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Die immer vorkommenden ARDUINO Begriffe (Begrifflichkeiten ?) habe ich in einer EXCEL-Tabelle zusammengefaßt. 706_c_ARDUINO-x_ARDUINO UNO Rev.3 - Begrifflichkeiten (Grundlagen Wissen)_1a.xls
LCD Display 2x16 Modul 1602A HD44780
http://funduino.de
AVR-GCC-Tutorial / LCD-Ansteuerung
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Das LCD und sein Controller
Die meisten Text-LCDs verwenden den Controller HD44780 oder einen kompatiblen (z. B. KS0070) und haben 14 oder 16 pins. Hier ist die häufigste Anschluss-Belegung angegeben.
Vss wird ganz einfach an GND angeschlossen und Vcc an 5V.
Vee kann man testweise auch an GND legen. Wenn das LCD dann zu dunkel sein sollte muss man ein 10k-Potentiometer zwischen GND und 5V schalten, mit dem Schleifer an Vee: Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten zur Ansteuerung eines solchen Displays: den 8-bit- und den 4-bit-Modus.
Der 4-bit-Modus hat den Vorteil, dass man 4 IO-Pins weniger benötigt als beim 8-bit-Modus, weshalb ich mich hier für eine Ansteuerung mit 4bit entschieden habe. Neben den vier Datenleitungen (DB4, DB5, DB6 und DB7) werden noch die Anschlüsse RS, RW und E (ist in manchen Unterlagen auch EN für Enable abgekürzt) benötigt.
Anschluss an den ControllerJetzt da wir wissen, welche Anschlüsse das LCDs benötigt, können wir das LCD mit dem Mikrocontroller verbinden: ACHTUNG: Es gibt Displays mit abweichender Anschluss-Belegung, falscher Anschluss kann zur Zerstörung führen! Daher immer das zugehörige Datenblatt zu Rate ziehen. Einzelheiten unter Artikel zum Controller HD44780
Wenn man die Steuerleitungen EN und RS auf Pins an einem anderen Port legen möchte, kann man so wie in diesem Forumsbeitrag oder wie im Artikel Erweiterte LCD-Ansteuerung vorgehen. Ok, alles ist verbunden, wenn man jetzt den Strom einschaltet sollten ein oder zwei schwarze Balken auf dem Display angezeigt werden. Erscheint trotz korrektem Anschluss nichts auf dem Display, so kann das auch am Kontrast des LCDs liegen. Die Balken werden dann zwar theoretisch angezeigt, sind aber nicht sichtbar, weil die Kontrastspannung zu hoch ist. Abhilfe schafft es hier, wenn man die Spannung am Schleifer des Potis nachmisst und in Richtung 0V verstellt. Zwischen 1V und 0V treten die Balken dann meist hervor.Doch wie bekommt man jetzt die Befehle und Daten in das Display? ProgrammierungDie LCD RoutinenDer folgende Satz von Ansteuerroutinen für ein Text-LCD ist in der Datei lcd-routines.c zusammengefasst. Diese Datei muss man beim Einrichten zusätzlich zum eigenen Hauptprogramm in sein Projekt aufnehmen. Dies geschieht beim AVR Studio unter Source Files im Fenster AVR GCC oder bei WinAVR im Makefile (z. B. durch SRC += lcd-routines.c). Wichtig ist außerdem, dass die Optimierung bei der Compilierung eingeschaltet ist, sonst stimmen die Zeiten der Funktionen _delay_us() und _delay_ms() nicht und der Code wird wesentlich länger (Siehe Dokumentation der libc im WinAVR). Als weitere Datei ist die Includedatei lcd-routines.h notwendig, die im Hauptprogramm und in lcd-routines.c eingebunden wird. Die Anpassung der Pinbelegung etc. macht man in dieser Datei. Datei lcd-routines.h// Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung// #ifndef LCD_ROUTINES_H#define LCD_ROUTINES_H Datei lcd-routines.c:// Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus// http://www.mikrocontroller.net/articles/HD44780// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung//// Die Pinbelegung ist über defines in lcd-routines.h einstellbar #include <avr/io.h>#include "lcd-routines.h"#include <util/delay.h> ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Erzeugt einen Enable-Puls LCD Beispiel 1Ein Hauptprogramm, welches die LCD Funktionen benutzt, sieht zb. so aus: /* Anpassungen im makefile: ATMega8 => MCU=atmega8 im makefile einstellen lcd-routines.c in SRC = ... Zeile anhängen*/ LCD Beispiel 2
Ein Hauptprogramm, welches eine Variable ausgibt, sieht zb. so aus.
Mittels der itoa() Funktion (itoa = Integer To Ascii ) wird von einem Zahlenwert eine textuelle Repräsentierung ermittelt (sprich: ein String erzeugt) und dieser String mit der bereits vorhandenen Funktion lcd_string ausgegeben. Das Einrichten des Projekts ist wie in Beispiel 1. // // Anpassungen im makefile:// ATMega8 => MCU=atmega8 im makefile einstellen// lcd-routines.c in SRC = ... Zeile anhängen // #include <avr/io.h>#include <stdlib.h>#include "lcd-routines.h" // Beispielint variable = 42; int main(void){ lcd_init(); // Ausgabe des Zeichens dessen ASCII-Code gleich dem Variablenwert ist // (Im Beispiel entspricht der ASCII-Code 42 dem Zeichen *) // http://www.code-knacker.de/ascii.htm lcd_data( variable ); lcd_setcursor( 0, 2 ); // Ausgabe der Variable als Text in dezimaler Schreibweise { // ... umwandeln siehe FAQ Artikel bei http://www.mikrocontroller.net/articles/FAQ // WinAVR hat eine itoa()-Funktion, das erfordert obiges #include <stdlib.h> char Buffer[20]; // in diesem {} lokal itoa( variable, Buffer, 10 ); // ... ausgeben lcd_string( Buffer ); } while(1) { } return 0;} Siehe auch
Weblinks
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung ********************************************************* AVR-GCC libraries
I have developed the following libraries which can be used with the AVR-GCC compiler:
http://homepage.hispeed.ch/peterfleury/avr-software.html#libs ********************************************************* Erweiterte LCD-Ansteuerung
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EinleitungDie folgende Software beruht zum größten Teil auf dem Tutorial zur LCD-Ansteuerung. Eine Anpassung war jedoch nötig, weil in der Tutorial-Vorlage die vier LCD-Datenleitungen DB4 bis DB7 immer mit den unteren vier Portleitungen PIN0 bis PIN3 des Ausgabeports verbunden sein müssen. Die hier vorgestellte Lösung ermöglicht es, die als Datenleitung verwendeten Pins innerhalb des Ausgabeports freier zu konfigurieren. D.h.
Ansonsten sind einige kosmetische Änderungen gemacht worden, die den Code etwas leichter lesbar machen sollen. So sind sämtliche Kommandos und Kommandooptionen als #defines ausgeführt. Gegenüber dem Original sind folgende Änderungen bzw. Erweiterungen gemacht worden:
Alle Dateien sind als ZIP-Archiv hier verfügbar. Das Programm wurde komplett auf einem ATmega8515 getestet. Es ist auf ein 4x16 LCD ausgelegt. Wenn man das Programm auf seiner eigenen Hardware testen will, müssen folgende Dinge angepasst werden
Der Quelltext ist ausgiebig kommentiert und sollte die Funktionen gut erklären. Die erweiterten LCD-RoutinenDatei lcd.h // Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung// #ifndef LCD_ROUTINES_H#define LCD_ROUTINES_H #include <avr/pgmspace.h> ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Pinbelegung für das LCD, an verwendete Pins anpassen// alle Pins müssen in einem Port liegen// die 4 Bit für die Daten müssen zusammenliegen, können aber an einer// beliebigen Postion anfangen #ifndef LCD_PORTS#define LCD_PORTS #define LCD_PORT PORTC#define LCD_DDR DDRC // 4 Bit LCD Datenbus DB4-DB7, das unterste Bit DB4 kann auf den Portbits 0..4 liegen // LCD DB4-DB7 <--> PORTC Bit PC0-PC3#define LCD_DB PC0 // LCD Steuersignale RS und EN // LCD RS <--> PORTC Bit PC4 (RS: 0=Data, 1=Command)#define LCD_RS PC4 // LCD EN <--> PORTC Bit PC5 (EN: 1-Impuls für Daten)#define LCD_EN PC5 #endif // LCD_PORTS ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// LCD Ausführungszeiten (MS=Millisekunden, US=Mikrosekunden) #ifndef LCD_TIMINGS#define LCD_TIMINGS #define LCD_BOOTUP_MS 15#define LCD_ENABLE_US 1#define LCD_WRITEDATA_US 46#define LCD_COMMAND_US 42 #define LCD_SOFT_RESET_MS1 5#define LCD_SOFT_RESET_MS2 1#define LCD_SOFT_RESET_MS3 1#define LCD_SET_4BITMODE_MS 5 #define LCD_CLEAR_DISPLAY_MS 2#define LCD_CURSOR_HOME_MS 2 #endif // LCD_TIMINGS ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Zeilendefinitionen des verwendeten LCD// die Einträge hier sollten für ein LCD mit einer Zeilenlänge von 16 Zeichen passen// bei anderen Zeilenlängen müssen diese Einträge angepasst werden #define LCD_DDADR_LINE1 0x00#define LCD_DDADR_LINE2 0x40#define LCD_DDADR_LINE3 0x10#define LCD_DDADR_LINE4 0x50 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Initialisierung: muss ganz am Anfang des Programms aufgerufen werden.void lcd_init( void ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// LCD löschenvoid lcd_clear( void ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Cursor in die erste Zeile, erste Spalte (Position 0,0)void lcd_home( void ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Cursor an eine beliebige Position void lcd_setcursor( uint8_t x, uint8_t y ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe eines einzelnen Zeichens an der aktuellen Cursorposition void lcd_data( uint8_t data ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe eines Strings an der aktuellen Cursorposition // String liegt im RAMvoid lcd_string( const char *data ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe eines Strings an einer bestimmten Cursorposition // String liegt im RAMvoid lcd_string_xy( uint8_t x, uint8_t y, const char *data ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe einer Zahl an der aktuellen Cursorposition // Zahl liegt im RAMvoid lcd_number( uint8_t number, uint8_t len, uint8_t fill ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe einer Zahl an einer bestimmten Cursorposition // Zahl liegt im RAMvoid lcd_number_xy( uint8_t x, uint8_t y, uint8_t number, uint8_t len, uint8_t fill ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe eines Strings an der aktuellen Cursorposition// String liegt im Flash void lcd_string_P( PGM_P data ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Definition eines benutzerdefinierten Sonderzeichens.// data muss auf ein Array mit den Zeilencodes des zu definierenden Zeichens// zeigen, Daten liegen im RAMvoid lcd_generatechar( uint8_t code, const uint8_t *data, uint8_t lines ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Definition eines benutzerdefinierten Sonderzeichens.// data muss auf ein Array mit den Zeilencodes des zu definierenden Zeichens// zeigen, Daten liegen im FLASHvoid lcd_generatechar_P( uint8_t code, PGM_P data, uint8_t lines ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Ausgabe eines Kommandos an das LCD.void lcd_command( uint8_t data ); ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// LCD Befehle und Argumente.// zur Verwendung in lcd_command // Clear Display -------------- 0b00000001#define LCD_CLEAR_DISPLAY 0x01 // Cursor Home ---------------- 0b0000001x#define LCD_CURSOR_HOME 0x02 // Set Entry Mode ------------- 0b000001xx#define LCD_SET_ENTRY 0x04 #define LCD_ENTRY_DECREASE 0x00#define LCD_ENTRY_INCREASE 0x02#define LCD_ENTRY_NOSHIFT 0x00#define LCD_ENTRY_SHIFT 0x01 // Set Display ---------------- 0b00001xxx#define LCD_SET_DISPLAY 0x08 #define LCD_DISPLAY_OFF 0x00#define LCD_DISPLAY_ON 0x04#define LCD_CURSOR_OFF 0x00#define LCD_CURSOR_ON 0x02#define LCD_BLINKING_OFF 0x00#define LCD_BLINKING_ON 0x01 // Set Shift ------------------ 0b0001xxxx#define LCD_SET_SHIFT 0x10 #define LCD_CURSOR_MOVE 0x00#define LCD_DISPLAY_SHIFT 0x08#define LCD_SHIFT_LEFT 0x00#define LCD_SHIFT_RIGHT 0x01 // Set Function --------------- 0b001xxxxx#define LCD_SET_FUNCTION 0x20 #define LCD_FUNCTION_4BIT 0x00#define LCD_FUNCTION_8BIT 0x10#define LCD_FUNCTION_1LINE 0x00#define LCD_FUNCTION_2LINE 0x08#define LCD_FUNCTION_5X7 0x00#define LCD_FUNCTION_5X10 0x04 #define LCD_SOFT_RESET 0x30 // Set CG RAM Address --------- 0b01xxxxxx (Character Generator RAM)#define LCD_SET_CGADR 0x40 #define LCD_GC_CHAR0 0#define LCD_GC_CHAR1 1#define LCD_GC_CHAR2 2#define LCD_GC_CHAR3 3#define LCD_GC_CHAR4 4#define LCD_GC_CHAR5 5#define LCD_GC_CHAR6 6#define LCD_GC_CHAR7 7 // Set DD RAM Address --------- 0b1xxxxxxx (Display Data RAM)#define LCD_SET_DDADR 0x80 #endif // LCD_ROUTINES_H Datei lcd.c // Ansteuerung eines HD44780 kompatiblen LCD im 4-Bit-Interfacemodus// http://www.mikrocontroller.net/articles/HD44780// http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung//// Die Pinbelegung ist über defines in lcd.h einstellbar #include <avr/io.h>#include "main.h"#include "lcd.h"#include <util/delay.h> /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Erzeugt einen Enable-Puls static void lcd_enable( void ) { LCD_PORT |= (1<<LCD_EN); // Enable auf 1 setzen _delay_us( LCD_ENABLE_US ); // kurze Pause LCD_PORT &= ~(1<<LCD_EN); // Enable auf 0 setzen} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Sendet eine 4-bit Ausgabeoperation an das LCDstatic void lcd_out( uint8_t data ) { data &= 0xF0; // obere 4 Bit maskieren LCD_PORT &= ~(0xF0>>(4-LCD_DB)); // Maske löschen LCD_PORT |= (data>>(4-LCD_DB)); // Bits setzen lcd_enable();} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Initialisierung: muss ganz am Anfang des Programms aufgerufen werden.void lcd_init( void ) { // verwendete Pins auf Ausgang schalten uint8_t pins = (0x0F << LCD_DB) | // 4 Datenleitungen (1<<LCD_RS) | // R/S Leitung (1<<LCD_EN); // Enable Leitung LCD_DDR |= pins; // initial alle Ausgänge auf Null LCD_PORT &= ~pins; // warten auf die Bereitschaft des LCD _delay_ms( LCD_BOOTUP_MS ); // Soft-Reset muss 3mal hintereinander gesendet werden zur Initialisierung lcd_out( LCD_SOFT_RESET ); _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS1 ); lcd_enable(); _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS2 ); lcd_enable(); _delay_ms( LCD_SOFT_RESET_MS3 ); // 4-bit Modus aktivieren lcd_out( LCD_SET_FUNCTION | LCD_FUNCTION_4BIT ); _delay_ms( LCD_SET_4BITMODE_MS ); // 4-bit Modus / 2 Zeilen / 5x7 lcd_command( LCD_SET_FUNCTION | LCD_FUNCTION_4BIT | LCD_FUNCTION_2LINE | LCD_FUNCTION_5X7 ); // Display ein / Cursor aus / Blinken aus lcd_command(LCD_SET_DISPLAY | LCD_DISPLAY_ON | LCD_CURSOR_OFF | LCD_BLINKING_OFF); // Cursor inkrement / kein Scrollen lcd_command( LCD_SET_ENTRY | LCD_ENTRY_INCREASE | LCD_ENTRY_NOSHIFT ); lcd_clear();} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Sendet ein Datenbyte an das LCDvoid lcd_data( uint8_t data ) { LCD_PORT |= (1<<LCD_RS); // RS auf 1 setzen lcd_out( data ); // zuerst die oberen, lcd_out( data<<4 ); // dann die unteren 4 Bit senden _delay_us( LCD_WRITEDATA_US );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Sendet einen Befehl an das LCDvoid lcd_command( uint8_t data ) { LCD_PORT &= ~(1<<LCD_RS); // RS auf 0 setzen lcd_out( data ); // zuerst die oberen, lcd_out( data<<4); // dann die unteren 4 Bit senden _delay_us(LCD_COMMAND_US );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Sendet den Befehl zur Löschung des Displaysvoid lcd_clear( void ) { lcd_command( LCD_CLEAR_DISPLAY ); _delay_ms( LCD_CLEAR_DISPLAY_MS );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Sendet den Befehl: Cursor Homevoid lcd_home( void ) { lcd_command( LCD_CURSOR_HOME ); _delay_ms( LCD_CURSOR_HOME_MS );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Setzt den Cursor in Zeile y (0..3) Spalte x (0..15) void lcd_setcursor( uint8_t x, uint8_t y ) { uint8_t data; switch (y) { case 0: // 1. Zeile data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE1 + x; break; case 1: // 2. Zeile data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE2 + x; break; case 2: // 3. Zeile data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE3 + x; break; case 3: // 4. Zeile data = LCD_SET_DDADR + LCD_DDADR_LINE4 + x; break; default: return; // für den Fall einer falschen Zeile } lcd_command( data );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Schreibt einen String auf das LCD void lcd_string( const char *data ) { while( *data != '\0' ) lcd_data( *data++ );} void lcd_string_xy( uint8_t x, uint8_t y, const char *data ) { lcd_setcursor( x, y ); lcd_string( data );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Schreibt eine Zahl auf das LCD void lcd_number( uint8_t number, uint8_t len, uint8_t fill ) { uint8_t digit1 = 0; uint8_t digit2 = 0; while (number >= 100) { digit1++; number -= 100; } while (number >= 10) { digit2++; number -= 10; } if (len > 2) lcd_data( (digit1 != 0) ? digit1+'0' : fill ); if (len > 1) lcd_data( ((digit1 != 0) || (digit2 != 0)) ? digit2+'0' : fill ); lcd_data( number+'0' );} void lcd_number_xy( uint8_t x, uint8_t y, uint8_t number, uint8_t len, uint8_t fill ) { lcd_setcursor( x, y ); lcd_number( number, len, fill );} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Schreibt einen String auf das LCD// String liegt direkt im Flash Speicher void lcd_string_P( PGM_P data ) { uint8_t tmp; tmp = pgm_read_byte( data ); while( tmp != '\0' ) { lcd_data( tmp ); data++; tmp = pgm_read_byte( data ); }} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Schreibt ein Zeichen in den Character Generator RAM// Daten liegen direkt im RAM void lcd_generatechar( uint8_t code, const uint8_t *data, uint8_t lines ) { uint8_t i; // Startposition des Zeichens einstellen lcd_command( LCD_SET_CGADR | (code<<3) ); // Bitmuster übertragen for ( i=0; i<lines; i++ ) { lcd_data( *data++ ); }} ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Schreibt ein Zeichen in den Character Generator RAM// Daten liegen direkt im Flash-Speicher void lcd_generatechar_P( uint8_t code, PGM_P data, uint8_t lines ) { uint8_t i; // Startposition des Zeichens einstellen lcd_command( LCD_SET_CGADR | (code<<3) ); // Bitmuster übertragen for ( i=0; i<lines; i++ ) { lcd_data( pgm_read_byte(data) ); data++; }} Weblinks
http://www.mikrocontroller.net/articles/Erweiterte_LCD-Ansteuerung DIN A4 ausdrucken ********************************************************* Impressum: Fritz Prenninger, Haidestr. 11A, A-4600 Wels, Ober-Österreich, mailto:[email protected] ENDE |