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LES AFFICHEURS LCD ALPHANUMERIQUES Présentation Vous avez tous déjà vu et parfo

LES AFFICHEURS LCD ALPHANUMERIQUES Présentation Vous avez tous déjà vu et parfois utilisé les afficheurs LCD (Liquid Cristal Display) alphanumériques. Ces composants sont des modules assez complexes, pourvus d’un ou plusieurs microcontrôleurs et permettent d’afficher textes et symboles avec une relative simplicité. Certains d’entre vous se contentent de les raccorder sans se préoccuper de leurs modes de fonctionnement pensant, à tort, se heurter à de grandes difficultés. Ce TP a pour but de démystifier les principes de base en vous proposant une série d’expérimentations simples, sans matériel particulier ni microcontrôleur. Vous serez peut-être surpris de voir qu’il suffit d’une poignée de commutateur et d’un circuit intégré CD4001 pour vous livrer à la plupart des expériences ! Le microcontrôleur devient indispensable au traitement rapide des informations destinées aux afficheurs, mais automatise toutes les tâches, empêchant ainsi la compréhension de leur mode d’utilisation. Entrons sans plus tarder dans le vif du sujet. Brochages et caractéristiques Brochage Contrairement aux afficheurs LCD graphiques, les modèles alphanumériques obéissent à certaines règles communes au niveau de leurs signaux et même de leurs brochages. Les plus courants sont les afficheurs à deux lignes de seize caractères (2 x 16 c), mais il en existe à 1, 2, ou 4 lignes de 8, 16, 20, ou 40 caractères. Le principe de fonctionnement de tous ces composants est identique. La figure I donne les deux brochages connus : en ligne simple (SIL), ou en double ligne (DIL). Le connecteur SIL peut être situé en haut, ou en bas de l’afficheur. Caractéristiques des broches Le tableau 1 donne la signification et le rôle de chacune des broches, quel qu’en soit le type et le brochage. Un niveau logique « O » correspond à la masse ou O V, alors que le « 1 » équivaut à +5 V. Nous allons maintenant détailler le fonctionnement de chaque signal spécifique. Nous passerons sous silence les deux broches d’alimentation qui ne nécessitent pas de commentaire. -Vo(3) : Il suffit de prélever la tension curseur d’une résistance ajustable connectée à ses extrémités entre les deux broches d’alimentation. En l’absence des signaux de vous devez obtenir 1 ou 2 lignes de rectangles (selon le type d’afficheur : 1, 2 ou 4 lignes) lorsque le contraste est correctement réglé (curseur assez proche de la masse). - RS (4) : Un afficheur LCD a besoin d’ordres, ou d’instructions de commande (voir tableau 2), afin de déterminer la manière d’afficher les données. En forçant cette broche au niveau logique « O », le registre de l’afficheur interprétera la valeur présente sur DO à D7 comme une commande. En présence d’un « 1 », la même valeur sera considérée. - RIW (5) : Cette broche permet de configurer l’afficheur en lecture (niveau logique « 1 ») pour lire par exemple la position du « drapeau » chargé de confirmer si l’afficheur est prêt à recevoir une instruction ou une donnée. Nous n’utiliserons pas cette fonction, il suffit de laisser suffisamment de temps entre deux accès. En reliant cette broche à la masse (niveau logique « O ») à travers une résistance , l’afficheur est en mode écriture : nous pouvons envoyer des données et des instructions. - E (6) : Le signal envoyé sur cette broche valide les données ou les instructions. Au repos elle se trouve au niveau logique « 0 ». La prise en compte s’effectue sur le front descendant d’une impulsion positive supérieure à 450 ns. En pratique, nous maintiendrons, par sécurité, le niveau « 1 » durant plus d’une microseconde. - DO à D7 (7 à 1 4) : Ces sept lignes se nomment « bus de données ». Elles peuvent prendre individuellement trois niveaux logiques « O », « 1 » ou haute impédance lorsque la broche de validation « E » est au repos (niveau bas). Chaque ligne représente une valeur différente (poids) lorsqu’elle est à « 1 ». La ligne DO vaut 2° (soit : 2 puissance O c’est à dire 1) ; Dl vaut 21 (soit 2) ; D2 vaut 22 (soit 4), et ainsi de suite jusqu’à D7 valant 2 (soit 1 28). L’ensemble du bus peut donc prendre une valeur comprise entre O et 255 en fonction du niveau de chaque ligne. Prenons un exemple. D7 à DO respectivement au niveau 10111001 nous obtenons pour le bus une valeur de : 128+0+32+16+8+0+0+1 = 185. Si l’afficheur est en mode de commande 4 bits (nous verrons cette fonction un peu plus loin), seules les lignes D4 à D7 sont utilisées, les autres étant forcées à la masse. -BI+-et BI- (15et16):Seuls les afficheurs LCD pourvus d’un rétro éclairage possèdent un raccordement de ces deux broches. « BI » est l’abréviation anglaise de « back light ». Il suffit de relier la broche BI- à la masse et BI+ au +5 V à travers une résistance de 47 à 100 Ohms pour allumer les leds d’éclairage internes. Fonctionnement Nous avons vu qu’un afficheur LCD alphanumérique comporte un certain nombre de caractères répartis sur une ou plusieurs lignes. Chaque caractère est constitué d’une matrice de 8 lignes par 5 colonnes, donc 40 points. Chacun d’eux peut être noirci afin de déterminer le caractère (photo 1). Le principe de base simplifié est le suivant. Un cristal liquide réfléchissant contenu entre deux plaques de verre très proches (quelques micromètres), devient opaque ou absorbant en présence d’une faible tension alternative à basse fréquence. Les caractères apparaissent alors en couleur sombre sur fond clair. Certains modèles disposent d’un rétro éclairage formé de leds positionnées derrière de manière invisible. Attention, si un afficheur LCD consomme très peu de courant, il n’en est pas de même pour le rétro éclairage dont l’intensité peut dépasser 200 mA. La plupart des afficheurs LCD alpha- numériques renferment le même microcontrôleur, de ce fait ils proposent le même jeu de caractères. La figure 2 montre la table affichable lorsque la ligne « RS » est au niveau 1 . Notez la présence de la plupart des caractères ASCII, hormis les lettres accentuées, d’une grande variété de signes japonais et de huit (et non 16) caractères définissables par l’utilisateur. Ces derniers sont bien utiles pour dessiner les lettres accentuées et certains symboles destinés à vos propres applications (animations, graphiques à barres, etc.). Qui dit microcontrôleur interne dit mémoire. Les afficheurs alphanumériques LCD en possèdent deux types distincts : la « DDRAM » chargée de la position des caractères à l’écran et la «GRAM )) prévue pour la mémorisation des huit symboles définis- sables. La DDRAM comporte égale- ment pour chaque ligne une zone invisible, les données s’y trouvant ne s’affichent pas. Toutes deux sont volatiles, donc effacées lors de la mise hors tension. Après le jeu de caractères, voyons sur le tableau 2 la liste des instructions de commande prises en compte quand la ligne « RS » se trouve au niveau « O ». Afin de ne pas surcharger cette description, nous n’avons pas fait figurer les instructions de lecture (R/W = 1), ni d’écriture de données (AS = 1). Nous savons qu’il existe plusieurs types d’afficheurs LCD : 1, 2, ou 4 lignes de 1 6, 20, ou 40 caractères. En fonction du modèle choisi, les adresses en DDRAM changent pour que notre texte apparaisse à la position souhaitée. La figure 3 montre les sept types d’afficheurs LCD les plus connus avec, dans chaque case, l’adresse hexadécimale de la position. Pensez à ajouter la valeur hexadécimale 80 à l’adresse de la case avant d’envoyer l’instruction (ce qui correspond au forçage du bit D7 au niveau logique 1). Nous verrons au cours des expérimentations que tous ces renseignements théoriques sont assez simples à mettre en pratique. Expérimentations pratiques Exercice n°1 : mise en service La mise en service d’un afficheur LCD nécessite de savoir de quel type il s’agit, et de quelle manière vous souhaitez faire figurer le texte à l’écran. Plus tard, si vous travaillez avec un microcontrôleur, il faudra prévoir un délai d’une demi-seconde (500 ms) pour laisser la tension d’alimentation se stabiliser. Nous avons choisi un modèle de 2 lignes de 16 caractères, performant et peu onéreux. A l’évidence, un autre modèle convient également, il faut simplement adapter l‘exercice. Revenons à notre afficheur. Que ce soit une instruction ou un texte, le principe est le même : il faut choisir en premier lieu la position de « RS » (instruction ou donnée), présenter alors la valeur sur le bus (DO à D7) et enfin, envoyer une impulsion positive de validation sur « E ». Sur notre platine d’essais, ne soyez pas impatient, vous savez que la valeur est prise en compte sur le front descendant, donc à la fin de l’impulsion et non lors de l’appui sur la touche ! Passons à la manipulation. 1. Alimenter la platine. 2. Affichez la donnée : « 0000111 » (0F en hexa.) en fermant les inter- rupteurs DO à D3 (sur la représentation binaire, le « O » à gauche correspond au bit de poids fort soit D7 et le « 1 » uploads/Litterature/ afficheur-lcd.pdf