Display LCD monocrom. Afișaj LCD grafic monocrom în circuitele microcontrolerului

Primul televizor LCD alb-negru a apărut în 1976 (Sharp) și avea un ecran de 160 × 120 pixeli. Pentru o lungă perioadă de timp, ideea de a folosi astfel de ecrane în modele de amatori a întâlnit o problemă banală - prea scumpă pentru dezvoltarea acasă. În ultimii ani, situația s-a schimbat radical, iar LCD-urile grafice monocrome GLCD (Graphic Liquid Crystal Display) au devenit puțin mai scumpe decât omologii lor alfanumeric.

Avantajele indicatorilor grafici față de cei simbolici sunt evidente, deoarece vă permit să afișați pe ecran o imagine raster bidimensională cu o imagine cu adevărat recognoscibilă. MK-urile moderne sunt suficient de rapide pentru a reda chiar și videoclipuri în flux pe ecranul LCD. Ce nu este un analog al primului televizor alb-negru într-o versiune de microcontroler de buzunar?

Dintre numeroșii parametri prin care este selectat un GLCD, tipul de controler grafic intern este important. Sistemul de comandă, interfața fizică și algoritmul software depind de el.

Există aproximativ o duzină de tipuri de controlere LSI de la diferiți producători. În comparație cu modulele LCD „alfanumerice”, GLCD are o inovație - pot exista mai multe controlere și acestea sunt completate cu un driver de segment. Se formează o pereche, care poate fi privită ca un „chipset”, prin analogie cu plăcile de bază ale computerelor personale.

În GLCD-urile comune compatibile cu sistemul de comandă al controlerului KS0108 (Samsung), chipsetul este notat cu fracția KS0107 / KS0108 sau KS0107B / KS0108B. Dezvoltatorii cu experiență știu că numele „KS0107” se referă la driverul de segment și „KS0108” se referă la controlerul principal. Uneori documentele indică doar tipul de controler KS0108, având în vedere că prezența unui cip de driver pe PCB-ul LCD este de la sine înțeles.

În fig. 2.43 prezintă o diagramă bloc a unui GLCD din standardul KS0107 / KS0108 cu un aspect de 128 × 64 pixeli. Baza este o matrice de elemente LCD, dispuse în lățime de 128 de coloane și înălțime de 64 de linii. Pentru a ilumina fiecare dintre cele 8192 de puncte ale ecranului, aveți nevoie de 192 de comutatoare cu tranzistori, care sunt situate într-un driver KS0107 și în două controlere KS0108. Fiecare controler are o memorie RAM internă cu o capacitate de 4 Kbit, precum și o logică pentru interfața cu dispozitive externe. La rândul său, driverul generează o grilă de semnale de ceas pentru întregul sistem de la oscilatorul master RC (detalii în).

Orez. 2.43. Diagrama bloc a GLCD cu organizare de 128 × 64 pixeli.

De ce GLCD are două cipuri de controler în loc de unul? Putem presupune că de dragul unificării, deoarece fiecare dintre ei este responsabil pentru propriul său cadran de 64 × 64 pixeli. Prin creșterea proporțională a numărului de cadrane, puteți obține orice dimensiune a ecranului de la 64 × 64 la 640 × 480 pixeli.

Afișajele grafice LCD au, ca atribut obligatoriu, iluminarea de fundal LED încorporată a ecranului. Culoarea sa determină fundalul imaginii. De exemplu, litere negre pe fond galben. Nu există un generator de caractere alfabetice cusute pe afișaj. Programatorul trebuie să formeze singur litere, cifre, simboluri, semne. Alfabetul poate fi orice cunoscut în lume și nu există nicio exagerare aici.

Din păcate, nu există o unificare în pinout și nume de pin, chiar și pentru GLCD-uri cu același controler. Acesta este un minus care te face să studiezi cu atenție fișele de date. Masa. 2.6, de exemplu, este colectată o colecție de desemnări de semnal găsite în GLCD, compatibile cu KS0107 / KS0108. Acordați o atenție deosebită numelui complet al afișajului. De exemplu, Winstar WG12864A are un controler KS0108, iar WinstarWG12864D este un controler T6963C, care are un sistem de comandă complet diferit. Există GLCD-uri cu alimentare redusă + 2,4 ... + 3,6 V. Se întâmplă ca lumina de fundal să fie alimentată de la +5 V, iar indicatorul de la +3 V etc.

Tabelul 2.6. Interpretarea semnalelor KS0107 / KS0108 GLCD

Circuitele electrice pentru conectarea GLCD la MK sunt similare între ele, chiar și cu diferite „chipseturi” în interior (Fig. 2.44, a ... g), dar software-ul va fi fundamental diferit. Pentru a controla luminozitatea luminii de fundal, puteți, prin analogie, să utilizați circuitele discutate anterior din Fig. 2.42, a... p.

a) schema de conectare tipică a modulului GLCD compatibil cu sistemul de comandă KS0108. Bus de date "DB0" ... "DB7" bidirecțional. Rezistorul L2 setează luminozitatea luminii de fundal. Rezistorul R1 reglează contrastul de la ecran complet deschis la complet întunecat. Tensiunea negativă la contactul „UEE” -5 ... -8 V este generată în interiorul GLCD;

b) tipul de controler este același ca în Fig. 2.44, dar pinout-ul și numele pinurilor GLCD sunt diferite. Pentru a regla contrastul, este suficient un rezistor constant R1. Rezistența acestuia este indicată în fișa tehnică. Luminozitatea luminii de fundal nu este reglabilă;

c) semnalele antifază sunt aplicate la bornele „CSl”, „CS2” ale afișajului grafic HG1 (128 × 64), adică. în fiecare moment de timp, doar unul dintre cele două cadrane de pixeli (64 × 64) este accesat. Un invertor pe un tranzistor VT1 reduce numărul de linii MK; O

Despre Fig. 2.44. Diagrame pentru conectarea modulelor LCD grafice la MK (capăt):

d) modulul GLCD HG1 are un controler intern T6963 de la Toshiba. Tensiunea negativă pentru controlul contrastului este furnizată din exterior și reglată de rezistența R2. Rezistorul R1 determină luminozitatea luminii de fundal. Dioda VD1 protejează afișajul împotriva aplicării unei tensiuni pozitive mai mare de +0,7 V la intrarea „Vo”;

e) modulul GLCD HG1 are un controler intern SED1330 de la Seiko Epson Corp. Este necesară o sursă de alimentare bipolară externă de +5 V pentru a controla contrastul;

f) circuitul echivalent al sursei de tensiune negativă GLCD. Contrastul este reglat de un rezistor variabil R4. Stabilitatea temperaturii este menținută de termistorul RK1. Rezistorul R3 linearizează caracteristica temperaturii, rezistența sa este selectată experimental;

g) Semnalul de resetare inițial pentru pinul „RES” al modulului LCD grafic HG1 nu trebuie să fie furnizat de la MK. Poate fi format dintr-un lanț extern R1, C/. Avantaj - economia liniilor de porturi MK.

Calculatoarele personale folosesc mai multe tipuri diferite de afișaje pentru a afișa text și grafică. Mai jos este clasificarea afișajelor în funcție de interfața pe care o folosesc cu computerul.

• Display compozit. Are o linie de intrare analogică. Afișajul poate fi color sau monocrom. Semnalul video intră pe afișaj în standardul NTSC (National Television System Committee). Acest standard este folosit și în televiziune. Ecranul compozit este utilizat împreună cu adaptorul video CGA.
• Ecran digital. Are de la una până la șase linii de intrare. Afișajul digital poate afișa până la 2n culori diferite, unde n este egal cu numărul de linii de intrare. Acest tip de afișaj poate fi utilizat împreună cu EGA și CGA.
• Afișaj analog RGB. Are trei linii de intrare analogice (roșu, verde și albastru). Nivelul de tensiune de pe fiecare linie este responsabil pentru intensitatea culorii corespunzătoare de pe ecran. Numărul de culori pe care le poate afișa un afișaj analogic este de fapt limitat doar de capacitățile adaptorului video. Afișajul analogic este utilizat împreună cu VGA, Super VGA și XGA.

Pentru cele mai frecvente afișaje utilizate pe computerele compatibile IBM PC / XT / AT, consultați următorul tabel:

Tabelul 2.1 Tipuri de afișare

1.1. Afișaj monocrom

Inițial, PC-ul IBM a fost fabricat cu un afișaj monocrom (MD) IBM și un adaptor video monocrom (MDA). Deși MDA nu oferă posibilitatea de a utiliza grafică și diferite culori, dar datorită rezoluției înalte - 720x350 (care este chiar mai mare decât EGA - 640x350) MDA este utilizat pe scară largă pentru aplicațiile care lucrează cu texte. Următorul pas în îmbunătățirea sistemelor video a fost crearea de către Hercules Technology, INC. adaptor video nou Hercules (Hercules), utilizat împreună cu un afișaj monocrom de la IBM (MD). Acest adaptor este compatibil MDA și oferă utilizatorului posibilitatea de a utiliza grafica.

Ecranele monocrome de la IBM și cele compatibile folosesc o rată de cadre de 50 Hz.

1.2. Afișaj color

IBM Color Display (CD - Color Display) este utilizat împreună cu un adaptor grafic color (CGA) pentru a oferi patru culori pentru grafică și opt culori pentru text. Afișajul color în sine are capacitatea de a afișa șaisprezece culori diferite. Rezoluția unui afișaj color este mai mică decât cea a unui afișaj monocrom - 640x200, iar dimensiunea caracterelor este de 8 pixeli (pixel - elementul minim al imaginii) în înălțime și 8 pixeli în lățime. Ca rezultat, se observă că personajele sunt compuse din pixeli individuali. Odată cu apariția unui afișaj color îmbunătățit, de înaltă rezoluție, acest dezavantaj a fost eliminat.

Ecranul color are o rată de cadre de 60 Hz.

1.3. Afișaj color îmbunătățit

Afișajul color îmbunătățit este proiectat pentru a fi utilizat cu adaptorul video EGA. Are o rezoluție înaltă - 640x350 și poate afișa mai multe culori (oricare 16 din 64) decât un afișaj color obișnuit. Caracterele au 8 pixeli lățime și 14 pixeli înălțime.

1.4. Afișaj color cu mai multe frecvențe

Acest afișaj are capacitatea de a funcționa la rate de cadre diferite, ceea ce îi permite să accepte moduri cu rezoluții diferite. De obicei, aceste afișaje au o rezoluție de 640x350 (care corespunde EGA) și mai mare - 640x400, 640x480, 800x600, 1024x768. Ultimele două moduri sunt implementate numai cu adaptoare video Super VGA și XGA.

Afișajul color cu mai multe frecvențe poate reproduce mai multe culori decât afișajul color îmbunătățit. În modul digital, are aceleași 64 de culori ca și ECD, iar în modul analog, poate afișa un număr aproape nelimitat de culori. Majoritatea afișajelor multifrecvență pot fi utilizate împreună cu VGA. Primele modele de afișaj multifrecvență de la NEC nu au suportat adaptorul video VGA.

1.5. Ecran VGA

Pentru adaptorul video VGA, IBM a dezvoltat un afișaj analog RGB de înaltă rezoluție și un afișaj analogic monocrom de înaltă rezoluție. Pe un afișaj monocrom, diferite culori sunt afișate în diferite nuanțe de gri. Aceste două afișaje (monocrom și color) sunt interschimbabile - aplicațiile scrise pentru un afișaj pot funcționa cu un alt afișaj.

Monitoare monocrome mult mai ieftine decât cele color, au o imagine mai clară și rezoluție mai mare, pot afișa zeci de nuanțe de culori gri, sunt mai puțin dăunătoare sănătății umane. Prin urmare, mulți programatori profesioniști le preferă.

Dintre monocrome, cele mai utilizate sunt:

● monitoare monocrome de control direct, oferind rezoluție înaltă la afișarea textului și simbolurilor pseudo-grafice, dar nu destinate formării de imagini grafice construite din pixeli individuali; lucrează împreună numai cu controlere video monocrome;

● Monitoarele monocrome compozite oferă afișare de înaltă calitate atât a informațiilor simbolice, cât și a celor grafice atunci când lucrează împreună cu un adaptor grafic color (dar, desigur, oferă o imagine monocromatică, cel mai adesea verde sau chihlimbar).

Monitoarele compozite monocrome cu o imagine alb-negru de tip „alb hârtie” (folosite adesea în sistemele de publicare desktop) au cea mai mare rezoluție cu o reproducere bună în tonuri de gri a monitoarelor folosite astăzi; rezoluția lor, atunci când lucrează împreună cu un adaptor video bun, depășește 1600 x 1200 pixeli.

Monitoare color

Un monitor CRT color folosește trei tunuri cu electroni, spre deosebire de un pistol folosit în monitoarele monocrome. Fiecare armă este responsabilă pentru una dintre cele trei culori primare: roșu (Roșu), verde (Verde)și Albastru, care sunt amestecate pentru a crea toate celelalte culori și nuanțe, până la 16 milioane de nuanțe diferite în standardul TrueColor. Fosforul unui tub colorat conține grupuri mici de puncte, fiecare dintre ele având trei tipuri de elemente (de unde și numele grupului de elemente fosforice - triade), strălucind cu aceste culori primare, iar fluxul de electroni din fiecare tun de electroni este direcționat către grupurile corespunzătoare de puncte. Astfel de monitoare sunt uneori numite monitoare RGB, după primele litere ale numelor culorilor primare care formează spectrul.

Fasciculul de electroni destinat elementelor de fosfor roșu nu trebuie să interfereze cu fosforul verde sau albastru. Pentru a realiza acest lucru

acțiune, se folosește o mască specială, a cărei structură depinde de tipul de CRT-uri de la diferiți producători, oferind discretitate (rasterizare) imaginii.

CRT-urile pot fi împărțite în două clase:

● cu dispunerea în formă de deltă a tunurilor cu electroni;

● cu un aranjament plan de tunuri de electroni.

Adesea, CRT-urile (tuburile) cu un aranjament plan de tunuri de electroni sunt numite și CRT cu autoconvergență a fasciculelor, deoarece efectul câmpului magnetic al pământului asupra fasciculelor triplanare este practic același și când poziția tubului în raport cu acest câmp este schimbat, nu sunt necesare ajustări suplimentare. Există două tipuri de măști folosite în aceste tuburi: 0 „Mască de umbră”;

● „Slot Mask”.

Masca de umbră este cel mai comun tip de mască pentru monitoarele CRT. Masca de umbră este o plasă metalică în fața ecranului din tub de sticlă cu un strat de fosfor. Găurile din plasa metalică asigură că fasciculul lovește cu precizie doar elementele fosforice necesare și numai în anumite zone. Distanța minimă dintre elementele fosforice de aceeași culoare se numește pasul punctului. Masca de umbră este folosită în multe monitoare moderne, în special Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Masca cu fantă constă din conductori metalici paraleli în fața ecranului unui tub de sticlă cu un strat de fosfor. Fantele dintre conductori asigură că fasciculul lovește cu precizie benzile de ecran necesare. Elementele de fosfor sunt dispuse în celule eliptice verticale, iar masca este formată din linii verticale. Dungile verticale sunt, de fapt, împărțite în celule eliptice care conțin grupuri de elemente fosforice în cele trei culori primare. Distanța minimă dintre două celule se numește pasul slotului. Masca cu fantă este folosită, pe lângă monitoarele NEC (dezvoltatorul acestei tehnologii), în monitoarele Panasonic PureFlat și LG Flatron.

Sony a dezvoltat tuburi plate Aperture Grill, cunoscute mai frecvent sub numele de tuburi Trinitron. Grila de deschidere este un grilaj metalic de linii verticale. În loc de celule eliptice, ecranul conține o serie de filamente formate din elemente fosforice în trei culori primare dispuse în dungi verticale. Acest sistem oferă un contrast ridicat al imaginii și o saturație bună a culorilor, care împreună oferă monitoare cu tuburi de înaltă calitate bazate pe această tehnologie. Masca folosită în tuburile de la Sony, precum și CTX, Mitsubishi, ViewSonic, este o folie subțire pe care sunt tăiate linii subțiri verticale. Se sprijină pe unul (în monitoare mari - pe mai multe) șir orizontal, a cărui umbră este vizibilă, pe ecran. Acest fir este folosit pentru a amortiza vibrațiile și se numește fir amortizor.

Distanța minimă dintre două fire de o singură culoare de pe ecran se numește pasul benzii. Conceptele introduse mai sus: „pas de punct”, „pas de fante”, „pas de bandă” pot fi asociate cu termenul general mai comun „dimensiune granulă”, discutat mai jos.

La fel de monitoare color Se folosesc și monitoare color compozite, care oferă atât culoare, cât și grafică, dar Cu rezoluție destul de scăzută.

Monitoarele RGB sunt de calitate superioara, cu rezolutie mare si grafica si detalii de culoare, au cate un fir dedicat pentru fiecare dintre semnalele de culoare principale (in compozit, toate cele trei semnale de culoare trec printr-un fir).

Monitoarele RGB funcționează împreună cu un controler grafic color. Trei tipuri de monitoare video, CD (Color Display), ECD (Enhanced CD) și PGS (Professional Graphics System), au definit standardul pentru monitoarele color în utilizare pe scară largă, dar în prezent doar acestea din urmă merită atenție.