Ekran LCD monokrom. LCD-të grafike monokrome në qarqet e mikrokontrolluesve

Televizori i parë bardh e zi me një ekran LCD u shfaq në vitin 1976 (Sharp) dhe kishte një ekran prej 160 × 120 piksele. Ideja e përdorimit të ekraneve të tilla në dizajne amatore për një kohë të gjatë hasi në një problem banal - është shumë i shtrenjtë për zhvillimin e shtëpisë. Vitet e fundit, situata ka ndryshuar rrënjësisht dhe ekranet monokrome grafike LCD GLCD (Ekran Graphic Liquid Crystal) janë bërë pak më të shtrenjtë se homologët alfanumerik.

Përparësitë e treguesve grafikë ndaj treguesve simbolikë janë të dukshme, sepse ata ju lejojnë të shfaqni një imazh bitmap dydimensional me një imazh vërtet të dallueshëm. Shpejtësia e MK-së moderne është e mjaftueshme për të luajtur edhe video streaming në LCD. Pse jo një analog i televizorit të parë bardh e zi në një version mikrokontrollues xhepi?

Nga shumë parametra me të cilët zgjidhet GLCD, lloji i kontrolluesit të brendshëm grafik është i rëndësishëm. Sistemi i komandës, ndërfaqja fizike dhe algoritmi i softuerit varen prej tij.

Janë të njohura rreth një duzinë lloje të kontrollorëve LSI nga prodhues të ndryshëm. Krahasuar me modulet LCD "alfanumerike", GLCD ka një risi - mund të ketë disa kontrollues dhe ato plotësohen nga një drejtues segmenti. Formohet një çift, i cili mund të konsiderohet si një "chipset", në analogji me pllakat amë të kompjuterëve personalë.

Në GLCD-të e zakonshme të pajtueshme me sistemin e komandës së kontrolluesit KS0108 (Samsung), çipa shënohet me fraksionin KS0107/KS0108 ose KS0107B/KS0108B. Zhvilluesit me përvojë e dinë që emri "KS0107" i referohet drejtuesit të segmentit, dhe "KS0108" i referohet kontrolluesit kryesor. Ndonjëherë dokumentet tregojnë vetëm llojin e kontrolluesit KS0108, duke pasur parasysh që prania e një çipi drejtues në PCB LCD është një çështje e qartë.

Në Fig. 2.43 tregon një diagram bllok të një GLCD të standardit KS0107/KS0108 me një plan urbanistik 128×64 pixel. Baza është një matricë e elementeve LCD, të rregulluar në gjerësi në 128 kolona dhe në lartësi në 64 rreshta. Për të ndriçuar secilën nga 8192 pikat e ekranit, ju nevojiten 192 çelësa transistor, të cilët janë të vendosur në një drejtues KS0107 dhe dy kontrollues KS0108. Çdo kontrollues ka një RAM të brendshëm me kapacitet 4 Kbps, si dhe logjikë për ndërlidhje me pajisjet e jashtme. Nga ana tjetër, drejtuesi gjeneron një rrjet sinjalesh të orës për të gjithë sistemin nga oshilatori kryesor RC (detajet në).

Oriz. 2.43. Diagrami strukturor i GLCD me organizim 128×64 piksele.

Pse GLCD ka dy çipa kontrollues dhe jo një? Mund të supozohet se për qëllime bashkimi, pasi secila prej tyre është përgjegjëse për kuadrantin e vet prej 64 × 64 piksele. Duke rritur proporcionalisht numrin e kuadranteve, mund të merrni çdo madhësi ekrani nga 64x64 në 640x480 piksele.

Ekranet grafike LCD kanë, si një atribut të detyrueshëm, një ndriçim të integruar të ekranit LED. Ngjyra e saj përcakton sfondin e figurës. Për shembull, shkronja të zeza në një sfond të verdhë. Nuk ka gjenerator të karaktereve të qepura të alfabetit në ekran. Programuesi duhet të formojë vetë shkronja, numra, simbole, shenja. Alfabeti mund të jetë çdo i njohur në botë, dhe këtu nuk ka ekzagjerim.

Unifikimi në emrat pinout dhe pin, për fat të keq, mungon edhe y GLCD me të njëjtin kontrollues. Ky është një minus që ju bën të studioni me kujdes fletët e të dhënave. Në tabelë. 2.6, për shembull, është mbledhur një koleksion përcaktimesh sinjalesh që gjenden në GLCD të përputhshme me KS0107 / KS0108. Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet emrit të plotë të ekranit. Për shembull, Winstar WG12864A ka një kontrollues KS0108, dhe WinstarWG12864D ka një kontrollues T6963C, i cili ka një sistem komandimi krejtësisht të ndryshëm. Ka GLCD me një furnizim të reduktuar të energjisë prej +2,4 ... +3,6 V. Ndodh që drita e prapme mundësohet nga +5 V, dhe treguesi mundësohet nga +3 V, etj.

Tabela 2.6. Dekodimi i sinjaleve GLCD të standardit KS0107/KS0108

Qarqet elektrike për lidhjen e GLCD me MK janë të ngjashme me njëri-tjetrin, madje edhe me "chipset" të ndryshëm brenda (Fig. 2.44, a ... g), megjithatë, softueri do të jetë thelbësisht i ndryshëm. Për të kontrolluar ndriçimin e dritës së prapme, për analogji, mund të përdorni qarkun e diskutuar më parë nga Fig. 2.42, a…fq.

a) një diagram tipik lidhjesh për një modul GLCD të pajtueshëm me sistemin e komandës KS0108. Autobusi i të dhënave "DB0" ... "DB7" është me dy drejtime. Rezistenca L2 vendos ndriçimin e dritës së prapme. Rezistenca R1 rregullon kontrastin nga ekrani plotësisht i ndritshëm në atë plotësisht të errët. Tensioni negativ në pinin "UEE" -5 ... -8 V gjenerohet brenda GLCD;

b) Lloji i kontrolluesit është i njëjtë si në Fig. 2.44, a, por pika dhe emri i kunjave GLCD janë të ndryshme. Për të kontrolluar kontrastin, mjafton një rezistencë konstante R1. Rezistenca e tij tregohet në fletën e të dhënave. Shkëlqimi i dritës së prapme nuk është i rregullueshëm;

c) daljet "CSl", "CS2" të ekranit grafik HG1 (128×64) marrin sinjale antifazore, d.m.th. në çdo moment të kohës, aksesohet vetëm një nga dy kuadratet e pikselit (64×64). Transistori inverter VT1 zvogëlon numrin e linjave MK; O

Rreth Fig. 2.44. Diagramet për lidhjen e moduleve grafike LCD me MK (fundi):

d) Moduli GLCD HG1 ka një kontrollues të brendshëm T6963 nga Toshiba. Tensioni negativ për kontrollin e kontrastit furnizohet nga jashtë dhe rregullohet nga rezistenca R2. Rezistenca R1 përcakton shkëlqimin e dritës së prapme. Dioda VD1 mbron ekranin nga furnizimi i një tensioni pozitiv më të madh se +0,7 V në hyrjen "Vo";

e) Moduli GLCD HG1 ka një kontrollues të brendshëm SED1330 nga Seiko Epson Corp. Kontrolli i kontrastit kërkon një furnizim të jashtëm bipolar +5 V;

f) qark ekuivalent i burimit të tensionit negativ GLCD. Kontrasti rregullohet nga një rezistencë e ndryshueshme R4. Stabiliteti i temperaturës mbahet nga termistori RK1. Rezistenca R3 linearizon karakteristikën e temperaturës, rezistenca e saj zgjidhet eksperimentalisht;

g) Sinjali fillestar i rivendosjes për daljen "RES" të modulit grafik LCD HG1 nuk ka nevojë të furnizohet nga MK. Mund të formohet nga zinxhiri i jashtëm R1, C/. Avantazhi është kursimi i linjave të porteve MK.

Kompjuterët personalë përdorin disa lloje të ndryshme ekranesh për të shfaqur tekst dhe grafik. Më poshtë është një klasifikim i ekraneve në varësi të ndërfaqes që ata përdorin me një kompjuter.

• Ekran i përbërë. Ka një linjë hyrëse analoge. Ekrani mund të jetë me ngjyra ose pikturë njëngjyrëshe. Sinjali video hyn në ekran në standardin NTSC (Komiteti Kombëtar i Sistemit të Televizionit). Ky standard përdoret edhe në televizion. Ekrani i përbërë përdoret në lidhje me një përshtatës video CGA.
• Ekran dixhital. Ka nga një deri në gjashtë linja hyrëse. Ekrani dixhital mund të shfaqë deri në 2n ngjyra të ndryshme, ku n është e barabartë me numrin e linjave hyrëse. Ky lloj ekrani mund të përdoret me EGA dhe CGA.
• Ekran analog RGB. Ka tre linja hyrëse analoge (që kontrollon ngjyrat e kuqe, jeshile dhe blu). Niveli i tensionit në secilën linjë është përgjegjës për intensitetin e ngjyrës përkatëse në ekran. Numri i ngjyrave që mund të shfaqë një ekran analog është në fakt i kufizuar vetëm nga aftësitë e përshtatësit video. Ekrani analog ndahet me VGA, Super VGA dhe XGA.

Parametrat për ekranet më të zakonshëm të përdorur në kompjuterë të pajtueshëm me IBM PC/XT/AT tregohen në tabelën e mëposhtme:

Tabela 2.1 Llojet e ekranit

1.1. Ekran monokrom

PC origjinal IBM erdhi me një ekran pikturë njëngjyrëshe IBM (MD) dhe një përshtatës video pikturë njëngjyrëshe (MDA). Megjithëse MDA nuk ofron mundësinë e përdorimit të grafikës dhe ngjyrave të ndryshme, por për shkak të rezolucionit të lartë - 720x350 (që është edhe më i lartë se sa ofron EGA - 640x350), MDA përdoret gjerësisht për aplikacionet që punojnë me tekste. Hapi tjetër në përmirësimin e sistemeve video ishte krijimi nga Hercules Technology, INC. përshtatës i ri video Hercules (Hercules), i përdorur në lidhje me një ekran pikturë njëngjyrëshe nga IBM (MD). Ky përshtatës është i pajtueshëm me MDA dhe i ofron përdoruesit mundësinë për të përdorur grafikë.

Ekrani pikturë njëngjyrëshe IBM dhe pajisjet e përputhshme përdorin një shpejtësi kuadri prej 50 Hz.

1.2. Ekran me ngjyra

Ekrani me ngjyra IBM (CD - Ekrani me ngjyra) përdoret së bashku me një përshtatës grafik me ngjyra (CGA) dhe ofron katër ngjyra për grafikë dhe tetë ngjyra për tekst. Vetë ekrani me ngjyra ka aftësinë të shfaqë gjashtëmbëdhjetë ngjyra të ndryshme. Rezolucioni i një ekrani me ngjyra është më i vogël se ai i njëngjyrëshe - 640x200 dhe madhësia e karaktereve është 8 piksele (një piksel është elementi minimal i imazhit) në lartësi dhe 8 piksel në gjerësi. Si rezultat, vihet re se personazhet përbëhen nga pikselë individualë. Me ardhjen e një ekrani të përmirësuar me ngjyra me një rezolucion më të lartë, kjo pengesë është eliminuar.

Ekrani me ngjyra ka një shpejtësi kuadri prej 60 Hz.

1.3. Ekran i përmirësuar me ngjyra

Ekrani i zgjeruar me ngjyra është krijuar për t'u përdorur me përshtatësin video EGA. Ka një rezolucion më të lartë - 640x350 dhe mund të shfaqë më shumë ngjyra (çdo 16 nga 64) sesa një ekran konvencional me ngjyra. Simbolet janë 8 piksele të gjera dhe 14 piksele të larta.

1.4. Ekran me ngjyra me shumë frekuencë

Ky ekran ka aftësinë për të punuar me shpejtësi të ndryshme të kuadrove, gjë që ju lejon të mbështetni modalitete me rezolucione të ndryshme. Në mënyrë tipike, këto ekrane kanë një rezolucion prej 640x350 (që korrespondon me EGA) dhe më të lartë - 640x400, 640x480, 800x600, 1024x768. Dy mënyrat e fundit zbatohen vetëm nga përshtatësit video Super VGA dhe XGA.

Ekrani me ngjyra me shumë frekuencë mund të riprodhojë më shumë ngjyra sesa ekrani i zgjeruar me ngjyra. Kur funksionon në modalitetin dixhital, ka të njëjtat 64 ngjyra si ECD, dhe kur funksionon në modalitetin analog, mund të shfaqë një numër pothuajse të pakufizuar ngjyrash. Shumica e ekraneve me shumë frekuenca mund të përdoren me VGA. Modelet e para të ekranit me shumë frekuenca NEC nuk mbështetën përshtatësin video VGA.

1.5. Ekran VGA

Për përshtatësin video VGA, IBM ka zhvilluar një ekran analog RGB me rezolucion të lartë si dhe një ekran analog monokrom me rezolucion të lartë. Në një ekran pikturë njëngjyrëshe, ngjyra të ndryshme përfaqësohen nga nuanca të ndryshme gri. Këto dy ekrane (njëngjyrëshe dhe me ngjyra) janë të këmbyeshme - aplikacionet e shkruara për njërin prej ekraneve mund të funksionojnë me ekranin tjetër.

Monitorët njëngjyrëshe janë shumë më të lira se ato me ngjyra, kanë një imazh më të qartë dhe rezolucion më të lartë, lejojnë shfaqjen e dhjetëra nuancave të grisë dhe janë më pak të dëmshme për shëndetin e njeriut. Prandaj, shumë programues profesionistë i preferojnë ato.

Ndër pikturat njëngjyrëshe më të përdorura:

● monitorë monokrom me kontroll të drejtpërdrejtë që ofrojnë rezolucion të lartë kur shfaqin tekst dhe karaktere pseudografike, por nuk janë të destinuara për formimin e imazheve grafike të ndërtuara nga pikselë individualë; punoni së bashku vetëm me kontrollues video pikturë njëngjyrëshe;

● Monitorët pikturë njëngjyrëshe të përbëra ofrojnë shfaqje me cilësi të lartë të informacionit të karakterit dhe grafikut kur punojnë së bashku me një përshtatës grafik me ngjyra (por, sigurisht, ata prodhojnë një imazh me një ngjyrë, më së shpeshti jeshile ose qelibar).

Rezolucioni më i lartë me gjysmëtone të mira të monitorëve të përdorur aktualisht janë monitorët e përbërë pikturë njëngjyrëshe me një imazh bardh e zi të llojit "letër e bardhë" (përdorur shpesh në sistemet e botimit desktop); rezolucioni i tyre, kur kombinohet me një përshtatës të mirë video, i kalon 1600 x 1200 piksele.

Monitor me ngjyra

Një monitor me ngjyra CRT përdor tre armë elektronike, në krahasim me një armë të vetme të përdorur në monitorët monokrom. Çdo top është përgjegjës për një nga tre ngjyrat kryesore: të kuqe (E kuqe) jeshile (jeshile) dhe blu (Blu), me përzierjen e të cilave krijohen të gjitha ngjyrat e tjera dhe nuancat e ngjyrave, deri në 16 milionë nuanca të ndryshme të ofruara nga standardi TrueColor. Fosfori i një tubi me ngjyrë përmban grupe të vogla pikash, secila prej të cilave përmban tre lloje elementësh (prandaj emri i grupit të elementeve të fosforit - treshe), që shkëlqejnë me këto ngjyra kryesore, dhe rrjedha e elektroneve nga çdo armë elektronike drejtohet në grupet përkatëse të pikave. Monitorues të tillë nganjëherë quhen monitorë RGB, pas shkronjave të para të emrave të ngjyrave kryesore që formojnë spektrin.

Një rreze elektronike e destinuar për elementët e fosforit të kuq nuk duhet të ndikojë në një fosfor jeshil ose blu. Për të arritur një të tillë

veprimi, përdoret një maskë speciale, struktura e së cilës varet nga lloji i kineskopëve nga prodhues të ndryshëm, gjë që siguron diskrete (raster) të imazhit.

CRT mund të ndahet në dy klasa:

●me një rregullim në formë delta të armëve elektronike;

● me një rregullim planar të armëve elektronike.

Shpesh, një CRT (tub) me një rregullim planar të armëve elektronike quhet gjithashtu një CRT me rreze vetëkonvergjente, pasi efekti i fushës magnetike të tokës në një rreze treplanare është pothuajse i njëjtë, dhe kur ndryshoni pozicionin e tubit në lidhje me këtë fushë, nuk kërkohen rregullime shtesë. Këto aparate përdorin dy lloje maskash: 0 “Shadow Mask”;

● "Slot Mask" (maskë me çarje).

Maska e hijes është lloji më i zakonshëm i maskës për monitorët CRT. Maska e hijes është një rrjetë metalike përpara ekranit të një tubi qelqi me një shtresë fosfori. Vrimat në rrjetë metalike sigurojnë që rrezja të godasë vetëm elementët e kërkuar të fosforit dhe vetëm në zona të caktuara. Distanca minimale midis elementeve të fosforit me të njëjtën ngjyrë quhet lartësia e pikave. Maska e hijes përdoret në shumë monitorë modernë, në veçanti Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Maska e çarjes përbëhet nga përçues metalikë paralelë përpara ekranit të një tubi qelqi me një shtresë fosfori. Boshllëqet ndërmjet përcjellësve sigurojnë që rrezja të godasë saktësisht shiritat e kërkuar të ekranit. Elementet e fosforit janë të vendosura në qeliza vertikale eliptike, dhe maska ​​është bërë nga vija vertikale. Vijat vertikale, në fakt, ndahen në qeliza eliptike të cilat përmbajnë grupe elementësh fosfori në tre ngjyra kryesore. Distanca minimale midis dy qelizave quhet hapi i hapjes. Maska me çarje përdoret, përveç monitorëve NEC (zhvilluesi i kësaj teknologjie), në monitorët me ekran të sheshtë Panasonic PureFlat dhe monitorët me ekran të sheshtë LG Flatron.

Sony ka zhvilluar tuba të sheshtë Aperture Grill, të njohur më mirë si tuba Trinitron. Grila e hapjes është një rrjet metalik me vija vertikale. Në vend të qelizave eliptike, ekrani përmban një seri filamente të përbërë nga elementë fosfori në tre ngjyra kryesore të renditura në vija vertikale. Ky sistem siguron kontrast të lartë imazhi dhe ngopje të mirë të ngjyrave, të cilat së bashku ofrojnë monitorë me cilësi të lartë me tuba të bazuar në këtë teknologji. Maska e përdorur në aparatet Sony, si dhe CTX, Mitsubishi, ViewSonic, është një fletë e hollë mbi të cilën priten vija të holla vertikale. Ai mbështetet në një (në monitorë të mëdhenj - në disa) tela horizontale, hija e të cilit është e dukshme në ekran. Ky tel përdoret për të zbutur dridhjet dhe quhet fije amortizuese (stabilizuese) (tel amortizues).

Distanca minimale midis dy fijeve me një ngjyrë në ekran quhet hapi i shiritit. Konceptet e prezantuara më sipër: "katrani i pikës", "katrani i çarjes", "katrania e shiritit" mund të shoqërohen me termin e përgjithshëm më të zakonshëm "madhësia e kokrrave", të diskutuar më poshtë.

Si monitorët me ngjyra Përdoren gjithashtu monitorë me ngjyra të përbëra, duke ofruar edhe ngjyra dhe grafikë, por Me rezolucion mjaft i ulët.

Monitorët RGB janë të cilësisë më të lartë, kanë grafikë me rezolucion të lartë dhe detaje ngjyrash, kanë telin e tyre për secilin nga sinjalet kryesore të ngjyrave (në ato të përbëra, të tre sinjalet me ngjyra kalojnë nëpër një tel).

Monitorët RGB punojnë në lidhje me një kontrollues grafik me ngjyra. Tre lloje të monitorëve video, CD (Ekran me ngjyra), ECD (CD i përmirësuar) dhe PGS (Sistemi i Grafikës Profesionale), përcaktuan standardin për monitorët me ngjyra në përdorim të gjerë, por vetëm i fundit prej tyre meriton vëmendje sot.