Monohromatski LCD displej. Monohromatski grafički LCD-i u krugovima mikrokontrolera

Prvi crno-bijeli televizor sa LCD ekranom pojavio se 1976. godine (Sharp) i imao je ekran od 160 × 120 piksela. Ideja o korištenju takvih ekrana u amaterskim dizajnom dugo je vremena naišla na banalan problem - preskup je za razvoj kuće. Posljednjih godina situacija se radikalno promijenila, a jednobojni grafički LCD displeji GLCD (Graphic Liquid Crystal Display) postali su nešto skuplji od alfanumeričkih kolega.

Prednosti grafičkih indikatora u odnosu na simboličke su očigledne, jer vam omogućavaju da prikažete dvodimenzionalnu bitmap sliku sa stvarno prepoznatljivom slikom. Brzina modernog MK-a je dovoljna za reprodukciju čak i streaming videa na LCD-u. Zašto ne analog prvog crno-bijelog televizora u verziji džepnog mikrokontrolera?

Od mnogih parametara po kojima se bira GLCD, važan je tip internog grafičkog kontrolera. Komandni sistem, fizički interfejs i softverski algoritam zavise od toga.

Poznato je desetak varijanti LSI kontrolera različitih proizvođača. U poređenju sa "alfanumeričkim" LCD modulima, GLCD ima inovaciju - može biti nekoliko kontrolera i oni su dopunjeni segmentnim drajverom. Formira se par, koji se može smatrati "čipsetom", po analogiji sa matičnim pločama personalnih računara.

U uobičajenim GLCD-ovima kompatibilnim sa komandnim sistemom KS0108 kontrolera (Samsung), skup čipova je označen razlomkom KS0107/KS0108 ili KS0107B/KS0108B. Iskusni programeri znaju da se naziv "KS0107" odnosi na upravljački program segmenta, a "KS0108" na glavni kontroler. Ponekad dokumenti ukazuju samo na tip kontrolera KS0108, s obzirom na to da je prisustvo upravljačkog čipa na LCD PCB-u samo po sebi.

Na sl. 2.43 prikazuje blok dijagram GLCD standarda KS0107/KS0108 sa rasporedom od 128×64 piksela. Osnova je matrica LCD elemenata, raspoređenih po širini u 128 kolona i po visini u 64 reda. Za osvjetljavanje svake od 8192 tačke na ekranu, potrebna su vam 192 tranzistorska prekidača, koji se nalaze u jednom KS0107 drajveru i dva KS0108 kontrolera. Svaki kontroler ima internu RAM memoriju kapaciteta 4 Kbps, kao i logiku za povezivanje sa eksternim uređajima. Zauzvrat, drajver generiše mrežu signala takta za ceo sistem od glavnog RC oscilatora (detalji u).

Rice. 2.43. Strukturni dijagram GLCD sa organizacijom 128×64 piksela.

Zašto GLCD ima dva kontrolna čipa, a ne jedan? Može se pretpostaviti da u svrhu objedinjavanja, budući da je svaki od njih odgovoran za svoj kvadrant od 64 × 64 piksela. Proporcionalnim povećanjem broja kvadranata možete dobiti bilo koju veličinu ekrana od 64x64 do 640x480 piksela.

Grafički LCD displeji imaju, kao obavezan atribut, ugrađeno LED pozadinsko osvjetljenje ekrana. Njegova boja određuje pozadinu slike. Na primjer, crna slova na žutoj pozadini. Na ekranu nema spojenog generatora znakova abecede. Programer mora sam formirati slova, brojeve, simbole, znakove. Abeceda može biti bilo koja poznata na svijetu i tu nema pretjerivanja.

Unifikacija u pinoutu i nazivima pinova, nažalost, nedostaje čak i kod y GLCD-a sa istim kontrolerom. Ovo je minus koji vas tjera da pažljivo proučavate tablice podataka. U tabeli. 2.6, na primjer, prikuplja se zbirka oznaka signala pronađenih u GLCD-ovima kompatibilnim sa KS0107 / KS0108. Posebnu pažnju treba obratiti na puni naziv displeja. Na primjer, Winstar WG12864A ima KS0108 kontroler, a WinstarWG12864D ima T6963C kontroler, koji ima potpuno drugačiji sistem komandi. Postoje GLCD sa smanjenim napajanjem od +2,4 ... +3,6 V. Dešava se da se pozadinsko osvjetljenje napaja od +5 V, a indikator od +3 V itd.

Tabela 2.6. Dekodiranje GLCD signala standarda KS0107/KS0108

Električni krugovi za povezivanje GLCD-a na MK su slični jedni drugima, čak i s različitim "čipsetima" unutra (slika 2.44, a ... g), međutim, softver će biti bitno drugačiji. Za kontrolu svjetline pozadinskog osvjetljenja, po analogiji, možete koristiti prethodno razmatrana kola sa Sl. 2.42, a…str.

a) tipičan dijagram ožičenja za GLCD modul kompatibilan sa KS0108 komandnim sistemom. Sabirnica podataka "DB0" ... "DB7" je dvosmjerna. Otpornik L2 postavlja jačinu pozadinskog osvetljenja. Otpornik R1 podešava kontrast od potpuno svijetlog do potpuno tamnog ekrana. Negativan napon na “UEE” pinu -5 ... -8 V se generiše unutar GLCD;

b) Tip kontrolera je isti kao na sl. 2.44, a, ali pinout i naziv GLCD pinova se razlikuju. Za kontrolu kontrasta dovoljan je jedan konstantni otpornik R1. Njegova otpornost je navedena u tehničkom listu. Svjetlina pozadinskog osvjetljenja nije podesiva;

c) izlazi "CSl", "CS2" grafičkog displeja HG1 (128×64) primaju antifazne signale, tj. u svakom trenutku, pristupa se samo jednom od dva kvadranta piksela (64×64). Inverterski tranzistor VT1 smanjuje broj linija MK; O

O sl. 2.44. Dijagrami za povezivanje grafičkih LCD modula na MK (kraj):

d) GLCD HG1 modul ima interni kontroler T6963 kompanije Toshiba. Negativni napon za kontrolu kontrasta se napaja eksterno i podešava otpornikom R2. Otpornik R1 određuje svjetlinu pozadinskog osvjetljenja. Dioda VD1 štiti ekran od dovoda pozitivnog napona većeg od +0,7 V na “Vo” ulaz;

e) GLCD HG1 modul ima interni kontroler SED1330 kompanije Seiko Epson Corp. Kontrola kontrasta zahteva eksterno bipolarno napajanje od +5 V;

f) ekvivalentno kolo GLCD izvora negativnog napona. Kontrast se regulira promjenjivim otpornikom R4. Temperaturnu stabilnost održava termistor RK1. Otpornik R3 linearizira temperaturnu karakteristiku, njegov otpor se odabire eksperimentalno;

g) Početni signal resetovanja za "RES" izlaz HG1 LCD grafičkog modula ne treba da se napaja iz MK. Može se formirati od vanjskog lanca R1, C/. Prednost je ušteda linija MK portova.

Personalni računari koriste nekoliko različitih tipova ekrana za prikaz teksta i grafike. U nastavku slijedi klasifikacija displeja u zavisnosti od interfejsa koji koriste sa računarom.

• Kompozitni displej. Ima jednu analognu ulaznu liniju. Displej može biti u boji ili jednobojni. Video signal ulazi na ekran u skladu sa NTSC standardom (National Television System Committee). Ovaj standard se koristi i na televiziji. Kompozitni ekran se koristi u kombinaciji sa CGA video adapterom.
• Digitalni displej. Ima od jedne do šest ulaznih linija. Digitalni ekran može prikazati do 2n različite boje, gdje je n jednako broju ulaznih linija. Ovaj tip displeja se može koristiti sa EGA i CGA.
• Analogni RGB displej. Ima tri analogne ulazne linije (kontroliraju crvene, zelene i plave boje). Nivo napona na svakoj liniji odgovoran je za intenzitet odgovarajuće boje na ekranu. Broj boja koje analogni ekran može prikazati zapravo je ograničen samo mogućnostima video adaptera. Analogni ekran je zajednički sa VGA, Super VGA i XGA.

Parametri za najčešće ekrane koji se koriste na računalima kompatibilnim s IBM PC/XT/AT prikazani su u sljedećoj tabeli:

Tabela 2.1 Tipovi prikaza

1.1. Monohromatski displej

Originalni IBM PC dolazi sa IBM monohromatskim ekranom (MD) i monohromatskim video adapterom (MDA). Iako MDA ne pruža mogućnost korištenja grafike i različitih boja, ali zbog visoke rezolucije - 720x350 (koja je čak i veća nego što EGA pruža - 640x350), MDA se široko koristi za aplikacije koje rade s tekstovima. Sljedeći korak u poboljšanju video sistema bilo je stvaranje od strane Hercules Technology, INC. novi video adapter Hercules (Hercules), koji se koristi u kombinaciji sa monohromatskim ekranom iz IBM-a (MD). Ovaj adapter je kompatibilan sa MDA i pruža korisniku mogućnost korištenja grafike.

IBM monohromatski ekran i kompatibilni uređaji koriste frekvenciju kadrova od 50Hz.

1.2. Prikaz u boji

IBM ekran u boji (CD - Color Display) koristi se zajedno sa grafičkim adapterom u boji (CGA) i pruža četiri boje za grafiku i osam boja za tekst. Sam ekran u boji ima mogućnost prikaza šesnaest različitih boja. Rezolucija displeja u boji je manja od one monohromatskog - 640x200, a veličina znakova je 8 piksela (piksel je minimalni element slike) po visini i 8 piksela u širini. Kao rezultat toga, primjetno je da se znakovi sastoje od pojedinačnih piksela. Pojavom poboljšanog displeja u boji sa višom rezolucijom, ovaj nedostatak je eliminisan.

Ekran u boji ima frekvenciju kadrova od 60Hz.

1.3. Poboljšan displej u boji

Poboljšani ekran u boji dizajniran je za upotrebu sa EGA video adapterom. Ima veću rezoluciju - 640x350 i može prikazati više boja (bilo koje 16 od 64) od konvencionalnog displeja u boji. Simboli su 8 piksela široki i 14 piksela visoki.

1.4. Višefrekventni displej u boji

Ovaj ekran ima mogućnost rada sa različitim brzinama kadrova, što vam omogućava da podržavate režime sa različitim rezolucijama. Tipično, ovi ekrani imaju rezoluciju od 640x350 (što odgovara EGA) i više - 640x400, 640x480, 800x600, 1024x768. Posljednja dva načina rada implementiraju samo Super VGA i XGA video adapteri.

Višefrekventni displej u boji može da reprodukuje više boja od poboljšanog displeja u boji. Kada radi u digitalnom režimu, ima iste 64 boje kao i ECD, a kada radi u analognom režimu, može prikazati gotovo neograničen broj boja. Većina multifrekventnih displeja može se koristiti sa VGA. Prvi NEC modeli sa višefrekventnim ekranom nisu podržavali VGA video adapter.

1.5. VGA ekran

Za VGA video adapter, IBM je razvio RGB analogni displej visoke rezolucije kao i monohromatski analogni displej visoke rezolucije. Na monohromatskom displeju različite boje su predstavljene različitim nijansama sive. Ova dva displeja (jednobojni i u boji) su zamenljivi - aplikacije napisane za jedan od ekrana mogu da rade sa drugim ekranom.

Monohromni monitori mnogo su jeftiniji od onih u boji, imaju jasniju sliku i veću rezoluciju, omogućavaju prikazivanje desetina nijansi sive i manje su štetni po ljudsko zdravlje. Stoga ih mnogi profesionalni programeri preferiraju.

Među monohromatskim najčešće korištenim:

● monohromatski monitori sa direktnom kontrolom koji daju visoku rezoluciju pri prikazivanju teksta i pseudografskih znakova, ali nisu namenjeni za formiranje grafičkih slika izgrađenih od pojedinačnih piksela; rade zajedno samo sa monohromatskim video kontrolerima;

● Kompozitni monohromatski monitori obezbeđuju visokokvalitetan prikaz i karakternih i grafičkih informacija kada rade zajedno sa grafičkim adapterom u boji (ali, naravno, proizvode jednobojnu, najčešće zelenu ili žutu sliku).

Najveća rezolucija sa dobrim polutonovima od trenutno korišćenih monitora su monohromatski kompozitni monitori sa crno-belom slikom tipa „papirno beli” (često se koriste u sistemima za desktop izdavaštvo); njihova rezolucija, u kombinaciji sa dobrim video adapterom, prelazi 1600 x 1200 piksela.

Monitori u boji

CRT monitor u boji koristi tri elektronska pištolja, za razliku od jednog pištolja koji se koristi u monohromatskim monitorima. Svaki top je odgovoran za jednu od tri osnovne boje: crvenu (crveno) zeleno (zeleno) i plava (Plava), miješanjem kojih nastaju sve ostale boje i nijanse boja, do 16 miliona različitih nijansi koje osigurava standard TrueColor. Fosfor obojene cijevi sadrži male grupe tačaka, od kojih svaka sadrži tri vrste elemenata (otuda naziv grupe fosfornih elemenata - trijade), svijetleći ovim primarnim bojama, a tok elektrona iz svakog elektronskog topa usmjeren je na odgovarajuće grupe tačaka. Takvi monitori se ponekad nazivaju RGB monitorima, nakon prvih slova naziva primarnih boja koje čine spektar.

Elektronski snop namijenjen crvenim fosfornim elementima ne smije utjecati na zeleni ili plavi fosfor. Da bi se to postiglo

akcije, koristi se posebna maska, čija struktura ovisi o vrsti kineskopa različitih proizvođača, čime se osigurava diskretnost (raster) slike.

CRT se može podijeliti u dvije klase:

●sa rasporedom elektronskih topova u obliku delte;

● sa planarnim rasporedom elektronskih topova.

Često se CRT (cijev) s planarnim rasporedom elektronskih topova naziva i CRT sa samokonvergirajućim snopovima, budući da je učinak Zemljinog magnetskog polja na triplanarni snop gotovo isti, a pri promjeni položaja cijevi u odnosu na ovo polje nisu potrebna dodatna podešavanja. Ovi uređaji koriste dvije vrste maski: 0 “Shadow Mask”;

● "Slot Mask" (maska ​​proreza).

Maska za senke je najčešći tip maske za CRT monitore. Maska za senke je metalna mreža ispred ekrana staklene cijevi sa slojem fosfora. Rupe u metalnoj mreži osiguravaju da snop pogađa samo potrebne fosforne elemente i to samo u određenim područjima. Minimalna udaljenost između fosfornih elemenata iste boje naziva se korak tačke. Maska senke se koristi u mnogim modernim monitorima, posebno Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Prorezna maska ​​se sastoji od paralelnih metalnih provodnika ispred ekrana staklene cijevi sa slojem fosfora. Zazori između provodnika osiguravaju da snop tačno pogodi potrebne trake ekrana. Fosforni elementi se nalaze u vertikalnim eliptičnim ćelijama, a maska ​​je napravljena od vertikalnih linija. Vertikalne pruge su, zapravo, podijeljene na eliptične ćelije koje sadrže grupe fosfornih elemenata u tri osnovne boje. Minimalna udaljenost između dvije ćelije naziva se korak utora. Prorezana maska ​​se koristi, pored NEC monitora (programer ove tehnologije), u Panasonic PureFlat monitorima sa ravnim ekranom i LG Flatron monitorima sa ravnim ekranom.

Sony je razvio ravne Aperture Grill cijevi, poznatije kao Trinitron cijevi. Rešetka otvora blende je metalna mreža vertikalnih linija. Umjesto eliptičnih ćelija, ekran sadrži niz filamenata koji se sastoje od fosfornih elemenata u tri osnovne boje raspoređenih u vertikalne pruge. Ovaj sistem obezbeđuje visok kontrast slike i dobru zasićenost boja, što zajedno obezbeđuje monitore visokog kvaliteta sa cevima zasnovanim na ovoj tehnologiji. Maska koja se koristi u Sony telefonima, kao i CTX, Mitsubishi, ViewSonic, je tanka folija na kojoj su isečene tanke vertikalne linije. Počiva na jednoj (kod velikih monitora - na nekoliko) horizontalnoj žici, čija je sjena vidljiva na ekranu. Ova žica se koristi za prigušivanje vibracija i naziva se prigušni (stabilizujući) navoj (prigušna žica).

Minimalna udaljenost između dvije jednobojne niti na ekranu naziva se korak trake. Koncepti koji su uvedeni gore: "tačkasti korak", "nagib ureza", "nagib trake" mogu se povezati sa uobičajenijim općim pojmom "veličina zrna", o kojem se govori u nastavku.

As monitori u boji Također se koriste kompozitni monitori u boji koji pružaju i boju i grafiku, ali With prilično niska rezolucija.

RGB monitori su kvalitetnijeg kvaliteta, imaju grafiku visoke rezolucije i detalje u boji, imaju svoju žicu za svaki od glavnih signala u boji (kod kompozitnih sva tri signala u boji prolaze kroz jednu žicu).

RGB monitori rade u sprezi sa grafičkim kontrolerom u boji. Tri vrste video monitora, CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) i PGS (Professional Graphics System), definisale su standard za monitore u boji u širokoj upotrebi, ali samo poslednji od njih danas zaslužuju pažnju.