LCD応用例 カレンダー付き時計〜外字登録を活用しよう〜

ユーザー定義文字を設定する

このLCDにはユーザーが定義した文字を格納することができます。RAMなので電源を切ったら定義データも消えてしまいますが、プログラム実行中は書き換え自由です。一度に持てる文字数は8個です。これを活用してLCD工作の応用範囲を広げましょう！ ユーザー定義文字の文字コード （図はデータシートより抜粋） 文字コード0x00〜0x07に外字が登録できます。図の赤枠（□）の範囲です。 文字コード0x00〜0x07に外字を登録すると、図の灰色枠（□）の文字コード0x08〜0x0Fの対応箇所にも反映されますが、データの読み書きともこちらの文字コードを使用する必要はありません。 16文字登録できない理由はSet CGRAM Addressコマンドの組み立てを考えていて気付きました。惜しいですが仕方ありません。 コマンドの組み立て方 コマンド RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 説明 Set CGRAM Address 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 アドレスカウンタに CGRAMアドレスをセットする Set CGRAM AddressコマンドはDB6に1が立っています。それより下位の6ビットDB5〜DB0にデータを書き込むCGRAMアドレスをセットします。 文字の大きさは5x8ドットです。1文字あたり、5bit（を1byteで表現） * 8ライン = 8byte必要です。 つまり8byte分のアドレスを指すのに3bit必要で、これをアドレスカウンタAC2〜AC0にセットします。すると残り3bit(AC5〜AC3)で文字を区別することになります。それで文字コード0x00〜0x07(3bit)として8文字が登録できる（それ以上登録できない）、ということになるようです。 初期化シーケンスのEntry Mode SetでI/Dビットに1(Increment)を設定し、それが変更されていないことを前提として、外字登録の具体的な操作は次のようになります。 まず、アドレスカウンタの上位3bit(AC5〜AC3)に文字コード0x00〜0x07をセットし、下位3bit(AC2〜AC0)は0にします。これでこの文字のデータを格納する8byte領域の先頭アドレスを指していることになります。 その後、Write Data to RAMコマンド8回で8byte（8ライン分）のデータを送出します。 Incrementの作用で1byte格納するごとにアドレスカウンタは自動的にインクリメントされます。 【例】文字コード0x02（CGRAM(3)の位置）に「月」の字形を登録してみる ライン 5x8ドット 2進数表記 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 0 □■■■■ 0b00001111 0 1 0 0 0 0 1 □■□□■ 0b00001001 0 1 0 0 0 1 2 □■■■■ 0b00001111 0 1 0 0 1 0 3 □■□□■ 0b00001001 0 1 0 0 1 1 4 □■■■■ 0b00001111 0 1 0 1 0 0 5 □■□□■ 0b00001001 0 1 0 1 0 1 6 ■□□□■ 0b00010001 0 1 0 1 1 0 7 □□□□□ 0b00000000 0 1 0 1 1 1 文字コード0x02 ライン0〜7 コマンド RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 説明 Set CGRAM Address 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 文字コード0x02のライン0のアドレス Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 ライン0（1ライン目）のデータ Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 ライン1（2ライン目）のデータ … … … … … … … … … … … … Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ライン7（8ライン目）のデータ Set CGRAM Addressコマンドに続けてWrite Data to RAMコマンドを8回実行します。 これで、lcdPutChar(0x02); などとするとLCD画面に「月」が表示されます。 初期化シーケンスのEntry Mode SetでI/Dビットに0(Decrement)を設定した、またはプログラム中で0に変更していた場合は、1ラインごとにアドレスを指定する必要があります。 コマンド RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 説明 Set CGRAM Address 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 文字コード0x02のライン0のアドレス Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 ライン0（1ライン目）のデータ Set CGRAM Address 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 文字コード0x02のライン1のアドレス Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 ライン1（2ライン目）のデータ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Set CGRAM Address 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 文字コード0x02のライン7のアドレス Write Data to RAM 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ライン7（8ライン目）のデータ 1ラインごとにSet CGRAM AddressコマンドとWrite Data to RAMコマンドをセットにして、8回実行します。 これで、lcdPutChar(0x02); などとするとLCD画面に「月」が表示されます。 Set CGRAM Addressコマンド7回分の手数が増えますが、Entry Mode SetのI/Dビットの設定に依存しないので、こちらの方法が無難だと思います。 なお、LCDのカーソル（アンダーバー）は8ライン目に表示されます。文字の最下部とカーソルが重ならないようにするには、字形データを5x7の範囲に収めます。8ライン目に字形データがあっても、カーソルが移動すれば8ライン目は自動的に現れます。

LCD応用例 カレンダー付き時計

回路図とプログラム 制御はATtiny2313（内蔵発振器 1MHz）。正確な時間は刻めませんが作例としては十分です。カレンダーは西暦／元号の切り替え対応。時計は24時間制／12時間制の切り替え対応。組み合わせで4通りの表示方法を選べます。 ※写真では「年」が微妙に間違ってますがソースは修正してあります（冷汗） プログラム ダウンロード LCDClock_v120.zip ハードについて LCDは4bitモードで使用。R/WがATtiny2313のPB5につながっていますが、プログラムでは使用していません。 VR1はLCDのコントラストを決めるボリュームで、10kないし20kΩです[*]。LCDのVo端子がGND電位で最高コントラスト（濃い）、電源電位で最低コントラスト（薄い）になります。 R1はLCDのバックライト(LED)の電流制限抵抗です。20〜100Ωで決めます（上限40mA）。 [*]…10k〜20kΩの範囲で変化させるという意味ではなく、10kΩや20kΩの半固定抵抗を使うという意味です。 ソフトについて このプログラムでは下表の外字を登録、使用しています。 文字コード0x03には曜日を示す文字が入ります。月〜日のフォントを用意し、プログラム内で適宜書き換えています。 文字コード 字形 説明 0x00 年 0x01 月 0x02 日 0x03 （曜日） 月,火,水,木,金,土,日 のどれか 0x04 平 0x05 成 0x06 A M 5x8の領域で小さく縦にAとM 0x07 P M 5x8の領域で小さく縦にPとM 日時の調整の仕方 電源投入で次のように表示されます。この状態が「表示モード」で、時計が動いています。 2000年 1月 1日(月) 　0:00:00 スイッチswL(PD0)で日時の「設定モード」に入ります。目印として「Adj.」と表示されます。 設定モード中はスイッチswL(PD0)で項目の移動、スイッチswR(PD1)で値を変更します。 設定中の項目にカーソル（アンダーバー）が表示されます。 年は西暦、時間は24時間制として調整します。 表示モード（時計動作中） ↓ ↓スイッチswLで設定モードへ移行 ↓ 「年」の十の位を設定　0〜9 ↓ 「年」の一の位を設定　0〜9 ↓ 「月」を設定　1〜12 ↓ 「日」を設定　1〜31 ↓ 「曜日」を設定　月〜日 ↓ 「時」を設定　0〜23 ↓ 「分」を設定　00〜59 ↓ 「秒」を設定　00にリセット ↓ 表示モードへ復帰（「Adj.」が消える） 調整中を示す「Adj.」の表示。 「年」の十の位にカーソルが表示されている。 年／時間制の変更の仕方 表示モードの状態（通常通り時計が動作している状態）でスイッチswR(PD1)を押すと、年、時間制の表示を変更できます。 西暦／24時間制　（初期状態） ↓ 元号／24時間制 ↓ 西暦／12時間制 ↓ 元号／12時間制 ↓ 初期状態へ戻る より正確な時計にするには AVRの内蔵発振器は正確な周波数ではありません。時計としてより正確な時間を刻むには水晶発振器をつなぎ、それに合わせてヒューズビットを書き換えてください。 1MHzの発振器であればプログラムの変更は不要です。その他の周波数の場合はlcdlib.hのF_CPUの値と、LCDClock.cの16ビットタイマーの設定を修正してください。スイッチ入力のチャタリング回避箇所の値も適当に書き換えてください。