Podstawy projektowania systemów mikroprocesorowych, cz. 6.pdf

K U R S

Podstawy projektowania systemów

mikroprocesorowych, część 6

W†szÛstej czÍúci naszego cyklu przedstawiamy sposÛb

sterowania wyúwietlaczem alfanumerycznym zintegrowanym

ze sterownikiem HD44780 oraz podstawy sterowania za

pomoc¹ mikrokontrolera urz¹dzeniami duøej mocy.

CzÍsto do³¹czony do systemu

mikroprocesorowego wyúwietlacz

siedmiosegmentowy jest niewystar-

czaj¹cy z†punktu widzenia liczby

znakÛw moøliwych do wyúwietle-

nia oraz liczby wyúwietlanych po-

zycji. O†wiele wiÍksze moøliwoúci

daje zastosowanie wyúwietlacza

znakowego LCD/OLED lub VFD

zintegrowanego ze sterownikiem.

Wyúwietlacze takie (wykorzystuj¹ce

najczÍúciej sterownik HD44780 lub

znim kompatybilny) umoøliwiaj¹

wyúwietlenie - w†zaleønoúci od

modelu - od jednej linii szesnastu

znakÛw, do czterech linii po

czterdzieúci znakÛw. SposÛb do³¹-

czenia wyúwietlacza przedstawiono

na rys. 22 . Jak widaÊ, do stero-

wania wyúwietlacza znakowego

stosuje siÍ trzy sygna³y steruj¹ce

oraz magistralÍ danych, ktÛra mo-

øe mieÊ - w†zaleønoúci od konfi-

guracji - cztery lub

osiem (jak na rysunku)

linii danych. Duøe moø-

liwoúci wyúwietlacza s¹

okupione nieco bardziej skom-

plikowan¹ obs³ug¹ programow¹.

Pe³na dokumentacja techniczna ste-

rownika HD44780 jest dostÍpna na

stronie internetowej http://

www.ep.com.pl w†dziale Down-

load>Dokumentacje , w†artykule

przedstawimy jedynie ogÛln¹ zasa-

dÍ wspÛ³pracy wyúwietlacza z†mik-

rokontrolerem oraz zaprezentujemy

przyk³adowe podprogramy obs³ugi

takiego wyúwietlacza.

Jak juø wspomniano, oprÛcz

oúmio- lub czterobitowej magistrali

danych mikrokontroler jest sprzÍg-

niÍty z†wyúwietlaczem za poúred-

nictwem trzech linii steruj¹cych:

E†- linia sygna³u strobuj¹cego pod-

czas transmisji miÍdzy wyúwietla-

czem a†mikrokontrolerem, R/S - li-

nia informuj¹ca sterownik wyúwiet-

lacza o†tym, czy przesy³ana infor-

macja jest znakiem przeznaczonym

do wyúwietlenia, czy teø jednym

z†rozkazÛw konfiguracyjnych, R/W -

linia informuj¹ca o†kierunku trans-

misji (odczyt/zapis). Po w³¹czeniu

zasilania konieczne jest przes³anie

do wyúwietlacza odpowiedniej sek-

wencji rozkazÛw steruj¹cych usta-

laj¹cych parametry jego pracy.

Przyk³adowy program inicjuj¹cy za-

mieszczono na list. 6 (wykorzysty-

wano wyúwietlacz 1†linia x†16 zna-

kÛw).

Wyúwietlanie danych na wy-

úwietlaczu polega na przesy³aniu

do sterownika kodÛw ASCII zna-

kÛw przeznaczonych do wyúwietle-

nia. W†najprostszym przypadku

konfiguracyjnym, wyúwietlacz moøe

dzia³aÊ w†ten sposÛb, øe po prze-

s³aniu kolejnego znaku kursor (wi-

doczny lub niewidoczny) przesuwa-

ny jest automatycznie na nastÍpn¹

pozycjÍ. DziÍki temu zmiana wy-

úwietlanego tekstu wymaga wpisa-

nia ich kodÛw do pamiÍci sterow-

nika, reszt¹ zajmuje siÍ sterownik

bez øadnej ingerencji wspÛ³pracuj¹-

cego mikrokontrolera. Na list. 7

przedstawiono podprogram przesy³a-

j¹cy pojedynczy bajt (kod ASCII

znaku) do sterownika wyúwietlacza.

Wykorzystano w†nim przedstawiony

wczeúniej podprogram sprawdzania

zajÍtoúci.

Podobnie wygl¹da obs³uga pro-

gramowa wyúwietlacza znakowego

LCD pracuj¹cego z†magistral¹ 4-bi-

tow¹. Jedyn¹ rÛønic¹ jest sposÛb

przesy³ania danych: nastÍpuje

transmisja dwÛch s³Ûw czterobito-

wych, kaødorazowo strobowanych

sygna³em E. Jako pierwsza przesy-

³ana jest starsza po³Ûwka bajtu.

Magistrala danych ogranicza siÍ do

linii D4...D7, natomiast linie D0

do D3 pozostaj¹ nie pod³¹czone.

Oczywiúcie konieczne jest przepro-

wadzenie odpowiedniej inicjalizacji

wyúwietlacza przygotowuj¹cej go

do pracy z†czterobitow¹ magistral¹

danych.

Przedstawiony powyøej opis

jest jedynie zarysem problemu ob-

s³ugi wyúwietlacza znakowego

Rys. 22

Elektronika Praktyczna 8/2003

K U R S

List. 6. Procedura inicjująca sterownik wyświetlacza LCD 1x16

INIC_WYS:

Sterowanie urz¹dzeniami

duøej mocy

Buduj¹c sterownik mikroproce-

sorowy czÍsto powierzamy mu za-

danie sterowania urz¹dzeniami du-

øej mocy i/lub urz¹dzeniami zasi-

lanymi bezpoúrednio z†sieci.

Z†oczywistych wzglÍdÛw nie moøe-

my obci¹øyÊ wyprowadzeÒ mikro-

kontrolera pr¹dami rzÍdu ampe-

rÛw, a†tym bardziej nie moøemy

pod³¹czyÊ do niego bezpoúrednio

napiÍcia sieciowego 220V. Najpros-

tszym sposobem sterowania urz¹-

dzeniami duøej mocy i†rÛwnoczeú-

nie metod¹ na zapewnienie sepa-

racji galwanicznej od sieci 220V

jest zastosowanie przekaünika.

Uk³ad sprzÍgniÍcia przekaünika

z†mikrokontrolerem pokazano na

rys. 23a ). Jako element poúredni-

cz¹cy zastosowano tranzystor NPN

z†linii portu mikrokontrolera. Za-

stosowanie rezystora R1 jest ko-

nieczne w†przypadku sterowania

duøych przekaünikÛw o†znacznym

pr¹dzie wzbudzenia - zwiÍksza on

pr¹d bazy tranzystora, dziÍki cze-

mu nie trzeba stosowaÊ elementu

o†bardzo duøym wzmocnieniu.

Oczywiúcie przekaünik nie musi

byÊ zasilany z†napiÍcia zasilaj¹ce-

go mikrokontroler (+5 V†na rysun-

ku) - moøna stosowaÊ przekaüniki

na dowolne napiÍcia jednak tylko

z†przedzia³u napiÍÊ tzw. bezpiecz-

nych (poniøej 50V) ze wzglÍdu na

brak separacji galwanicznej miÍdzy

obwodem cewki przekaünika

a†mikrokontrolerem (do ktÛrego

moøe byÊ pod³¹czona np. klawia-

tura). Dioda do³¹czona rÛwnolegle

do cewki przekaünika zabezpiecza

tranzystor przed przepiÍciami po-

wstaj¹cymi w†chwili wy³¹czania.

Zalet¹ tego uk³adu jest moøliwoúÊ

sterowania bardzo duøymi mocami

- w†praktyce ograniczeniem jest

tylko wytrzyma³oúÊ stykÛw zasto-

sowanego przekaünika. Wad¹ jest

natomiast stosunkowa powolnoúÊ

(nie od unikniÍcia w†uk³adach

z†elementami mechanicznymi -

czas potrzebny na zadzia³anie

przekaünika) oraz skoÒczona liczba

prze³¹czeÒ (zwi¹zana ze zuøywa-

niem siÍ zestykÛw).

Jeøeli zaleøy nam na sterowaniu

ca³kowicie elektronicznym, to

w†przypadku sterowania urz¹dzenia-

mi na napiÍcie sieciowe korzystne

bÍdzie zastosowanie optotriaka (do-

k³adniej transoptora z†optotriakiem

jako elementem úwiat³oczu³ym)

CLR P2.0

;wyzerowanie linii strobującej

MOV R7,#0FFH

OPLCD:

;realizacja opóźnienia koniecznego

MOV R6,#0FFH

;do wewnętrznej inicjalizacji wyświetlacza

DJNZ R6,$

;po włączeniu zasilania

DJNZ R7,OPLCD

CLR P2.1

;przesłanie rozkazu konfiguracyjnego

CLR P2.2

;(patrz specyfikacja HD44780)

MOV P1,#0FH

SETB P2.0

;impuls

CLR P2.0

;strobujący

LCALL CLR_LCD

;wywołanie procedury czyszczącej wyświetlacz

LCALL SPR_BUSY

;sprawdzenie zajętości wyświetlacza

CLR P2.1

CLR P2.2

MOV P1,#38H

;przesłanie kolejnego rozkazu konfiguracyjnego

SETB P2.0

CLR P2.0

LCALL SPR_BUSY

;sprawdzenie zajętości

CLR P2.1

;kolejny rozkaz konfiguracyjny

CLR P2.2

MOV P1,#0CH

SETB P2.0

CLR P2.0

RET

;powrót do programu głównego

SPR_BUSY:

;podprogram sprawdzający zajętość wyświetlacza

MOV P1,#0FFH

;ustawienie linii portu - praca jako wejście

CLR P2.1

;odczyt bajtu

SETB P2.2

;statusu wyświetlacza

SETB P2.0

MOV A,P1

;odczyt szyny danych

CLR P2.0

JB ACC.7,SPR_BUSY ;pozostanie w pętli jeśli zajęty

RET

;powrót do programu głównego

CLR_LCD:

;podprogram czyszczenia zawartości wyświetlacza

LCALL SPR_BUSY

;sprawdzenie czy zajęty

CLR P2.1

CLR P2.2

MOV P1,#01H

;wysłanie rozkazu zerowania

SETB P2.0

CLR P2.0

RET

;powrót do programu głównego

LCD. Przedstawienie pe³nej specy-

fikacji tego typu wyúwietlaczy

wykracza poza ramy tego artyku-

³u. Jest to zwi¹zane m.in. z†tym,

øe przedstawiony tutaj sposÛb ob-

s³ugi wyúwietlacza LCD moøe byÊ

nieskuteczny w†przypadku zastoso-

wania wyúwietlacza innego rodza-

ju (inna liczba znakÛw i†linii,

niekiedy wystarczy tylko inny

producent), co wi¹za³oby siÍ

z†przedstawieniem ogromnej liczby

procedur w†celu zapewnienia

wspÛ³pracy z†kaød¹ moøliw¹ kon-

figuracj¹. Wydaje siÍ jednak, øe

przedstawione tutaj informacje

w†po³¹czeniu z†not¹ katalogow¹

sterownika HD44780 pozwol¹

úrednio doúwiadczonemu progra-

miúcie opracowanie podprogramÛw

odpowiednich dla danego, uøywa-

nego przez niego, modelu.

List. 7.

;ZNAK - zmienna bajtowa przechowująca kod znaku do wyświetlenia

WYSW_ZNAK:

LCALL SPR_BUSY ;sprawdzenie zajętości

SETB P2.1

;tryb zapisu

CLR P2.2

;danej

MOV P1,ZNAK

;wysłanie kodu znaku na szynę danych

SETB P2.0

;impuls

CLR P2.0

;strobujący

RET

;powrót do programu głównego

Elektronika Praktyczna 8/2003

K U R S

Rys. 23

stosowanie transoptora zapewnia

izolacjÍ galwaniczn¹ do napiÍcia

rzÍdu 5000 V†(w zaleønoúci od

producenta).

W†przypadku sterowania elektro-

nicznego urz¹dzeniami pracuj¹cymi

przy niskim napiÍciu sta³ym, naj-

lepiej jest zastosowaÊ w³¹czanie ob-

ci¹øenia przy pomocy tranzystora

MOSFET duøej mocy. SytuacjÍ ta-

k¹ przedstawiono na rys. 23c .

Tranzystor mocy MOS z†kana³em

N†sterowany jest tutaj przez

wzmacniacz operacyjny pracuj¹cy

w†uk³adzie komparatora. Jako na-

piÍcia wejúciowe do wzmacniacza

operacyjnego doprowadzono poten-

cja³ rÛwny po³owie napiÍcia zasi-

lania mikrokontrolera, wytworzony

za pomoc¹ rezystorÛw R2 i†R3 oraz

napiÍcie z†linii portu mikrokontro-

lera. Zasilanie wzmacniacza napiÍ-

ciem 12 V†jest niezbÍdne ze wzglÍ-

du na napiÍcie progowe tranzysto-

ra MOS, ktÛre dla elementÛw du-

øej mocy moøe siÍgaÊ nawet 8†V.

Sterowanie takiego elementu bezpo-

úrednio z†wyprowadzenia mikrokon-

trolera (napiÍcie steruj¹ce max. 5V)

doprowadzi³oby do znacznych strat

mocy na tranzystorze, wskutek nie-

pe³nego otwarcia jego kana³u. Za-

stosowany rezystor R1 ogranicza

pr¹d zwi¹zany z†prze³adowaniem

pojemnoúci bramki tranzystora MOS

(rzÍdu nawet 10 nF). W†prezento-

wanym uk³adzie wyst¹pienie jedyn-

ki logicznej na wyprowadzeniu

portu doprowadzi do za³¹czenia

tranzystora (napiÍcie wyjúciowe

wzmacniacza rÛwne napiÍciu zasi-

lania).

Pawe³ Hadam, AVT

pawel.hadam@ep.com.pl

wraz z†trakiem, w†uk³adzie jak na

rys. 23b ). Od strony mikrokontro-

lera sterowanie odbywa siÍ w†iden-

tyczny sposÛb jak sterowanie dio-

dy LED - moøna wykorzystaÊ prze-

znaczony do takich zastosowaÒ

port mikrokontrolera lub w†razie

potrzeby bufor z†tranzystorem. Od

strony wysokiego napiÍcia wystÍpu-

je triak mocy sterowany przez op-

totriak wbudowany do transoptora.

Na przedstawionym schemacie

umieszczono optotriak MOC3043,

ktÛry jest wyposaøony w†uk³ad wy-

krywania przejúcia przez zero na-

piÍcia sieci, co umoøliwia elimina-

cjÍ zak³ÛceÒ wnoszonych do sieci

przy w³¹czaniu triaka. Rezystory

R2 i†R3 polepszaj¹ warunki pracy

uk³adu wykrywania zera. Jeúli za-

stosujemy optotriak z†serii

MOC3023 (bez uk³adu wykrywania

zera), to powyøsze rezystory nie s¹

niezbÍdne. Warto jednak zostawiÊ

rezystor R2 - zabezpiecza on trans-

optor przed przeci¹øeniem w†przy-

padku uszkodzenia triaka g³Ûwnego

- wÛwczas ca³y pr¹d obci¹øenia

mÛg³by pop³yn¹Ê przez optotriak

i†spowodowaÊ jego zniszczenie. Za-

Elektronika Praktyczna 8/2003

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: