 | 02 | 03 | 04 26 | 27

address

(hexadecimal) | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 66 | 67

Eigure 4 2-Line Display

Hình 4: Mối liên hệ giữa địa chỉ của DDRAM và vị trí hiển thị của LCD

Vùng RAM này có 80x8 bit nhớ, nghĩa là chứa được 80 kí tự mã 8 bit Những vùng RAM còn lại không dùng cho hiên thị có thê dùng như vùng RAM đa mục đích

Lưu ý là để truy cập vào DDRAM, ta phải cung cấp địa chỉ cho AC theo mã

HEX

e, Vang ROM chita ki te CGROM: Character Generator ROM

Ving ROM nay dùng để chứa các mẫu kí tự loại 5x8 hoặc 5x10 điểm ảnh/kí

tự, và định địa chỉ băng 8 bit Tuy nhiên, nó chỉ có 208 mẫu kí tu 5x8 va 32 mau ki tu

kiểu 5x10 (tổng cộng là 240 thay vì 2^8 = 256 mẫu kí tự) Người dùng không thê thay

đổi vùng ROM này

Table2 Example of Correspondence between EPROM Address Data and Character Patters

(S= Dots)

EPROM Address

JA1IA10A9 AB AT AG AS A4 A3 A2 A1 Ao |:

°

°

Hình 5: Mối liên hệ giữa địa chỉ của ROM và dữ liệu tạo mẫu kí tự

Báo cáo thực tập nhận thức Đề tài 56

Nhu vay, dé có thể ghi vào vị trí thứ x trên màn hình một kí tự y nào đó, người

dùng phải ghi vào vùng DDRAM tai địa chi x (xem bang mdi liên hệ giữa DDRAM

và vị trí hiên thị) một chuỗi mã kí tự 8 bit trên CGROM Chú ý là trong bảng mã kí tự

trong CGROM ở hình bên dưới có mã ROM A00

FA Vang RAM chita ki te dé hoa CGRAM : (Character Generator RAM)

Như trên bảng mã kí tự, nhà sản xuất dành vùng có địa chỉ byte cao là 0000 để

người dùng có thê tạo các mẫu kí tự đồ họa riêng Tuy nhiên dung lượng vùng này rât hạn chê: Ta chỉ có thê tạo 8 kí tự loại 5x8 điểm ảnh, hoặc 4 kí tự loại 5x10 điềm ảnh

Để ghi vào CGRAM, hãy xem hình 6 bên dưới

TableS Relationship between CGRAM Addresses, Character Codes (DDRAM) and Characte

Patterns (CGRAM Data) For 5 x 8 dot character patterns

| pattern (2)

} Curser position

Character Codes ‘Character Patterns (ODRAM data) == (CGRAM data)

High Low High Low High Low

5

1

° |

1 : } cursor position

1

° 1 | Character

1

°

1

5

1

lap

how

lo

Notes: 1 Character code bits 0 to 2 correspond to CGRAM address bits 3 to 5 (3 bits: 8 types)

2 CGRAM address bits 0 to 2 designate the character patter fine position The 8th line is the Cursor position and its display Is formed by a logical OR with the cursor

Maintain the 8th line data, corresponding to the cursor display position, at 0 as the cursor display

If the 8th line data is 1, 1 bits will Bght up the 8th line regardless of the cursor presence Character pattem row positions correspond to CGRAM data bits 0 to 4 (bit 4 being at the left)

4, As shown Table 5, CGRAM character patterns are selected when character code bits 4 to 7 are all 0, However, since character code bit 3 has no effect the R display example above can be

‘selected by either character code OOH œ 08H

5 1 for CGRAM data corresponds to display selection and 0 to non-selection

* Indicates no effect

Hình 6: _ Mối liên hệ giữa địa chỉ của CGRAM, đữ liệu của CGRAM, và mã kí tự

4) — Tập lệnh của LCD:

Trước khi tìm hiểu tập lệnh của LCD, sau đây là một vài chú ý khi giao tiếp

với LCD

— Tuy trong sơ đồ khối của LCD có nhiều khối khác nhau, nhưng khi lập trình

điêu khiên LCD ta chỉ có thê tác động trực tiệp được vào 2 thanh ghi DR va IR thông qua các chân DBx, và ta phải thiệt lap chan RS, R/W phù hợp đê chuyên qua lại giữ 2 thanh ghi này (xem bảng 2)

~— Với mỗi lệnh, LCD cần một khoảng thời gian để hoàn tắt, thời gian này có thể khá lâu đối với tốc độ của MPU, nên ta cần kiểm tra cờ BF hoặc đợi (delay) cho LCD thực thi xong lệnh hiện hành mới có thẻ ra lệnh tiếp theo

— Địa chi cla RAM (AC) sé tu động tăng (giảm) I don vi, mỗi khi có lệnh ghi vào RAM (Điều này giúp chương trình gọn hơn)

— Các lệnh của LCD có thể chia thành 4 nhóm như sau :

* Các lệnh về kiểu hiển thị VD : Kiểu hiển thị (1 hàng /2 hàng), chiều dài

dit

* Chi dinh dia chi RAM nội

* Nhóm lệnh truyền đữ liệu trong RAM nội

*_ Các lệnh còn lại

u (8 bit /4 bit),

‘Ma lénh (HEX) Chức năng cũa lệnh

1 Xóa màn hình hiển thị

2 Trỡ về đầu dong

4 Dich con trõ sang trái

6 Dich con trõ sang phải

Bat hiển thị, tất con trõ

Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ

10 Dich vị trí con trõ sang trái

14 Dịch vị trí con trõ sang phải

18 Dịch toàn bộ hiên thị sang trái

1C Dich toàn bộ hiên thị sang phải

80 Dua con tro vé dau dong thie 1

co Đưa con tré vé dau dong thir 2

38 Cấu hình 2 dòng và ma trận ký tự là 5x7

Hình 7: Tập lệnh của LCD

3) Cách gửi dữ liệu và thực thỉ lệnh từ VDK:

Ở đây chúng ta sử dụng chế độ giao tiếp mặc định của LCD là 8 bit

Ta nối mạch như trong hình sau:

~ Chân D0 D7 nối với PortI

~ Chân E nối với P2.2

~ Chân RS nối với P2.1

~— Chân R/W nối với P2.0

Báo cáo thực tập nhận thức Đề tài 56

-8

|

fy

3

4 -.Š -6

es

«2

nã -8

Hình 8: Sơ đồ mạch

C1 œ2

= gỉ TP „es—

XI | Af U4

H Hà Sale

Mh Poziane | 32

eee 48_ | xra2 Poona | 32

Fosane =

4 Ret Foams | 2 F010 3E

raone LÊ}

ean | BE Blam ream [2

3# la P2 AlAt2 LÊP

1 EA P28/At | 20 ream 2

P2T/At [2E

Tem Pam | tt

Paz P32/ND |1

"P2 P33INH3 [lề Sea Paap Lệ

Pas pasa [3S

Ta P2.BẢNR | C19

ATERCHT

Hinh 9: Sơ đồ mạch trong proteus

Bước đầu tiên chúng ta phải thiết lập trạng thái ban đầu cho LCD tức là phải

báo cho nó a dang ding ché d6 4 chan , dot 8*5 Tôi sau đó mới gủi dữ liệu hiên

thị hay lệnh điều khiển lên Icd

_ Trước khi đề cập đến cách thiết lập trạng thái ban đầu cho LCD chúng ta đề

cập đên cách đọc và ghi lên LCD Nhìn vào bang 1 thay mục đích giao tiêp của chân

RS và RW Khi ghi thì ta CLR RW (RW=0) còn khi đọc thì SET RW (RW=I)

a, Đọc dữ liệu từ thanh ghỉ IR dé ghi lệnh cho LCD

MOV PIA ; CHEP THANH GHIA DEN PORTI CLR RS ; DAT RS = 0 DE GUI LENH CLR RW ;DAT RW =0 DE GUI LENH

SETB EN ; EN = 1 => 0 CHO XUNG CAO CLR EN ;XUONG THAP => CHE DO GHI

LCALL WAIT_LCD_ ; KIEM TRA CO BAN DE LCD CO THE

;NHAN LENH TIEP THEO DUOC CHUA?

|

b, _ Ghỉ giá trị vào thanh ghỉ DR để hiễn thị lên LCD:

Code:

GHI _DLIEU:

MOVA,R0 MOV PI,A ; XUAT DU LIEU SETB RS ; DAT RS=1 CHO XUAT DU LIEU CLR RW ; DAT RW=0 GHI DU LIEU RA LCD SETB EN ; EN = 1 => 0 CHO XUNG CAO CLR EN ; XUONG THAP => CHE DO GHI

| ACALL WAIT_LCD_ ; KIEM TRA CO BAN DE XEM LCD DA

Ị SAN ;SANG HIEN THỊ CHUA?

| RET

c, Kiém tra co ban D7 (Busy Flag):

Ở 2 chương trình trên có dùng chương trinh con WAIT_LCD Vì khi thực hiện các hoạt động bên trong chip mạch nội bên trong cần một khoảng thời gian để hoàn tất Khi đang thực thi các hoạt động bên trong chip như thế, LCD bỏ qua mọi giao tiếp với bên ngoài và bật cd BF (thông qua chân DB7 khi có thiết lập RS=0, R/W=I) lên

để báo cho MPU biết nó đang “bận” và cần khoảng 4uS-5uS để có thể nạp dữ liệu mới Do đó có 2 cách đề kiểm tra xem LCD có thể nhận dữ liệu mới tiếp hay chưa, đó

là ta cho delay khoảng 4uS-5uS giữa các lần nạp dữ liệu và kiểm tra cờ bận D7 Ở

trong chương trình ta đi kiểm tra cờ bận D7:

Code:

LWAIT_LCD:

SETB P1.7 ; LAY P1.7 LAM CONG VAO CLR RS ; DAT RS=0 DE TRUY CAP THANH GHI LENH

| SETB RW ; DAT RW=1 DE DOC THANH GHI LENH

| BACK:

| CLR EN;

SETB EN;

Báo cáo thực tập nhận thức Đề tài 56

| JB P1.7,BACK; CHO DEN KHI BUSY FLAG=0

| RET

II Chương trình đếm từ 0 đến 9 sử dụng VDK 8051:

Ta có sơ đồ thuật toán như sau:

Delay giữa các lần hiển thị ta sử dụng bộ định thời timer0 chế độ 1

Khởi tạo

LCD

R0 =48§h

HIEN TH] RO

(DELAY 1S)

XÓA MÀN HÌNH

VÀ GIỮ NGUYÊN|

VỊ TRÍ CON TRÒ

ĐÚNG

SAT

Toàn bộ code chương trình:

| ;KHAI BAO BIEN

| RS EQU P20

RW EQU P2.1

;DATA EQU P1

| ORG 03H jexternal interrupt 0

| RETI

ị

| ORG 0BH ;timer O interrupt

| RETI

ORG 13H ;external interrupt 1

RETI

LORG IBH jtimer 1 interrupt

RETI

| ORG 23H sserial port interrupt

ị KHOL TAO: sset up control registers

MOV TCON,#00H