Alphanumeric LCD

Vajalikud teadmised: [HW] lcd, [LIB] Alphanumeric LCD, [LIB] Delay, [PRT] Periodic interrupt

Alfabeetiline LCD on vedelkristall-ekraan (inglise keeles liquid crystal display), mis on ette nähtud tähtede ja numbrite kuvamiseks. Inglise keeles nimetatakse seda kui alphanumeric LCD. Lihtsamates vedelkristall-ekraanides kasutatakse läbipaisvate elektroodide vahele paigutatud vedelat kristalli, mis muudab elektriväljas läbiva valguse polarisatsiooni. Elektroode katavad veel polarisatsioonifiltrid, mis tagavad, et kogu ekraani saab läbida vaid ühtpidi polariseeritud valgus. Kui vedelkristall elektrivälja mõjul polarisatsiooni muudab, siis valgus ekraani või selle osa (segmenti) läbida ei saa ning see paistab tume.

Põhiline iseloomustaja on alfabeetilise LCD juures tema segmentide paigutus. Ekraan on jagatud paljudeks indikaatoriteks. Igal indikaatoril on kas piisavalt palju segmente tähtede ja numbrite kuvamiseks või moodustub see väikesest ruudukujuliste segmentide (pikslite) maatriksist. Näiteks 5×7 pikslisest maatriksist piisab kõigi numbrite, ladina tähestiku ja täppidega tähtede kuvamiseks. Indikaatoreid on tavaliselt 1-4 rida ja 8-32 tulpa. Igal indikaatoril on väike vahe sees, täpselt nagu tekstis tähtedelgi.

Alfabeetilise LCD pikslite maatriksitest moodustatud tekst

Alfabeetiline LCD ekraan koosneb peale ekraani enda veel ka kontrollerist, mis vastavalt sideliidesest tulevatele käskudele juhib ekraani segmente. Kontrollerisse on eelnevalt sisse programmeeritud tähekaart, kus igal tähel, numbril või märgil on oma järjekorranumber ehk indeks. Ekraanil teksti kuvamine toimub põhimõtteliselt kontrollerile tähtede indekseid saates. Tegelikkuses tuleb LCD kontrolleritele ka mitmeid juhtkäske saata, enne kui midagi kuvama saab hakata. LCD ekraanide kasutamiseks tuleb tutvuda nende andmelehega, sest neid on väga erinevaid.

Alfabeetilised LCD ekraanid on üldjuhul passiivmaatriksiga, kus segmentide elektrivälja uuendamine toimub kordamööda. Sellest tulenevalt on passiivmaatriksiga ekraanid aeglasemad ja kehvema kontrastiga kui aktiivmaatriks-ekraanid kus iga segmendi laengut juhib eraldi transistor. LCD ekraane on nii peegelduva taustaga kui taustvalgustusega, vahel isegi mitme erinevat värvi taustvalgustusega. Segmendi värve on alfabeetlistel LCD ekraanidel enamasti siiski üks - enamasti must, kuid esineb ka valge ja värvilise kirjaga ekraane.

Kodulabori digitaalse mooduli külge ühendub 2×16 märgine alfabeetiline LCD WC1602A. Ekraani juhtimiseks on 4-bitine andmesiin ja 3 juhtviiku, kuid selle suhtlusprotokoll on liiga mahukas, et siinkohal lahti seletada. Lihtsuse huvides on ekraani kasutamiseks kodulabori teegis olemas vastavad funktsioonid.

Esimene asi, mis ekraani kasutamiseks teha tuleb, on see seadistada. Vastavaks otstarbeks on lcd_alpha_init-funktsioon, millega saab määrata ekraanile ka vilkuva kursori. Ekraanil on olenemata sellest, kas seda on näha või mitte, pidevalt üks aktiivne kursori positsioon, kuhu järgmine täht sisestatakse. Seega tuleb enne teksti sisestamist viia kursor soovitud asukohale. Kursori asukoha muutmiseks on lcd_alpha_goto_xy ja teksti kuvamiseks lcd_alpha_write_string-funktsioon. Kõik alfabeetilise LCD funktsioonid on lahti seletatud selle teegis.

Järgnev programmikood demonstreerib alfabeetilise LCD kasutamist kellana. Kellaaeg algab alates 00:00:00 ja suureneb iga sekundiga (ligikaudu). Kuna aja lugemine toimub viite funktsiooniga, siis pole see päris täpne. Ebatäpsust selgitab perioodilise katkestuse harjutus. Programm loeb sekundeid ja teisendab need arvutuste abil minutiteks ja sekunditeks. Kellaaja kujule viimiseks on kasutusel C-keele standardfunktsioon sprintf.

//
// Kodulabori alfabeetilise LCD kasutamise näide.
// LCD-le kuvatakse kellaaeg programmi algusest alates.
//
#include <stdio.h>
#include <homelab/module/lcd_alpha.h>
#include <homelab/delay.h>
 
//
// Põhiprogramm
//
int main(void)
{
	int seconds = 0;
	char text[16];
 
	// LCD ekraani seadistamine
	lcd_alpha_init(LCD_ALPHA_DISP_ON);
 
	// LCD ekraani puhastamine
	lcd_alpha_clear();
 
	// Programmi nimi
	lcd_alpha_write_string("Aja loendur");
 
	// Lõputu tsükkel	
	while (true)
	{
		// Sekundite teisendamine kellaaja kujule
		// hh:mm:ss
		sprintf(text, "%02d:%02d:%02d",
			(seconds / 3600) % 24,
			(seconds / 60) % 60,
			 seconds % 60);
 
		// Kellaaja teksti kuvamine LCD teise rea alguses
		lcd_alpha_goto_xy(0, 1);
		lcd_alpha_write_string(text);
 
		// Sekundi suurendamine 1 võrra
		seconds++;
 
		// Riistvaraline paus 1000 millisekundit
		hw_delay_ms(1000);
	}
}