Монохромные графические ЖК-дисплеи в схемах на микроконтроллере

May 7, 2014 by admin Комментировать »

Первый чёрно-белый телевизор с ЖК-дисплеем появился в 1976 г. (фирма Sharp) и имел экран 160×120 пикселов. Идея использования подобных экранов в любительских конструкциях долгое время наталкивалась на банальную проблему — слишком дорого для домашних разработок. В последние годы ситуация в корне изменилась, и монохромные графические ЖК-дисплеи GLCD (Graphic Liquid Crystal Display) стали ненамного дороже алфавитно-цифровых собратьев.

Преимущества графических индикаторов перед символьными очевидны, ведь они позволяют выводить на экран двухмерную растровую картинку с реально узнаваемым изображением. Быстродействия современных MK достаточно, чтобы воспроизводить на ЖК-дисплее даже потоковое видео. Чем не аналог первого чёрно-белого телевизора в карманном микроконтроллерном варианте?

Из множества параметров, по которым выбирают GLCD, важным является тип внутреннего графического контроллера. От него зависит система команд, физический интерфейс и программный алгоритм.

Известно около десятка разновидностей БИС контроллеров разных фирм изготовителей. По сравнению с «алфавитно-цифровыми» ЖК-модулями в GLCD присутствует новшество — контроллеров может быть несколько и они дополняются драйвером сегментов. Образуется пара, которую можно рассматривать как «чипсет», по аналогии с материнскими платами персональных компьютеров.

В распространённых GLCD, совместимых с системой команд контроллера KS0108 (фирма Samsung), чипсет обозначается через дробь KS0107/KS0108 или KS0107B/KS0108B. Опытные разработчики знают, что название «KS0107» относится к драйверу сегментов, а «KS0108» — к управляющему контроллеру. Иногда в документах указывают только тип контроллера KS0108, считая, что наличие микросхемы драйвера на печатной плате ЖК-дисплея само собой разумеется.

На Рис. 2.43 показана структурная схема GLCD стандарта KS0107/KS0108 с раскладкой 128×64 пиксела. Основой служит матрица ЖК-элементов, скомпонованная по ширине в 128 столбцов и по высоте в 64 строки. Чтобы засветить каждую из 8192 точек экрана, нужно 192 транзисторных ключа, которые находятся в одном драйвере KS0107 и в двух контроллерах KS0108. Каждый контроллер имеет внутреннее ОЗУ ёмкостью 4 Кбит, а также логику сопряжения с внешними устройствами. В свою очередь драйвер формирует сетку синхросигналов для всей системы от задающего RC-генератора (подробности в [2-54]).

Рис. 2.43. Структурная схема GLCD с организацией 128×64 пиксела.

Почему в GLCD две микросхемы контроллера, а не одна? Можно предположить, что в целях унификации, поскольку каждая из них отвечает за свой квадрант 64×64 пиксела. Пропорционально увеличивая число квадрантов, можно получить любые размеры экрана от 64×64 до 640×480 пикселов.

Графические ЖК-дисплеи имеют, как обязательный атрибут, встроенную светодиодную подсветку экрана. Её цвет определяет фон картинки. Например , чёрные буквы на жёлтом фоне. Прошитого знакогенератора алфавита в дисплее нет. Программист должен сам сформировать буквы, цифры, символы, знаки. Алфавит может быть любым из известных в мире, и преувеличения здесь нет.

Унификация в цоколевке и названиях контактов, к сожалению, отсутствует даже y GLCD с одним и тем же контроллером. Это минус, который заставляет внимательно изучать даташиты. В Табл. 2.6 для примера собрана коллекция обозначений сигналов, встречающихся в GLCD, совместимых с KS0107/KS0108. Особое внимание следует обращать на полное наименование дисплея. Например, Winstar WG12864Aимeeткoнтpoллep KS0108,a WinstarWG12864D — контроллер T6963C, в котором совсем иная система команд. Встречаются GLCD с пониженным питанием +2.4…+3.6 В. Бывает, что подсветка питается от +5 В, а индикатор от +3 В и т.д.

Таблица 2.6. Расшифровка сигналов GLCD стандарта KS0107/KS0108

Электрические схемы подключения GLCD к MK похожи друг на друга, даже при разных «чипсетах» внутри (Рис. 2.44, а…ж), однако программное обеспечение будет в корне отличаться. Для управления яркостью подсветки можно по аналогии использовать рассмотренную ранее схемотехнику из Рис. 2.42, a…p.

а)типовая схема подключения модуля GLCD, совместимого с системой команд KS0108. Шинаданных «DB0»…«DB7» двунаправленная. Резистор Л2задаёт яркость подсветки. Резистором R1 регулируется контрастность от полностью светлого до полностью тёмного экрана. Отрицательное напряжение на контакте «УЕЕ» -5…-8 В вырабатывается внутри GLCD;

б) тип контроллера такой же, как на Рис. 2.44, а, но цоколевка и название выводов GLCD другие. Для регулирования контрастности достаточно одного постоянного резистора R1. Его сопротивление указывается в даташите. Яркость подсветки не регулируется;

в) на выводы «CSl», «CS2» графического дисплея HG1 (128×64) подаются противофазные сигналы, т.е. в каждый момент времени обращение производится только к одному из двух квадрантов пикселов (64×64). Инвертор на транзисторе VT1 сокращает число линий MK; О

О Рис. 2.44. Схемы подключения графических ЖК-модулей к MK (окончание):

г) модуль GLCD HG1 имеет внутренний контроллер T6963 фирмы Toshiba. Отрицательное напряжение для регулирования контрастности подаётся извне и подстраивается резистором R2. Резистор R1 определяет яркость подсветки. Диод VD1 защищает дисплей от подачи на вход «Vo» положительного напряжения больше, чем +0.7 В;

д) модуль GLCD HG1 имеет внутренний контроллер SED1330 фирмы Seiko Epson Corp. Для регулирования контрастности требуется внешнее двухполярное питание +5 В;

е) схема замещения источника отрицательного напряжения GLCD. Контрастность регулируется переменным резистором R4. Температурная стабильность поддерживается терморезистором RK1. Резистор R3 линеаризирует температурную характеристику, его сопротивление подбирается экспериментально;

ж) сигнал начального сброса для вывода «RES» графического ЖК-модуля HG1 не обязательно подавать от MK. Его можно сформировать внешней цепочкой R1, С/. Достоинство — экономия линий портов MK.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты