1.4 Індикаторний модуль

Останнім елементом схеми стане дисплей. Використаємо алфавітно-цифровий рідкокристалічний індикаторний (РКІ) модуль. Він є недорогим і зручним рішенням, що дозволяє заощадити час і ресурси при розробці нових виробів, при цьому забезпечуються відображення великого об'єму інформації при хорошій роздільній здатності та низькому енергоспоживанні. Можливість оснащення РКІ-модулей заднім підсвічуванням дозволяє експлуатувати їх в умовах із зниженою або нульовою освітленістю, а виконання з розширеним діапазоном температур (-20°С...+70°С) в складних експлуатаційних умовах, у тому числі в переносній, польовій і навіть, інколи, в бортовій апаратурі.

Оберемо модуль на основі контролера HD44780 фірми Hitachi, який практично став стандартом і широко застосовується при виробництві РКІ-модулей.

Для під'єднання РКІ-модуля до керуючої системи, використовується паралельна синхронна шина, що налічує 8 або 4 (вибирається програмно) ліній даних DB0...DB7, лінію вибору операції R/W, лінію вибору регістра RS і лінію стробування/синхронізації Е. Окрім ліній шини, що управляє, є дві лінії для подачі напруги живлення 5 В – GND і V_CC, і лінія для подачі напруги живлення драйвера ЖКИ – V₀.

Вказані вище назви ліній шини є стандартними, але існує безліч різних варіантів розташування контактів в кожного конкретного конструктиву РКІ-модуля. Насправді, єдиним реально стандартним варіантом розташування контактів є дворядне 14-ти контактне поле, розташоване вертикально в лівій частині модуля, а також співпадаюче в ним дворядне 16-ти контактне поле, що містить додаткову пару контактів з підключеними до неї виводами живлення підсвічування. В будь-якому разі, для здобуття достовірної інформації необхідно скористатися відповідною довідковою літературою виробника модуля.

На початковому етапі необхідно подати живлення на РКІ-модуль і добитися від нього ознак працездатності. Підстроєчний резистор R1 дозволяє плавно міняти напругу живлення драйвера РКІ, що наводить до зміни кута повороту рідких кристалів. Цим резистором можна відрегулювати фактичну контрастність при деякому переважному куту спостереження (знизу-вгору або зверху-вниз). Включення в дану схему РКІ-модуля, розрахованого на розширений діапазон температур, не приведе до успіху, оскільки через особливості вживаних в них РК-матеріалів, ці РКІ вимагають підвищеної напруги живлення і при живленні напругою 5 В зображення або відсутнє зовсім, або буде слабоконтрастним. Для подолання ситуації необхідно подати на виведення V0 негативну напругу (напруга на РКІ визначається різницею V_CC і V₀), що становить в граничному випадку, – 5 В. Якщо в схемі відсутнє джерело негативної напруги, то не можна зібрати простий перетворювач.

Для активізації РКІ-модуля необхідно подати напругу живлення і обертати двигун резистора R1. Після закінчення циклу внутрішньої ініціалізації модуль включається в режим розгортки одного верхнього рядка. При зміні напруги на виведенні V₀ сегменти цього рядка повинні міняти свій стан від прозорого до непрозорого, що є свідоцтвом правильного підключення живлення модуля і працездатності контролера і драйверів РКІ. Встановити движок в таке положення, при якому зображення сегментів у верхньому рядку ледве проступає на основному фоні РКІ. Тепер РКІ-модуль готовий до прийому і відображення інформації. Після того, як ви доб'єтеся відображення на індикаторі якого-небудь тексту, то зможете точніше відрегулювати зображення відповідно до необхідної контрастності і необхідного кута спостереження.

Для з'єднання модуля з керуючою системою, можна вибрати один з двох варіантів: по 8-ми або 4-х розрядній шині. У першому випадку буде потрібно 11 сигнальних ліній, в другому – лише 7. Сам процес обміну також може бути організований двояко. Можна підключити РКІ-модуль до системної шини (якщо така є) і виконати обмін в синхронному режимі з максимальною швидкістю. Цьому широко поширеному в минулі роки способу властивий ряд недоліків. По-перше, більшість сучасних пристроїв виконуються із застосуванням однокристальних МІКРО-ЕОМ без використання додаткової зовнішньої пам'яті і, як наслідок, системна шина в цих пристроїв просто відсутня. По-друге, в сучасних системах підвищеної складності і продуктивності, в яких присутня додаткова пам'ять і, природно, системна шина, швидкість операцій на шині знаходиться за межами можливостей контролера HD44780 (2 МГц при живленні 5 В і 1 МГц при 3 В). Це може призвести до необхідності введення додаткових схем для уповільнення швидкості роботи шини при виконанні операцій обміну з РКІ-модулем. По-третє, підключення до системної шини в більшості випадків зажадає вводити схеми дешифрування і формування сигналів Е і R/W, що знову приведе до додаткових витрат. Все сказане вище не означає, що варіант з підключенням до шини принципово неефективний. У якійсь конкретній системі цей спосіб, навпаки, може бути найоптимальнішим. Крім того, деякі сучасні процесори, наприклад, сімейство МС68НС12, має вбудовані засоби для формування сигналів вибірки (CS), з можливістю програмно визначити швидкість обміну з кожним конкретним пристроєм.

Інший варіант – обмін з РКІ-модулем виконується тільки програмними засобами, через порти введення-виведення керуючої МІКРО-ЕОМ. Цей варіант дозволяє розглянути загальний випадок, абстрагуючись від конкретної системи. Варіант з'єднання з системною шиною, навпаки, вимагає розгляду конкретних пристроїв, тому у разі потреби можна рекомендувати вивчити тимчасові діаграми операцій читання і запису, а також значення тимчасових параметрів і сконструювати відповідні керуючі схеми.

У вихідному стані сигнал Е=0, сигнал R/W=0, значення сигналу RS – довільне, шина даних DBO...DB7 в стані високого імпедансу (НI). Такий стан сигналів (E і R/W), що управляють, повинен підтримуватися весь час в проміжках між операціями обміну з РКІ-модулем. Шина даних в ці моменти в принципі вільна, і може використовуватися в мультиплексорному режимі для яких-небудь інших цілей, наприклад, для сканування матриці клавіатури. Природно, необхідно поклопотатися про виключення конфліктів на шині даних у момент здійснення операцій обміну з РКІ-модулем.

Виробник контролера рекомендує виконувати наступну послідовність дій для процесу ініціалізації РКІ-модуля. Витримати паузу не менше 15 мс між встановленням робочої напруги живлення (> 4,5 В) і виконанням яких-небудь операцій з контролером. Першою операцією виконати команду, що вибирає розрядність шини, причому перед виконанням цієї операції не перевіряти значення прапора BF. Далі знову витримати паузу не менше 4,1 мс і повторити команду вибору розрядності шини, причому перед подачею команди знов не проводити перевірку прапора BF. Наступним кроком необхідно знов витримати паузу, цього разу 100 мкс, і втретє повторити команду встановлення розрядності шини, знов без перевірки BF. Ці три операції є ініціалізованими і повинні вивести контролер у вихідний режим роботи (тобто перевести в режим роботи з 8-ми розрядною шиною) з будь-якого стану. Слідом за ними нормальним порядком (без витримки пауз, але з перевіркою прапора BF) виконується ініціалізація режимів роботи з видачею послідовності, що містить у тому числі команду вибору необхідної розрядності шини.

Коли оголошується режим роботи з 4-х розрядною шиною, то робиться це звичайно з 8-ми розрядного режиму, який встановлюється автоматично після подачі напруги живлення, а значить уже не можна адекватно оголосити необхідне значення прапорів N і F, розташованих в молодшій тетраді команди установки розрядності шини. Тому команду необхідно повторити у сталому 4-х розрядному режимі шляхом послідовної передачі двох тетрад.

Для даного мікропроцесорного пристрою було обрано індикатор BC0801A. Це перший символьний індикатор з організацією 8 символів, 1 рядок, від компанії Bolymin Inc.

Індикатор має вбудований контролер KS0066 з кириличною таблицею символів. Напруга живлення +5 В (можливо замовити 3 В). При габаритах 55.0х27.0 міліметрів, індикатор має великий розмір символу: 4.84х9.22 міліметра.

Висновки:

1. Проведено огляд технічної апаратури та обрано таку, що задовольняє умови завдання, може швидко та якісно обробляти вхідні дані, виконувати задані функції та виводити отримані результати користувачу.

2. Вибрано електричну схему пристрою, що проектується; розраховано її параметри.