2. PANTALLA ALFANUMÉRICA DE LCD (HITACHI HD44780U)

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Eduardo Segura Duarte
hace 6 años
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1 2. PANTALLA ALFANUMÉRICA DE LCD (HITACHI HD44780U) Este controlador de la casa Hitachi se usa para mostrar caracteres alfanuméricos en paneles LCD de matriz pasiva (los típicos que se pueden encontrar por ejemplo en un busca o en el frontal de un panel). Permite mostrar caracteres alfanuméricos y Kana (japoneses) y puede direccionar una matriz LCD bajo el control de un procesador de 4 u 8 bits. Proporciona todos los elementos necesarios para el manejo de un LCD: RAM (Random Access Memory) de pantalla, generador de caracteres, y controlador para el cristal líquido de manera que se puede configurar un sistema con un mínimo de componentes. La ROM (Read Only Memory) de generación de caracteres contiene 208 fuentes de caracteres de 5 x 8 y 32 fuentes de caracteres de 5 x 10, sumando un total de 240 fuentes diferentes. Además, su bajo consumo (entre 2.7 V y 5.5 V) lo hace adecuado para aplicaciones portátiles alimentadas con baterías CARACTERÍSTICAS Sus características son las siguientes: Caracteres de 5 x 8 y 5 x 10. Bajo consumo: entre 2.7 V y 5.5 V. Amplio rango de tensiones del controlador del cristal líquido: entre 3 V y 11 V. Correspondencia con bus de interfaz MPU (Microprocessor Unit) de alta velocidad: 2 MHz cuando V cc = 5 V. Compatible con MPU de 4 u 8 bits. RAM de pantalla de 80 x 8 bits, con un máximo de 80 caracteres. ROM de generación de caracteres de bits con un total de 240 fuentes de caracteres: 1

2 208 fuentes de caracteres de 5 x 8 puntos. 32 fuentes de caracteres de 5 x 10 puntos. RAM de generación de caracteres de 64 x 8 bits: 8 fuentes de caracteres de 5 x 8 puntos. 4 fuentes de caracteres de 5 x 10 puntos. Ciclos duty programables: 1/8 para una línea de 5 x 8 puntos con cursor. 1/11 para una línea de 5 x 10 puntos con cursor. 1/16 para dos líneas de 5 x 8 puntos con cursor. Controlador del LCD con señal común de 16 bits y señal de segmento de 40 bits. 2

3 El diagrama de bloques del controlador es el siguiente: Fig Diagrama de bloques del controlador. 3

4 Fig Alineamiento de los pines del HD44780U (FP-80B). Fig Alineamiento de los pines del HD44780U (TPF-80F). 4

5 2.2. DESCRIPCIÓN DE LOS PINES RS. Número de líneas: 1. Es una entrada. Función: selecciona registros. 0: registro instrucción (para escribir). Bandera ocupada: contador dirección (para leer). 1: registro de datos (para escribir y leer) 1: leer. R/W. Número de líneas: 1. Es una entrada. Selecciona leer o escribir. 0: escribir, E. Número de líneas: 1. Es una entrada. Comienza la lectura o escritura de datos. DB4-DB7. Número de líneas: 4. Puede ser entrada o salida. 4 pines del bus de datos triestado bidireccional a nivel alto. Usado para transferir y recibir datos entre el MPU y el HD44780U. El pin DB7 se puede usar como bandera de ocupado. DB0-DB3. Número de líneas: 4. Puede ser entrada o salida. 4 pines del bus de datos triestado bidireccional a nivel bajo. Usado para transferir y recibir datos entre el MPU y el HD44780U. Estos pines no se usan durante la operación del 4º bit. CL1. Número de líneas: 1. Es una salida. CL2. Número de líneas: 1. Es una salida. M. Número de líneas: 1. Es una salida. Alternar la señal para convertir la forma de onda que hace funcionar el cristal líquido a AC. D. Número de líneas: 1. Es una salida. El patrón de datos de carácter que corresponde a cada común. COM1-COM16. Número de líneas: 16. Son salidas. Tensiones de salida en modo SEG1-SEG40. Número de líneas: 40. Son salidas. V1-V5. Número de líneas: 5. Son entradas. V CC. Tensión de alimentación. 5

6 GND. Conexión a tierra. OSC1, OSC2. Número de líneas: 2. Son entradas. El controlador tiene dos registros de 8 bits, uno de instrucciones (IR: instruction register) y otro de datos (DR: data register). El IR almacena los códigos de instrucción, direcciones de la RAM de pantalla (DDRAM) y de la RAM del generador de caracteres (CGRAM). El IR sólo puede modificarse desde la MPU. El DR almacena temporalmente los datos que se han de escribir en la DDRAM o en la CGRAM y datos que han de leerse de la DDRAM y la CGRAM, así como almacena los datos que se han leído de alguna de estas memorias. Los datos que se escriben en el DR desde la MPU son automáticamente escritos en la DDRAM o CGRAM por medio de una operación interna que activa la señal de ocupado (busy flag: BF), impidiendo la aceptación de cualquier instrucción que venga. El estado de esta bandera se puede leer en el pin DB7 poniendo el selector de registros (RS) a cero y R/W a uno. La transferencia de datos con la MPU se completa cuando ésta lee el DR. Después de la lectura, se accede a los datos de la DDRAM o CGRAM en la siguiente dirección y se envían al DR para la próxima lectura por parte de la MPU. Por medio de la señal de selección de registro (RS), se pueden seleccionar los IR o DR. El contador de direcionamiento (AC: Address Counter) es el encargado de asignar direcciones tanto para la DDRAM como para la CGRAM. Al escribir una dirección en el IR, se envía al AC. La selección de la memoria (DDRAM o CGRAM) se determina al mismo tiempo en función de la instrucción. Después de cada escritura/lectura en/de la DDRAM o CGRAM, se incrementa/decrementa en 1 el AC. El contenido del AC se puede leer en los pines DB0 a DB6 poniendo RS = 0 y R/W = 1. La memoria de pantalla (DDRAM) almacena los caracteres a mostrar codificados con 8 bits, de manera que puede almacenar hasta 80 caracteres. El AC direcciona las posiciones de la DDRAM en hexadecimal, de manera que la primera posición corresponde a la dirección 00 y la última corresponde a la 4F. Con esta memoria se pueden mostrar datos en pantallas de una o dos líneas. 6

7 Cuando se usan pantallas de una línea, las posiciones de pantalla se corresponden con las de memoria de manera que en la primera posición de pantalla se mostrará el carácter almacenado en la posición 00, la segunda corresponderá a la posición 01 y así sucesivamente: Fig Correspondencia pantalla-memoria (una línea). En pantallas de dos líneas se respeta la correspondencia para la primera línea, pero la dirección de memoria que corresponde al inicio de la segunda línea no es consecutiva con la dirección correspondiente al final de la primera: Fig Correspondencia pantalla-memoria (dos líneas). La memoria de generación de caracteres (CGRAM) permite modificar patrones de caracteres por programa. Para caracteres de 5x8 puntos se pueden generar hasta ocho patrones. Para caracteres de 5x10, hasta cuatro. Este componente proporciona una gran flexibilidad al uso del LCD al poder programar caracteres a medida de las necesidades del dispositivo. El circuito de generación de tiempo proporciona los ciclos de reloj necesarios para el funcionamiento del resto de componentes tales como la DDRAM, CGRAM, IR, etc. Las operaciones de lectura de RAM de pantalla y de acceso desde la MPU son controladas por un pulso de reloj diferente para evitar interferencias. El controlador del LCD es el encargado de proporcionar las señales para la activación/desactivación de los píxeles de la pantalla. Dispone de 16 señales comunes y 40 7

8 señales de segmentos. El controlador de parpadeo de cursos/carácter se encarga de hacer parpadear el cursor o carácter situado en la última posición de memoria direccionada por el AC FUNCIONAMIENTO El controlador HD44780U puede ser controlado por una MPU de cuatro (dos operaciones) u ocho bits (una operación). Cuando el controlador es conectado a una MPU de cuatro bits, sólo se usan los buses DB4 a DB7, quedando los buses DB0 a DB3 sin uso. Los datos se envían desde la MPU en dos paquetes de cuatro bits (primero los bits de orden alto y después los de orden bajo), tras los cuales se lee el estado del BF y del AC: Fig Ejemplo de transferencia con MPU de cuatro bits. Si se usa una MPU de ocho bits, se usarán los buses DB0 a DB3 y se enviarán los datos en un solo paso. La conexión con el LCD se puede hacer de varias maneras en función del número de líneas de la pantalla y el tamaño de fuente usado (5x8 o 5x10). De esta manera obtenemos la siguiente tabla de uso de las señales comunes del controlador del LCD: 8

9 TABLA 1 NÚMERO DE LÍNEAS TIPO DE FUENTE SEÑALES COMUNES 1 5x8 + CURSOR 8 1 5x10 + CURSOR x8 + CURSOR 16 Uso de las señales comunes del controlador del LCD. En cada carácter se usan cinco señales de segmento, por tanto el controlador puede mostrar hasta ocho caracteres por línea, con un total de dieciséis caracteres en una pantalla de dos líneas. Se muestran a continuación los esquemas de conexión del controlador con el LCD para los tres casos descritos: Fig Conexión con un LCD de una línea y caracteres de 5x8. 9

10 Fig Conexión con un LCD de una línea y caracteres de 5x10. Fig Conexión con un LCD de dos líneas y caracteres de 5x8. Adicionalmente, cambiando la disposición de las conexiones de las señales comunes, se puede llegar a controlar una pantalla de una línea mostrando dieciséis caracteres de 5x8: 10

11 Fig Conexiones para poder mostrar 16 caracteres en una sola línea. 11

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