Note su Display a cristalli liquidi e il controller/driver HD44780

Introduzione alla progettazione di sistemi
embedded a microcontrollore
Note su
Display a cristalli liquidi
e
il controller/driver HD44780
prof. Stefano Salvatori
A.A. 2015/2016
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S. Salvatori – maggio 2016 – (1 di 35)
Sommario
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Cristalli liquidi
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Principio di funzionamento degli LCD
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Note sugli LCD a matrice di punti
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Il controller/driver HD44780
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Display a cristalli liquidi
I display a cristalli liquidi si
trovano ormai in molti degli
apparati elettronici che utilizziamo
ogni giorno
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Cristalli liquidi
“I cristalli liquidi, o meglio le fasi liquidocristalline, sono uno stato della materia
(detto anche stato mesomorfico)
intermedio fra quello di un solido cristallino
e quello di un liquido isotropo.” (da Enc.
Treccani)
Osservando il cristallo liquido al microscopio
con luce polarizzata possiamo osservare
come sono orientate le molecole.
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Cristalli liquidi
Nematico: le molecole possono presentarsi
orientate tutte parallelamente le une alle altre;
La fase smettica è invece caratterizzata da una
struttura stratificata la cui distanza caratteristica
può misurarsi con la diffrazione a raggi X;
Alcuni cristalli liquidi presentano chiralità, le
molecole hanno allora un orientamento che non
conserva la simmetria in cui si può avere
sovrapposizione con l'immagine speculare.
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Cristalli liquidi
Nella tecnologia dei display a cristalli liquidi si usano sostanze
nematiche.
Una caratteristica importante dei c.l. è che l'orientamento delle
molecole può essere variato grazie all'applicazione di un campo
elettrico.
Nei c.l. twisted nematics (TN) le molecole
possono disporsi seguendo una rotazione.
L'applicazione di un campo elettrico tende
invece a orientare le molecole eliminando
tale rotazione.
In questo modo è possibile impedire o
meno il passaggio di luce polarizzata
attraverso il materiale.
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Cristalli liquidi
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LCD: principio di funzionamento
Un campo elettrico
elimina la rotazione
delle molecole
La luce non
viene trasmessa
Le molecole del
cristallo liquido
possono essere
forzate a ruotare
di 90°
Il cristallo liquido
ruota la
polarizzazione della
luce trasmessa
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LCD: principio di funzionamento
400 μm
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LCD
alfanumerici
a matrice di punti
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Esempi
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Interfacciamento
PWR
contrasto
controllo
DATA
In alcuni modelli la Vo
dev'essere negativa
10 – 20 k
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Interfacciamento
2
1
16
15
dati
Comunicazione di tipo
parallelo
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Il
controller/driver
HD4478
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Schema a blocci dell'HD44780
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Schema a blocci dell'HD44780
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IR: instruction register, in cui memorizzare il codice
dell'istruzione da eseguire (displ. clear, cursor shift, ...)
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Schema a blocci dell'HD44780
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DR: data register, in cui viene temporaneamente
memorizzato il dato da trasferire nella memoria del display
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Schema a blocci dell'HD44780
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BF: busy flag, se '1' indica che l'HD44780 sta
svolgendo un'operazione interna e l'eventuale
istruzione inviata non viene eseguita
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Schema a blocci dell'HD44780
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AC: address counter, assegna l'indirizzo alla memoria display
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Schema a blocci dell'HD44780
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Schemi possibili
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Operazione di scrittura a 8 bit
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Operazione di scrittura a 4 bit
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Memoria display
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DDRAM: display data RAM, 80x8 bit, immagazzina i
dati visualizzati come codici a 8-bit
Display a 1 linea:
N=0
Display a 2 linee:
N=1
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Esempio 1 linea – 8 caratteri
Scorrimento a sinistra:
Scorrimento a destra:
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Esempio 2 linea – 8 caratteri
Scorrimento a sinistra:
Scorrimento a destra:
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Font 5x8 o 5x10
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Set di caratteri
Character
generator ROM:
CGROM
ROM code: A00
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Set di caratteri
Character
generator ROM:
CGROM
ROM code: A02
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Set di caratteri
Character
generator
RAM:
CGRAM
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Power-on-reset
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All'accensione del controller viene generato un reset:
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Clear
Funzioni:
● DL = 1 : interf. A 8-bit
● N = 0 : display a 1 linea
● F = 0 : font a matrice 5x8
Controllo:
● D = 0 : display off
● C = 0 : cursore off
● B = 0 : no blinking
Modalità:
● I/D = 1 : incremento
● S = 0 : no shift
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Istruzioni
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Istruzioni
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Inizializzazione sw
N: 1 o 2 linee;
F: font
I/D: incr/decr
S: shift
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Riferimenti
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Fujitsu, Fundamentals of Liquid Crystal Displays – How They
Work and What They Do, White Paper,
http://www.fujitsu.com/downloads/MICRO/fma/pdf/LCD_Backg
rounder.pdf
HD44780U (LCD-II), Dot Matrix Liquid Crystal Display
Controller/driver, datasheet, Hitachi, 1999
DM0811, LCD Dot Matrix Display Module, datasheet, Sanyo,
1996
S. Salvatori, Introduzione alla progettazione con gli LPC2000,
par 3.6, pp.130-157.
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