Tutorial lcd 8051, Notas de estudo de Mecatrônica

Baixe Tutorial lcd 8051 e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity! 1 TUTORIAL Ligando um LCD no 8051 Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 2 Índice Índice............................................................................................................................ 2 Introdução................................................................................................................. 3 Material Necessário................................................................................................... 4 Para fazer esse tutorial, você precisará dos seguintes componentes:....................... 4 Montagem................................................................................................................. 6 Montagem do Hardware ........................................................................................ 7 Montagem do Software ....................................................................................... 21 Código Completo .................................................................................................... 35 Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 5 Resistor de 100R Carbono 5% 1/4W 1 R$0,10 Circuito Integrado Microcontrolador AT89S52 1 R$7,50 Soquete 40 Pinos Estampado 1 R$0,60 Protoboard S/ Base BB-01 (840 Pontos) 1 R$14,50 Sub-Total: R$41,80 Você pode encontrar todos esses componentes facilmente na Santa Ifigênia, na loja Mult Comercial (http://www.multcomercial.com.br/), ou ainda no site Solda Fria (http://soldafria.com.br/loja/). Você também vai precisar dos seguintes datasheets: KS0066U – Driver de matriz de pontos e controlador de LCD; http://www.alldatasheet.com/datasheet- pdf/pdf/37317/SAMSUNG/KS0066U.html AT89S52 – Micro controlador de 8 bits; http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/82390/ATMEL/AT89S52.html WinStar - WH1602 http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/89421/ETC/WH1602.html Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 6 Montagem Como você pôde perceber o LCD não é apenas uma tela de cristal líquido. Ele é controlado por um MC próprio. O 8051 não conversa diretamente com o LCD, mas sim com esse MC, que no caso do LCD que vamos utilizar nesse tutorial, é o KS0066U. Para conversar com esse MC é simples, basta trabalhar com 3 bits de controle e enviar os dados por uma porta de 8 bits. Mas antes de entrar nos detalhes, vamos fazer a montagem do hardware, que é bem mais simples. Veja o esquema abaixo e siga as seguintes dicas: Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 7 Montagem do Hardware Para fazer esses laboratórios eu prefiro usar uma protoboard, pois dá muito trabalho fabricar uma placa de cobre e soldar tudo somente para fazer uma experiência. Então acho que o melhor é cortar vários cabinhos de cobre duro – ou soldar a ponta dos que são de feixe de fios – e fazer as ligações na protoboard. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 10 Organize os fios do LCD e conecte-os na porta P2 do MC, conforme figura abaixo. E também ligue os outros fios nos furos logo abaixo do MC, pois mais para frente vamos jumpea-los na própria protoboard. Figura 4 – Conexão dos fios do LCD na porta 2 do MC e nas vias do protoboard. Nota: Para conectar o LCD, ligue os fios correspondentes aos conectores 7 até 14 na porta 2 do MC; Ou seja: o Fio do conector 7 do LCD no pino 1 da porta 2 do MC (P2.0); o Fio do conector 8 do LCD no pino 2 da porta 2 do MC (P2.1); o Fio do conector 9 do LCD no pino 3 da porta 2 do MC (P2.2); o Fio do conector 10 do LCD no pino 4 da porta 2 do MC (P2.3); o Fio do conector 11 do LCD no pino 5 da porta 2 do MC (P2.4); o Fio do conector 12 do LCD no pino 6 da porta 2 do MC (P2.5); o Fio do conector 13 do LCD no pino 7 da porta 2 do MC (P2.6); o Fio do conector 14 do LCD no pino 8 da porta 2 do MC (P2.7); Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 11 Agora faça os jumpers dos fios de controle do LCD. Figura 5 – Ligação da energia no LCD. (Em detalhe: fios ligados errados) Nota: Muita atenção na hora da montagem. Veja que eu montei errados os cabinhos de alimentação do pino 15 e 16 do LCD (que são responsáveis pela luz de fundo) e coloquei o sistema em curto. A sorte é que foi logo na entrada de energia e a fonte que eu estou usando é boa, de computador. Agüentou. Mesmo assim derreteu os fios e um pouco da protoboard. Para energizar o LCD ligue os terminais assim: o Fio do conector 1 do LCD no GND; o Fio do conector 2 do LCD no VCC; o Fio do conector 15 do LCD no VCC; o Fio do conector 16 do LCD no GND; Para o controle de intensidade do LCD, faça a seguinte ligação: o Fio do conector 3 do LCD em uma das pernas laterais do resistor variável e a perna central do resistor, ligue no terra; Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 12 Os outros conectores de controle que faltam são 4, 5 e 6, respectivamente: RS – Registrador de seleção de entrada. Quando RS = “Alto” (1), o modo de dados está selecionado. Quando RS = “Baixo” (0), o modo de instrução está selecionado. Através desse registrador o LCD sabe se o que será enviado é dado ou instrução. RW – Registrador de Leitura/Escrita. Quando RW = “Alto” (1), modo de leitura. Quando RW = “Baixo” (0), modo de escrita. EN – Registrador de ativação de Leitura/Escrita. Ou seja, esse é o registrador que executa os comandos de instrução ou de dado, tanto para leitura quanto para escrita. Conecte os terminais dos pinos comentados acima conforme figura abaixo. Figura 6 – Ligação dos fios dos registradores de controle do LCD na porta 1 do MC. Nota: Mapeamento dos fios RS, RW, EN: o Fio do conector 4 do LCD no pino 1 da porta 1 do MC (P1.0); o Fio do conector 5 do LCD no pino 2 da porta 1 do MC (P1.1); o Fio do conector 6 do LCD no pino 3 da porta 1 do MC (P1.2); Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 15 Para verificar se, quando ligarmos a força, pelo menos a alimentação de energia estará funcionando, eu coloquei um led verde na entrada de energia. Conecte o catodo (K), que é a perna mais curta do led, no GND e a outra perna, o anodo (A), no resistor. Finalizando, ligue a outra perna do resistor no VCC. Figura 9 – Led indicador de funcionamento. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 16 Conecte o cristal nas patas 18 e 19 do MC. Conecte também os capacitores de 33pF em cada perna do cristal e o outro lado no GND. Figura 10 – Montagem do cristal. Nota: Não convém colocar o cristal muito longe do MC. Ele serve como fonte estabilizadora do oscilador interno do controlador. Quanto menos interferência externa houver nesse circuito, melhor. Diminuindo a distância, ajuda em muito a diminuir ruídos. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 17 Para terminar a parte de hardware, ligue o DB9 fêmea no circuito de gravação do MC. Figura 11 – Conector do circuito de gravação do MC. Nota: Se você não conhece essa parte, não se preocupe, constará no primeiro tutorial da série 8051. Conecte o cabo de dados com o PC. Figura 12 – Conectando o cabo com o PC. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 20 Esquema de Ligação dos Componentes Figura 16 – Esquema de ligação dos componentes. Nota: Comentários sobre as ligações: Não se esqueça de colocar o EA\ em “Alto”, senão o programa interno do MC não rodará; Repare que no esquema acima, a ligação da luz de fundo é feita pelos conectores da lateral direita do LCD, mas na protoboard fizemos a ligação pelos conectores 15 e 16. Ambos conectores tem a mesma funcionalidade; Deixe o trimpot com mais ou menos 7k ohms, depois que o circuito funcionar, faça o ajuste fino com uma pequena chave de fenda. Agora acompanhe a parte de criação do programa que fará escrever a frase “Hello World” na tela do LCD. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 21 Montagem do Software Antes de entramos nos detalhes da programação, devo falar um pouco de teoria. O LCD é um componente complexo e, ao contrário do que desejaríamos, não é só “sair escrevendo”. Precisamos primeiro entender um pouco do funcionamento dessa peça que é composta de duas partes: um display de cristal líquido e um micro controlador de comunicação. Esses fios que estamos ligando entre o LCD e o MC são internamente como se fossem pernas de outro MC. Estamos então ligando um MC no outro. Essa conexão direta nos permite “falar” diretamente com o LCD. Alterando os estados das portas no MC conseguimos diretamente acionar portas no LCD. Trocando em miúdos, precisamos configurar os estados das portas de controle, (RS, RW e EN) e configurar as informações que desejamos escrever ou ler na porta P2. Por isso logo na parte de montagem do hardware eu já citei os PDFs que você precisaria. No datasheet do KS0066U você encontra informações sobre todos os comandos de comunicação com o LCD. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 22 Mas para deixar esse tutorial simples, vamos fazer o básico. Para escrever a frase “Hello World” na tela do LCD, precisamos seguir o seguinte fluxograma: Figura 17 – Fluxograma da aplicação que escreve “Hello World” na tela do LCD. Nota: Repare no fluxo, a preocupação da aplicação com o estado de ocupado do LCD. É preciso sincronizar os comandos para que não esbarrem em um estado de ocupado do LCD. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 25 CLR EN CLR RW CLR RS MOV LCD, #01H ; Alimentando porta de dados com ; instrução 01h. SETB EN ; Verificando se o LCD está desocupado LCALL CHECK Nota: Repare que a rotina de iniciação do LCD é composta de cinco comandos, na seguinte ordem: Executar duas vezes o 38h. Executar uma vez o 06h. Executar uma vez o 0Fh. Executar uma vez o 01h. Entre cada um desses comandos sempre verificamos se o LCD não está ocupado com tarefas internas. Cada comando, conforme o datasheet do produto equivale a uma instrução. Primeiro nós configuramos os registradores de controle, conforme a tabela abaixo: Tabela 1 – Configuração dos registradores RS e R/W e os modos de operação. RS R/W Modo L L Modo de escrita de instrução. L H Ler o registrador indicador de ocupado. H L Modo de escrita de dados. H H Modo de leitura de dados. L = Low (nível lógico baixo); H = High (nível lógico alto). Depois podemos configurar os registradores de dados para escrever o comando. É simples, veja primeiro limpamos (ou seja, colocamos em nível lógico baixo) EN, apenas para garantir: CLR EN Depois configuramos RS e R/W conforme tabela acima. Para registrar as configurações de iniciação do LCD, precisamos de RS e R/W em nível lógico baixo, pois precisamos dizer ao LCD que vamos conversar em modo de escrita de instrução. CLR RS CLR RW Depois de configurado o que será conversado, precisamos dizer uma frase. Essa frase é o comando. Conforme o manual do produto, vamos utilizar 38h, que equivale ao comando: Function Set com parâmetros. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 26 Funciona assim: as frases são montadas em dois nibbles, ou seja, em oito bits. Transformando esses nibbles em hexadecimal, temos dois dígitos, como por exemplo: 38h. Veja tabela abaixo. Tabela 2 – Frase de dados do comando Funcion Set com parâmetros. Nibble 1 Nibble 2 Hex. 0 0 1 1 1 1 0 0 38h Se fizermos as contas, fica fácil. Tabela 3 – Frase de dados desmontada para calcular os parâmetros. Nibble 1 Nibble 2 Hex. 0 0 1 0 + 0 0 0 0 20h 0 0 0 1 + 0 0 0 0 10h 0 0 0 0 + 1 0 0 0 08h 0 0 0 0 + 0 0 0 0 00h 0 0 1 1 = 1 0 0 0 38h Onde: A frase 20h é a chamada do comando Function Set em si; A frase 10h é a configuração do comprimento da interface de dados, ou seja, quatro bits ou oito bits. No nosso caso, temos uma via de dados de oito bits através da porta P2 do MC, então vamos colocar o nível desse registrador em alto; A frase 08h configura o registrador do controle de números de linhas de texto do display. Podemos configurar em alto para o modo de duas linhas de texto, ou baixo para o modo de apenas uma linha de texto. Como nosso display tem duas linhas, vamos configurar esse registrador em alto. A frase 00h (veja o bit em vermelho na tabela acima) configura o tipo de fonte (tipologia) do display. Como foi colocada em nível baixo, o tipo da fonte é 5 x 8 pontos. Se essa instrução tivesse o valor 04h, mudaria a frase toda para 3Ch (faça as contas 38h + 04h = 3Ch) e alteraria a fonte para 5 x 11 pontos. Nota: O comando 38h é executado duas vezes. Não sei exatamente a razão, mas o exemplo que eu peguei estava assim e também não explicou o porquê. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 27 Continuando, movemos então o valor 38h para a porta P2 do MC, que está mapeada para a variável LCD do programa. MOV LCD, #38H E finalmente para executar o comando, precisamos levantar o valor lógico de EN. Assim estamos dizendo ao controlador do LCD que já configuramos os registradores (de controle e de dados) e que vamos executar a requisição. SETB EN Pelo código postado mais acima, você perceberá que é um processo cíclico bem rústico e que pode ser melhorado depois, mas basicamente funciona assim: 1. Limpa o EN para resetar a operação; 2. Configura RS e RW para “dizer” ao LCD qual modo será adotado; 3. Move os dados do comando para a porta P2 do MC, que está diretamente ligada a via de dados do LCD; 4. Coloca EN em nível lógico alto para indicar ao controlador do LCD que pode executar a tarefa; 5. Verifica o registrador de busy do LCD. Ou seja, fica em loop enquanto o LCD está ocupado. Essa rotina acima é feita cinco vezes para executar os comandos. O comando 38h já foi citado acima. Segue abaixo a tabela dos outros três comandos: 06h, 0Fh e 01h. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 30 O comando 01h equivale a função: Clear Display. Esta instrução limpa o display, escrevendo o caractere “em branco” em todas as posições da memória de exibição. Coloca também o cursor na posição inicial, totalmente a esquerda na primeira linha. Configura o modo de avanço do cursor para o padrão incremental a direita. Instrução completa com parâmetros: Tabela 8 - Frase de dados do comando Clear Display. Nibble 1 Nibble 2 Hex. 0 0 0 0 0 0 0 1 01h Detalhamento dos parâmetros: Tabela 9 - A função Clear Display não tem parâmetros. Nibble 1 Nibble 2 Hex. 0 0 0 0 + 0 0 0 1 01h 0 0 0 0 + 0 0 0 0 00h 0 0 0 0 = 0 0 0 1 01h Onde: 01h é o comando em si; 00h é só pra indicar que a função clear display não tem parâmetros. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 31 Agora vamos escrever a frase “Hello World” no LCD. Para fazer isso utilizei um truque do compilador. Utilizei uma instrução especial chamada DB. Veremos sobre essa instrução mais abaixo, mas adianto que é um ponteiro de memória para guardar dados. Então, no código abaixo veremos que basta eu pegar o endereço inicial e, através de um loop, ir lendo os endereços de memória seguintes até o final. ; Escrevendo alguma coisa WRITE_STR: MOV R0, #11D MOV DPTR, #0500H WRITE_NOW: CLR A MOVC A, @A + DPTR LCALL WRITE_LCD INC DPTR DJNZ R0, WRITE_NOW Nota: Veja que na parte inicial, em WRITE_STR, gravamos o valor onze em decimal no banco R0 de memória. Esse valor nos servirá como contador invertido. A próxima instrução aponta DPTR para o endereço 500H que é onde começa nosso DB. Agora na parte do WRITE_NOW temos primeiro a limpeza de A, colocando-o em nível baixo. Na seqüência utilizamos o comando MOVC para indicar que trabalharemos com leitura de dados da ROM, que é a memória destinada ao código. O parâmetro @A + DPTR soma o endereço de A com o de DPTR o resultado é usado na instrução. Essa instrução pega o valor nesse endereço e coloca em A. No nosso tutorial, o valor que a instrução vai pegar e o que está no endereço 500h da memória ROM. Este é o endereço onde colocamos a nossa frase “Hello World”. Vamos esclarecer algumas coisas, primeiro: O comando MOVC move apenas oito bits por vez. Então A terá a cada ciclo o valor de uma letra por vez, pois pela tabela do ASCII, cada caractere ocupa oito bits. Na verdade são sete, mas não vem ao caso agora. No primeiro ciclo teremos o valor dos oito primeiros bits do endereço 500h, que é justamente a letra “H”. Logo após movermos a primeira letra para A, chamamos a função WRITE_NOW para escrever a letra no LCD. Agora precisamos incrementar DPTR para que no próximo loop, peguemos o endereço seguinte e conseqüentemente a letra seguinte. O comando DJNZ fica em loop enquanto R0 for diferente de zero. E se o valor for maior que zero, decrementa e pula para o início do laço. Dessa forma, cada passada por esse ponto decrementa o valor de onze (que é a quantidade de caracteres) e fica nesse loop até esse valor atingir zero. Com isso, o loop rodará até que todos os onze caracteres da frase “Hello World” sejam escritos no LCD. Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 32 Para finalizar a parte principal de escrita da frase no LCD, temos um jump para o final do programa. Para pular os endereços das funções. ; Vai para o fim do programa LJMP FIM E agora, a parte das funções. Coloquei no endereço 200h para não dar overlap no código principal. ; Funcoes auxiliares ORG 0200H Primeiro temos o temporizador de 5ms. Não tem nada de mais, configuramos o valor de seus registradores e o iniciamos. Este então fica em loop até que o tempo de 5ms tenha passado. ; Temporizador de 5 ms TIMER: MOV TL0, #LOW(TEMPO) ; Configura o timer MOV TH0, #HIGH(TEMPO) SETB TR0 JNB TF0, $ CLR TR0 CLR TF0 RET Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 35 Código Completo TEMPO EQU 60535 LCD EQU P2 D0 EQU P2.0 D1 EQU P2.1 D2 EQU P2.2 D3 EQU P2.3 D4 EQU P2.4 D5 EQU P2.5 D6 EQU P2.6 D7 EQU P2.7 EN EQU P1.2 RW EQU P1.1 RS EQU P1.0 ; Iniciando programa PRE_START: ORG 0000H LJMP START ; Pulando as interrupções START: ORG 0040H ; Verificando primeiro se o LCD está desocupado LCALL CHECK ; Iniciando o LCD CLR EN CLR RW CLR RS MOV LCD, #38H SETB EN LCALL CHECK CLR EN CLR RW CLR RS MOV LCD, #38H SETB EN LCALL CHECK CLR EN CLR RW CLR RS MOV LCD, #06H SETB EN LCALL CHECK CLR EN CLR RW CLR RS MOV LCD, #0FH SETB EN LCALL CHECK CLR EN CLR RW Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 36 CLR RS MOV LCD, #01H SETB EN LCALL CHECK ; Escrevendo alguma coisa WRITE_STR: MOV R0, #11D MOV DPTR, #0500H WRITE_NOW: CLR A MOVC A, @A + DPTR LCALL WRITE_LCD INC DPTR DJNZ R0, WRITE_NOW ; Fica num loop infinito LOOP: NOP SJMP LOOP ; Vai para o fim do programa LJMP FIM ; Funcoes auxiliares ORG 0200H ; Temporizador de 5 ms TIMER: MOV TL0, #LOW(TEMPO) ; Configura o timer MOV TH0, #HIGH(TEMPO) SETB TR0 JNB TF0, $ CLR TR0 CLR TF0 RET CHECK: ; Verificando se o LCD está disponível CLR EN CLR RS SETB RW MOV LCD, #0FFH SETB EN ;MOV A, LCD ;JB ACC.7, CHECK JB D7, CHECK CLR EN CLR RW RET WRITE_LCD: CLR EN CLR RW Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m 37 SETB RS MOV LCD, A SETB EN LCALL CHECK RET ; Dados internos do programa INTERNAL_DATA: ORG 0500H DB 'HELLO WORLD' ; Fim do programa ORG 1FFEH FIM: END Cl ick to bu y N OW ! PD F-XChange w ww.docu-track .co m C lic k t o b uy N OW ! 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