7-Segm. LCD-Ansteuerung, 4-stelliges Einbaumodul, Attiny45

Für stromsparende Anwendungen mit numerischer Anzeige, sind LC-Anzeigen 
nach wie vor besonders geeignet. Hier wird eine statische Ansteuerung 
mit Schieberegistern gezeigt, die mit kostengünstigen, leicht 
verfügbaren Bauteilen auskommt. Die Stellenanzahl läßt sich problemlos 
erweitern, sodass auch mehrere Anzeigen von einem µC angesteuert werden 
können.

Im Gegensatz zu 7-Segment-Anzeigen mit LEDs, die statisch oder im 
Multiplex angesteuert werden können, muß bei LCDs jedes aktive Segment 
mit einer Wechselspannung (typ. 30-100Hz) bezogen auf die 'backplane' 
(BP) betrieben werden.
Jede angezeigte Stelle besteht aus acht Segmenten 'A' – 'G' und '.'. Da 
die Stromaufnahme sehr gering ist, reicht pro Stelle ein CMOS-4094 
Schieberegister. Für eine 4-stellige Anzeige braucht man somit vier 
Schieberegister. Ferner braucht man ein Steuersignal für die gemeinsame 
BP. Da der Dezimalpunkt ganz rechts keinen Sinn ergibt – in der Regel 
ist er auf der Anzeige auch garnicht ausgeführt – kann man den 8. 
Ausgang eines Schieberegisters hierfür verwenden.

Wie gesagt müssen die Segmente mit Wechselspannung bezogen auf BP 
betrieben werden. In der gezeigten Schaltung/Programm wird dies dadurch 
erreicht, dass die zugehörigen Bits im Speicher für die BP immer auf '0' 
und ein aktives Segment auf '1' gesetzt werden. Bei der Ausgabe auf die 
Schieberegister, die per Interrrupt mit 100Hz erfolgt, werden die 
auszugebenden Bytes (Digits) einmal wie abgespeichert und anschließend 
invertiert ausgebenen (EXOR mit 0xff). Dadurch wird an den aktiven 
Segmenten eine 50Hz Wechselspannung in Bezug auf BP erzeugt, die ein 
Tastverhältnis von typ. 50% aufweist. Dies ist wichtig, damit sich an 
den Segmenten kein Gleichspannungsanteil bildet, der unter 1% bleiben 
muß.

Um die Signale zur Ansteuerung gering zu halten, werden nur LCD_DATA, 
LCD_CLK und LCD_STR für die 4094 ausgegeben. Der '1' Pegel für OE wird 
aus dem zyklischen LCD_STR-Signal gewonnen und zwischengespeichert. 
Siehe Schaltplan: R1, C1, R2, D1

Auf der Platine zur Ansteuerung ist noch Platz für einen Attiny45/85, 
mit dem sich einfache Anwendungen umsetzen lassen. Mit den 'Innereien' 
des Tiny45 lassen sich zum Beispiel eine Temperaturanzeige/Überwachung 
oder – wie im angehängten Programm 'LCD_4_45.c' – ein 
Spannungs-Messmodul aufbauen. Es geht dabei nicht um 
Präzisionsmessungen, sondern um Beispiele für eigene Programme.

Es wird gezeigt, wie die LCD-Ansteuerung per Interrupt erfolgt, wie 
'int'- oder 'float'-Zahlen (int32_t x1000 skaliert auf drei 
Nachkommastellen) ausgeben werden, wie sich die Schaltung per 
3V-Kopfzelle sparsam ein/ausschalten und betreiben läßt sowie ein paar 
kleine programmtechnische Spielereien. Eine nähere Beschreibung der 
EIN-AUS-Funktion findet sich hier: 
Beitrag "EIN-AUS mit Taster per Interrupt, ATtiny25 o.ä."

Im ausgeschaltenten Zustand liegt die Stromaufnahme bei <0,3µA und im 
Betrieb bei <0,5mA.  Eine CR2032 Knopfzelle reicht für >400h 
Betriebsstunden. Die LC-Anzeige verblasst bei Vcc <= 2V; Vcc kann aber 
auch bis 5V betragen.

Der Musteraufbau (Bilder) weicht noch etwas von der endgültigen 
Schaltung ab. Falls mehr IO-Pins notwendig sind, fände ein ATtiny44 noch 
genug Platz auf der Platine. Bei Gelegenheit werde ich ggf. noch ein 
Programm für einen einfachen 4-stell. Drehzahlmesser hinzufügen.