HD44780

Der HD44780 ist ein Steuer-IC für Textdisplays (siehe LCD). Praktisch alle Textdisplays werden mit diesem oder einem kompatiblen Controller (z. B. KS0066) angesteuert.

Allgemeine Ansteuerung

Pinbelegung

Die Pinbelegung des ICs selber ist für den Anwender praktisch uninteressant. Hier ist die häufigste Anschluss-Belegung der damit ausgestatteten LCD-Module angegeben.

ACHTUNG: Es gibt Displays mit abweichender Anschluss-Belegung, falscher Anschluss kann zur Zerstörung führen! Daher immer das zugehörige Datenblatt zu Rate ziehen.

Pin	Funktion	Beschreibung
1	Vss	Versorgungsspannung 0 Volt
2	Vcc	Versorgungsspannung + 5 Volt
3	V0	Kontrastspannung, zwischen VEE und VCC, kann auf VSS gelegt oder via Poti angeschlossen werden. Bei großflächigen LCDs oder LCDs für den erweiterten Temperaturbereich kann auch eine negative Kontrastspannung nötig sein.
4	RS	Registerauswahl 0 = Befehlsregister, 1 = Datenregister
5	R/W	Lese- oder Schreibzugriff; kann fest auf GND gelegt werden, wenn Busy-Auswertung durch Timing ersetzt wird 0 = Schreiben, 1 = Lesen
6	E	Taktleitung (Achtung! Diese Leitung hat im Gegensatz zu den anderen bei einigen Displays keinen internen Pullup, man muss also einen externen vorsehen, falls man mit Open-Drain-Ausgängen arbeitet.)
7	DB0	Datenleitung (bleibt im 4-Bit-Modus offen)
8	DB1	Datenleitung (bleibt im 4-Bit-Modus offen)
9	DB2	Datenleitung (bleibt im 4-Bit-Modus offen)
10	DB3	Datenleitung (bleibt im 4-Bit-Modus offen)
11	DB4	Datenleitung
12	DB5	Datenleitung
13	DB6	Datenleitung
14	DB7	Datenleitung
15	A	Anode der LED-Hintergrundbeleuchtung (fakultativ)
16	K	Kathode der LED-Hintergrundbeleuchtung (fakultativ)
		Es gibt auch Displays ohne die Datenleitungen DB0-3 (werden nur im 4-Bit-Modus angesteuert), dann rutschen die Bezeichnungen dann entsprechend nach unten

Speicher

Ein HD44780 besitzt mehrere Speicher. In ihnen wird der Inhalt des Displays sowie das Aussehen von Sonderzeichen gespeichert.

CGROM

Der Character Generator ROM enthält die Zeichen in Form von 5x8 oder 5x10 Punktmatrizen. Er kann nicht geändert werden, ausser man sendet einen EEPROM zu Hitachi für eine Massenproduktion. Es sind viele verschiedene ROMs (Zeichensätze, engl. Fonts) verfügbar. Er ist für den Anwender nicht zugänglich.

CGRAM

Im Character Generator RAM können acht 5x8 Pixel oder vier 5x10 Pixel große benutzerdefinierte Zeichen abgelegt werden. Braucht man keine benutzerdefinierten Zeichen, kann man diesen Bereich als Auslagerungsspeicher für den ansteuernden Mikrocontroller benutzen. Dazu muss aber die R/W Leitung angesteuert werden.

DDRAM

Im Display Data RAM ist der Inhalt des LCDs gespeichert. Die Kodierung orientiert sich weitestgehend am ASCII Zeichensatz.

Das DDRAM hat üblicherweise mehr Speicherstellen als das Display gleichzeitig anzeigt. Durch Anwenden der Display-Shift-Befehle können die nicht sichtbaren Zeichen zur Anzeige gebracht werden.

Benachbarte Zeichen haben im DDRAM nicht zwangsweise auch aufeinanderfolgende Adressen. So ist etwa bei 1x16-Displays (1 Zeile, 16 Zeichen) oft in der Mitte des Displays ein Adresssprung von 0x07 auf 0x40; bei 2x16-Displays ist der Sprung auf 0x40 normalerweise (programmiererfreundlich) zwischen Ende der ersten und Beginn der zweiten Zeile. Näheres ist dem Datenblatt zu entnehmen.

Kommandos

HD44780 Befehlssatz

Befehl	RS	RW	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Bildschirminhalt löschen	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
Cursor auf Startpos	0	0	0	0	0	0	0	0	1	X
Modus festlegen	0	0	0	0	0	0	0	1	I/D	S
Display/Cursor	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B
Cursor/Display schieben	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	X	X
Funktionen	0	0	0	0	1	DL	N	F	X	X
CGRAM Adresse setzen	0	0	0	1	CGRAM-Adresse
DDRAM Adresse setzen	0	0	1	DDRAM-Adresse
Adresse/Status lesen	0	1	BF	CG-/DDRAM-Adresse
Daten in DDRAM/CGRAM schreiben	1	0	Daten
Daten aus DDRAM/CGRAM lesen	1	1	Daten

Kodierung der Steuerbits

Bit	0	1
I/D	Cursorposition dekrementieren	Cursorposition inkrementieren
S	Displayinhalt fest	Displayinhalt weiterschieben
D	Display aus	Display an
C	Cursor aus	Cursor an
B	Cursor blinkt nicht	Cursor blinkt
S/C	Cursor bewegen	Displayinhalt schieben
R/L	Nach links schieben	Nach rechts schieben
DL	4-Bit Interface	8-Bit Interface
N	1-zeiliges Display	2/4-zeiliges Display
F	5×7-Font	5×10-Font
BF	Kann Kommandos annehmen	Ist beschäftigt

Ansteuerung per Microcontroller

Die Ansteuerung eines HD44780-basierten Displays gestaltet sich sowohl in Bezug auf den Hardware- als auch den Softwareaufwand recht einfach. Sie eignet sich somit sehr gut als Übungsprojekt für Anfänger.

Das HD44780-Interface besteht aus acht Datenleitungen (D0-D7) sowie den drei Steuerleitungen RS (Register Select), R/W (Read/Write) und E (Enable). Die Displays werden mit 5V Betriebsspannung versorgt, die Kontrastspannung V0 bekommt man, indem man ein 10kΩ-Potentiometer zwischen VCC und GND anschließt und den mittleren Anschluss als Kontrastspannung verwendet. Bei ca. 0,5 Volt werden dann die Pixel sichtbar. Optional haben viele Displays noch eine LED-Beleuchtung eingebaut, diese kann manchmal direkt an 5V angeschlossen werden, da der Vorwiderstand auf der LCD-Platine integriert ist. Oft ist aber auch ein externer Vorwiderstand nötig! Darum vorher besser im Datenblatt nachschauen.

Möchte man IO-Pins am Mikrocontroller sparen, kann das Display im 4-Bit-Modus betrieben werden, die Dateneingänge D0 bis D3 bleiben dann offen. Durch zusätzliche Bauteile (AVR-Tutorial:_Schieberegister) kann die Zahl der benötigten Port-Pins noch weiter reduziert werden.

Beispielprogramme zur Ansteuerung findet man zuhauf im Internet, u.a. auch hier: AVR-Tutorial: LCD und AVR-GCC-Tutorial: LCD-Ansteuerung

Fertige Projekte oder Bibliotheken

• Peter Fleurys LCD library for HD44780 based LCDs
• avr-libc Demo-Projekt für stdio
• Grundlagen und Code für 8051 von Erik Buchmann
• How to control a HD44780-based Character-LCD von Peter Ouwehand. Beispiele für 8051, PIC16C54, AT90S2313
• Firma wickenhäuser 8051 Compiler und Treiber für LCDs

Sonderzeichen

\40  !	\41 "	\42 #	\43 $	\44  %	\45 &	\50 (	\51 )	\52 *	\53 Plus-Zeichen
\54 Komma	\55 Minus-Zeichen	\56 Punkt	\57 Schrägstrich	\72 Doppelpunkt	\73 Semikolon	\74 <	\75 Gleichheitszeichen	\76 >	\77  ?
\100 @	\134 eckige Klammer links	\136 eckige Klammer rechts	\137 accent circonflexe	\138 Unterstrich	\140 accent grave	\173 geschweifte Klammer links	\174 senkrechter Strich	\175 geschweifte Klammer rechts	\176 Pfeil nach rechts
\177 Pfeil nach links	\260 Minuszeichen	\333 Kastenrahmen	\337 hochgestellter Kastenrahmen(wie Potenz)	\340 gr. alpha	\341 ä	\342 ß	\343 klein epsilon	\344 µ	\350 Wurzelzeichen
\351 hoch minus 1	\353 hoch x	\356 n mit Oberstrich ( spanisch )	\357 ö	\363 Zeichen unendlich	\364 Ohm	\365 ü	\366 gr.Summe	\367 pi ( klein )	\371 u mit strich rechts unten
\375 geteilt durch	\377 alle Leuchtpunkte eingeschaltet

Benutzerdefinierte Sonderzeichen

• Benutzerspezifische Zeichen für den HD44780 mit dem Font and Bitmap Generator erstellen
• http://www.parallax.com/ProductInfo/Microcontrollers/BASICStampSoftware/LCDCharacterCreator/tabid/482/Default.aspx

Siehe auch

• AVR-GCC-Tutorial/LCD-Ansteuerung
• Erweiterte LCD-Ansteuerung
• Pseudo-Graphische LCD-Ansteuerung
• Forumsbeitrag: Ermittlung der Startadresse der einzelnen Zeilen
• Forumsbeitrag: HD44780 Extender, transparente Serialisierung der Ansteuerung im 4 oder 8 Bit Modus
• Custom Character Generator for HD44780 LCD Modules
• Online led matrix font generator with binary and hex codes for Arduino

Weblinks

• Ausführliche Beschreibung des HD44780
• Lib zur HD44780 Ansteuerung (AVR)
• Ansteuern des HD44780 mit den XC8/C18-Libraries - PIC
• TTF Matrix Pixel Font