[HowTo] Wireless/USB LCD

Inleiding

De afgelopen zomervakantie heb ik mezelf bezig gehouden met het ontwerpen en bouwen van een draadloos karakter LCD voor mijn pc. In tussentijd zijn er hier op GoT een aantal topics voorbij gekomen over hetzelfde onderwerp, maar telkens zonder concrete resultaten, dus vandaar deze howto.

Wat heb je dan precies gedaan?

Voor dit project heb ik een eenvoudig 4x20 karakter LCD gebruikt, met HD44780 controller. Het display wordt aangestuurd door een PIC16F628A. De zender is ook rondom de 16F628 opgebouwd en wordt doormiddel van een CP2102 op de USB poort aangesloten. Voor de gegevensoverdracht gebruikt ik twee radiomodules van velleman (die had ik nog liggen van mijn profielwerkstuk van vorig jaar). De zender wordt gevoed door de USB poort en het LCD door drie AA batterijen van 600mAh (NiCd). Op de printplaat van de LCD controller heb ik ook een batterij oplader en een DC-DC converter opgenomen. De lader is gebaseerd op de Max713 en kan tijdens het laden van de batterijen ook het LCD en de controller voeden. De converter bestaat uit een Max682 en wat condensators, deze zorgt er voor dat de spanning van de batterijen en de lader (3,0 tot 5,5V) wordt omgezet in een constante 5V spanning. Het geheel heb ik ingebouwd in een zelfgemaakte behuizing van 1,0mm styreenplaat. Met een beetje polyesterplamuur en verf ziet dat er zo uit:

Plaatje op imageshack (popups!)

Omdat de CP2102 een virtuele COM-poort aanmaakt op de computer, heb ik de PIC software zo geschreven dat het LCD commando's accepteert die eigenlijk bedoeld zijn voor CF634 LCD's van CrystalFontz, die op de seriële poort worden aangesloten. Hierdoor hoefde ik zelf geen software meer te schrijven voor de pc, omdat de CF634 al door veel bestaande programma's wordt ondersteund. Bovendien kon ik zo mooi gebruik maken van de CrystalFontz functie om het backlight via de pc te regelen in plaats van met een potmeter.

Schema's en ontwerp (batterijlader)

Ik heb de schema's voor de zender en ontvanger/controller in een aantal losse stukken opgedeeld, dat leek me iets duidelijker dan één groot schema met alles door elkaar. Ik begin met het schema van de batterijlader:

Wanneer er een gelijkspanning van 7,5 tot 15V op deze schakeling wordt aangesloten, zal de Max713 de batterijen op gaan laden met een stroom van ongeveer 250mA. Het laden stopt automatisch na 3 uur, of eerder als de batterijen sneller vol zijn. Voor een duidelijke uitleg van de werking van deze schakeling kan je in de datasheet van de Max713 kijken. De "3 - 5,5V" pijl geeft de aansluiting met de converter aan (zie ook hieronder). De potmeter R7 moet zo afgesteld worden dat er op de VLIMIT pin 1,8V komt de staan, hierdoor word de maximale ouput van de lader 3x 1,8 = 5,4V. Dit is nodig om de converter te beschermen, want die kan maximaal 5,5V aan. R1 - 68kΩ R2 - 22kΩ R3 - 1Ω R4 - 150Ω R5 - 220Ω* R6 - 470Ω R7 - 10kΩ potmeter C1 - 10nF C2 - 1μF C3 - 10μF C4 - 10μF C5 - 10nF D1 - 1N4007** D2 - LED T1 - BD682*** G1 - Serieschakeling van drie oplaadbare 1,2V NiCd batterijen IC1 - Max713 * Dit is een voorschakelweerstand voor D2, berekend op 20mA bij 7,5V, ik gebruik zelf namelijk een 7,5V adapter om de batterijen te laden. Bij een adapter met hoger voltage of bij lagere stroom door de LED moet een grotere weerstand worden gebruikt. ** 1N4001 kan ook gebruikt worden. *** 2N6109 of andere transistor met vergelijkbare specificaties kan ook.

Schema's en ontwerp (DC-DC converter)

Deze dc-dc converter zal van de batterij spanning van ongeveer 3,5V of de laadspanning van maximaal 5,4V een stabiele 5V maken voor het LCD en de controller. Als de batterijspanning onder de 3V is gedaald werkt de converter niet goed meer en zul je de batterijen opnieuw moeten opladen. R10 - 100kΩ C6 - 1μF C7 - 470nF C8 - 4,7μF IC3 - Max682

Schema's en ontwerp (LCD controller)

Dit is de manier waarop ik de LCD controller heb aangesloten, het lijkt misschien wat onlogisch en rommelig, maar zo kwam het op de printplaat het beste uit. De pinout van het lcd is de "standaard" HD44780 pinout, omdat er soms afwijkende vormen voorkomen geef ik hem er voor de zekerheid even bij: 1 - GND 2 - VCC 3 - VLC 4 - RS 5 - R/W 6 - EN 7 - DB0 (niet aangesloten) 8 - DB1 (niet aangesloten) 9 - DB2 (niet aangesloten) 10 - DB3 (niet aangesloten) 11 - DB4 12 - DB5 13 - DB6 14 - DB7 15 - Backlight + 16 - Backlight - En de onderdelen nog even: R8 - 10kΩ R9 - 100Ω T2 - BC847* IC2 - PIC16F628A *BC547 of iets vergelijkbaars kan natuurlijk ook

Schema's en ontwerp (Ontvanger)

De ontvanger heb ik even apart van de controller genomen, ook al is het eigenlijk maar een klein onderdeeltje. Dat doe ik, omdat ik aanvankelijk wat problemen had om de ontvanger werkend te krijgen in combinatie met de Max682 als voeding. De Max682 schakelt op ongeveer 1MHz en dat gaf nogal wat storing in de ontvangst, om dit op te lossen heb ik de condensators C9 en C10 toegevoegd. Als je geen schakelende voeding, zoals de Max682, gaat gebruiken kan je deze condensators weglaten. Pinout van de ontvanger: 1 - GND 2 - Digital Out 3 - Analog Out 4 - VCC 5 - VCC 6 - GND 7 - GND 8 - Antenna C9 - 3300μF C10 - 22nF RX1 - Velleman RX433

Schema's en ontwerp (Zender)

Mensen die bekend zijn met de USB - UART IC's van FTDI zien nu misschien waarom ik voor de wat ongebruikelijkere CP2102 heb gekozen, namelijk vanwege de eenvoudige aansluiting en het kleine aantal externe componenten. Het enige nadeel was dat 'ie in een behuizing zat van 5x5mm . R11 - 4,7kΩ C11 - 100nF C12 - 1μF IC4 - CP2102 En dan de zender zelf. De PIC16F628A is eigenlijk overkill, maar daar had ik er nou eenmaal nog een boel van liggen, bovendien hebben ze onboard UART, wat weer scheelt in het programmeerwerk (ben natuurlijk lui )

R12 - 10kΩ IC5 - PIC16F628A TX1 - Velleman TX433N Als je geen zin hebt om een CP2102 in MLP-28 package te solderen, kan je natuurlijk ook een FTDI chip gebruiken voor USB, of een Max232 / Max233 voor seriëel.

LCD rechtstreeks op USB poort (niet draadloos)

Met dit schema kan je een HD44780 LCD rechtstreeks op de USB poort aansluiten, met een kabel dus. Je hebt ook hier een USB - UART converter voor nodig, je kunt daarvoor hetzelfde schema als wat hierboven staat gebruiken (met de de CP2102). Aansluiten met op de COM poort met een Max233 of Max232 kan ook, maar dan moet je nog wel ergens 5V vandaan zien te halen. De PIC code voor deze schakeling is, net als de draadloze versie, compatible met de CF-634, met als enige verschil dat deze schakeling op 9600baud werkt, en de draadloze op 2400baud. R13 - 100Ω R14 - 10kΩ IC6 - PIC16F628A T3 - BC547 of vergelijkbaar

Nog een paar foto's

Plaatje op imageshack (popups!) Plaatje op imageshack (popups!) Plaatje op imageshack (popups!) Plaatje op imageshack (popups!) Plaatje op imageshack (popups!) Plaatje op imageshack (popups!)

PIC Software

De software voor de PIC's kan je hier vinden: Zender, ASM file Zender, HEX file Controller / ontvanger, ASM file Controller / ontvanger, HEX file Seriëel LCD (niet draadloos), ASM file Seriëel LCD (niet draadloos), HEX file

Datasheets

Max713 datasheet Max682 datasheet Max232/233 datasheet PIC16F628A datasheet RX433 datasheet TX433N datasheet CP2102 datasheet

Disclaimer

Ik ben niet verantwoordelijk voor opgeblazen LCD's, USB poorten, batterijen of wat voor mislukkingen dan ook. De info in dit topic is naar mijn weten correct, maar er kan natuurlijk ergens een foutje ingeslopen zijn. Voor zo ver ik kan beoordelen is dit project redelijk ingewikkeld, maar met een beetje elektronica kennis moet er wel uit te komen zijn . Heb je echter geen idee waar het allemaal over gaat, kan je dit denk ik beter laten zitten, de kans dat je een LCD sloopt of dat er vuurwerk uit je batterijen komt wordt dan redelijk groot . Ik hoop dat het een beetje een duidelijk verhaal was, veel plezier er mee

LWY wijzigde dit bericht 02-01-2006 17:56 (23%)

Hoe uber dit moet ik maken!

Oew is echt heel vet

Nice, mooie documentatie van je project Handel je trouwens fouten in de wireless verbinding nog af door middel van een crc of checksum of parity ofzo, of doet het display na een tig meter gewoon raar?

Nee, display gaat gewoon raar doen op een bepaalde afstand, mijn pc en de zender staan op zolder, het display werkt beneden in de woonkamer nog prima. Pas in de tuin begint 'ie bagger te ontvangen. Aangezien het ding normaal maar een paar meter van mijn computer staat is dat dus goed genoeg .

Leuke modules, maar waar heb je ze voor welke prijs gehaald?

Erg mooi gemaakt

Handig als mailchecker of tweakers headline tracker voor de tv / op de wc.

Wel jammer dat je geen verbinding terug naar je pc hebt dan zou je er mooie wireless winamp controller oed van kunnen maken.

quote:

Parcye schreef op donderdag 13 oktober 2005 @ 23:45:
Leuke modules, maar waar heb je ze voor welke prijs gehaald?

Het gaat hier om de TLP434A en de RLP434A, onder andere verkrijgbaar bij futurlec.com.

Verder, aardige howto inderdaad . Ook leuk dat je eindelijk een fatsoenlijke batterij-lader gefixed hebt adv zo'n ic'tje.

quote:

DiLDoG schreef op vrijdag 14 oktober 2005 @ 00:06:
Wel jammer dat je geen verbinding terug naar je pc hebt dan zou je er mooie wireless winamp controller oed van kunnen maken.

Het probleem is dat txrx modules idioot duur zijn en het afaik onmogelijk is de goedkope [TR]LP434A op een andere frequentie te laten werken, waardoor je protocol-wise allerlei vage dingen zult moeten implementeren om het 2-way communicatie op te zetten.

Nog een vraagje btw: hoe lang gaan de batterijen mee?

Emiel wijzigde dit bericht 14-10-2005 00:48 (42%)

quote:

Emiel schreef op vrijdag 14 oktober 2005 @ 00:44:
Het probleem is dat txrx modules idioot duur zijn en het afaik onmogelijk is de goedkope [TR]LP434A op een andere frequentie te laten werken, waardoor je protocol-wise allerlei vage dingen zult moeten implementeren om het 2-way communicatie op te zetten.

mwa protocol is toch niet zo hele lastig? gewoon pc als master laten werken, knoppen uitlees commando sturen, gedurende xx ms niets zenden en rx uitlezen. en dat blijven herhalen zolang er niets naar lcd gezonden hoeft te worden.

quote:

DiLDoG schreef op vrijdag 14 oktober 2005 @ 01:57:
mwa protocol is toch niet zo hele lastig? gewoon pc als master laten werken, knoppen uitlees commando sturen, gedurende xx ms niets zenden en rx uitlezen. en dat blijven herhalen zolang er niets naar lcd gezonden hoeft te worden.

Daar heb ik ook aan nog gedacht en op zich is het wel mogelijk, maar niet als je dat met deze zelfde modules wilt doen. De ontvanger heeft namelijk even tijd nodig om zich te oriënteren op de zender, dus elke keer dat je van TX/RX paar wisselt, verlies je een paar milliseconden. Bovendien werkt de ontvanger maar op maximaal 4800baud en daar blijft vervolgens nog maar de helft van over door het protocol wat ik heb gebruikt, dus kom je op effectief 2400baud uit. Voor een-weg communicatie nog wel snel genoeg, maar voor twee-weg wordt het erg krap, zeker als je steeds een paar ms kwijt bent met wisselen van TX/RX.

@ Emiel:
Hoe lang de batterijen mee gaan hangt af van hoe fel je het backlight instelt. Op 100% gaan ze ongeveer 5 uur mee en op 20% zo'n 8 uur (20% is de laagst mogelijke stand, omdat je op dit soort lcd's niks meer kunt zien zonder fatsoenlijke backlight). Dus niet echt lang, maar het zijn dan ook maar 600mAh batterijen .

Uniek projectje . Kan hij de winamp spectrum een beetje op snelheid weergeven?

Heel vet misschien iets om op te sturen naar het beste idee van nederland? (komt altijd op veronica)
Lijkt me een vette uitvinding. en bestaat geloof ik ook nog niet.. je zou het bijv ook anders kunnen gebruiken.. bijv voor vliegtuig maatschapijen als je bij een bepaalde gate werkt dat je alle vlucht informatie op een zat LCD scherm krijgt bijv.. of beter gezegt voor bijv een terras in de zomer

je ziet gewoon wat de status van jouw biertje of colatje is
"bestelt:
Cola € 1,40
Bier € 1,00
Totaal: € 2.40

Zijn natuurlijk geen realistische bedragen maar als je er dan nog een functie aan toevoegt dat je ook kan terug sturen zou je een afreken knop kunenn maken waardoor mensen laten zien ik iwl graag betalen via een systeem dat binnendraait zien ze aan de kassa welke tafel wil betalen (is handig met drukke terassen)

Ik geef maar een ideetje hoor ik hoor het wel

quote:

MusiQ schreef op vrijdag 14 oktober 2005 @ 12:32:
Heel vet misschien iets om op te sturen naar het beste idee van nederland? (komt altijd op veronica)
Lijkt me een vette uitvinding. en bestaat geloof ik ook nog niet.. je zou het bijv ook anders kunnen gebruiken.. bijv voor vliegtuig maatschapijen als je bij een bepaalde gate werkt dat je alle vlucht informatie op een zat LCD scherm krijgt bijv.. of beter gezegt voor bijv een terras in de zomer

je ziet gewoon wat de status van jouw biertje of colatje is
"bestelt:
Cola € 1,40
Bier € 1,00
Totaal: € 2.40

Zijn natuurlijk geen realistische bedragen maar als je er dan nog een functie aan toevoegt dat je ook kan terug sturen zou je een afreken knop kunenn maken waardoor mensen laten zien ik iwl graag betalen via een systeem dat binnendraait zien ze aan de kassa welke tafel wil betalen (is handig met drukke terassen)

Ik geef maar een ideetje hoor ik hoor het wel

Right, net of dat nog niet bestaat Voor zoiets wil je eerder WLAN of iets anders betrouwbaars gebruiken.

Damn zo'n display moet ik ook maar eens ff iemand gaan vragen of die dat voor mij kan fixxen als ik onderdelen regel, kan zelf niet zo goed solderen


electronica kennis is ook best ver te zoeken bij mij helaas

woest85 wijzigde dit bericht 14-10-2005 15:16 (20%)

Lang geleden dat er zó een goed project is langsgeweest in CME! Hulde

* dreamscape baalt enorm dat zijn soldeerkunsten niet zo geweldig zijn.

Het is echt een ontzettend gaaf ding. Is ook precies wat ik thuis nog nodig heb...

Heel gaaf!

Ik voel een IA aankomen

Als topic starter het goed vind, mag dat en dat we dan kleine AVR's gebruiken en er een kit van maken?

LED-Maniak wijzigde dit bericht 14-10-2005 17:22 (8%)

quote:

LED-Maniak schreef op vrijdag 14 oktober 2005 @ 17:22:
Heel gaaf!

Ik voel een IA aankomen

Als topic starter het goed vind, mag dat en dat we dan kleine AVR's gebruiken en er een kit van maken?

Als er voldoende animo voor is, wil ik best meewerken aan een IA. Mail me anders maar even wat je precies in gedachte hebt (mail / msn staat in profiel).

@ Coorz:
Winamp spectrum analyzer had ik nog niet geprobeerd eigenlijk, dus ik heb even Smartie met de spectrum analyzer plugin gedownload. Werkte helaas niet helemaal soepel, al maakt dat voor mij niet zo veel uit, ik gebruik die analyzer toch niet (wat natuurlijk niet wegneemt dat anderen het wel een probleem kunnen vinden). Het is natuurlijk simpel op te lossen met snellere radiomodules, maar die heb ik niet op het moment.

Echt heel gaaf hoor !

Een IA lijkt mij een uitstekend idee !

Wat mij handig lijkt is als je ook de mogelijkheid hebt om er een adapter op aan te sluiten, i.p.v. batterijen.

Ik ben niet zo into LCD's, maar zou je een melding kunnen weergeven dat je nieuwe mail hebt + de afzender erbij ?

quote:

Dutch_guy schreef op zaterdag 15 oktober 2005 @ 12:56:
Wat mij handig lijkt is als je ook de mogelijkheid hebt om er een adapter op aan te sluiten, i.p.v. batterijen.

Als je er toch een adapter op wilt aansluiten kan je net zo goed een niet-draadloze LCD maken, ben je een stuk goedkoper uit

quote:

Reinier schreef op zaterdag 15 oktober 2005 @ 13:05:
[...]

Als je er toch een adapter op wilt aansluiten kan je net zo goed een niet-draadloze LCD maken, ben je een stuk goedkoper uit

Neeh, want dat kan natuurlijk niet 10 meter van de computer tenzij je een heel lange bandkabel usb kabel gebruikt!

LED-Maniak wijzigde dit bericht 15-10-2005 13:07 (3%)

Cool project, alleen jammer dat je DC-DC converter (MAX 682) bijzonder slecht leverbaar is.
Elektuur heeft dat ding ook een aantal keren gebruikt, maar daar zijn ze snel mee opgehouden toen ze klachten kregen.

quote:

LED-Maniak schreef op zaterdag 15 oktober 2005 @ 13:06:
[...]


Neeh, want dat kan natuurlijk niet 10 meter van de computer tenzij je een heel lange bandkabel usb kabel gebruikt!

Oja Stond ik even niet bij stil.
Ik vind het een erg leuke howto en ik zou ook zeker geïnteresseerd zijn in een IA, al zou ik er zelf een (LCD-compatible) VFD instoppen.

Is dit ook te gebruiken in combinatie met een DataVision Grafisch LCD met t6963c controller? Dat zou helemaal strak zijn

quote:

Kaj. schreef op zaterdag 15 oktober 2005 @ 13:08:
Cool project, alleen jammer dat je DC-DC converter (MAX 682) bijzonder slecht leverbaar is.
Elektuur heeft dat ding ook een aantal keren gebruikt, maar daar zijn ze snel mee opgehouden toen ze klachten kregen.

Ik had 'em gewoon gesampled

quote:

Xato schreef op zaterdag 15 oktober 2005 @ 13:24:
Is dit ook te gebruiken in combinatie met een DataVision Grafisch LCD met t6963c controller? Dat zou helemaal strak zijn

Ik weet niet of 2400baud snel genoeg gaat zijn voor een grafisch LCD en voor een andere controller dan HD44780 moet je natuurlijk het schema + PIC code aanpassen, maar in principe kan het.

Nog even over dat verhaal van die adapter: met dit schema kan je ook een adapter aansluiten, eigenlijk bedoeld om de batterijen te laden, maar die adapter voedt tijdens het laden (via de Max713) ook de rest van de schakeling. Als je de batterijen er uit haalt / weg laat werkt dat nog steeds.
Maar goed, als je dan toch met een adapter bezig gaat kan je net zo goed een USB kabel aan je LCD maken, heb je geen gedoe meer met voeding, want je kan gewoon de 5V van de USB poort gebruiken. En je kan dan ook je data een stuk sneller versturen, waardoor bijvoorbeeld die spectrum analyzer van Winamp wel goed werkt. PIC code daarvoor heb ik zo liggen, dus als er behoefte aan is kan ik die ook nog wel even posten met schema er bij.