Жидкокристаллическими называют такие индикаторы, в которых используют жидкие кристаллы. Жидкокристаллические индикаторы применяют для визуального отображения информации.
Классификация. Жидкокристаллические индикаторы классифицируют за материалами, электрооптическими эффектами, характером работы, за разрядностью. Различают жидкокристаллические индикаторы, изготовленные на основе нематических (нитевидных) смесей МББА (н-(п-метоксибензилиден)-п-(н-буталанилин)) и ЭББА (н-(п-этоксибензилиден)-(н-бутиланилин)) и др. За электрооптическими эффектами выделяют индикаторы, которые используют эффект динамического рассеяния или твист-эффект. Первый из них наблюдается в жидких кристаллах с отрицательной диэлектрической анизотропией и небольшой электропроводностью (преимущественно созданной искусственно). Он заключается в разрушении ранее упорядоченной молекулярной структуры жидкого кристалла ионным током проводимости, вследствие чего в разрушенных местах возникает состояние динамической турбулентной изменения показателя преломления. Поэтому раньше прозрачный жидкий кристалл в разрушенных местах начинает рассеивать свет, то есть становится непрозрачным. Твист-эффект наблюдается в жидких кристаллах с положительной диэлектрической анизотропией, отсутствующей электропроводностью и предварительно подготовленным «Скрученным» состоянием (состоянием, в котором большие оси молекул становятся параллельными к ограничительным плоскостям, а их направления взаимноперпендикулярнымы). Если на такой жидкий кристалл подействовать электрическим полем, то эффект скручивания исчезает, так как все молекулы жидкого кристалла ориентируются вдоль поля. В результате участки, которые ранее возвращали плоскость поляризации света, перестают ее возвращать. С помощью поляризационных пластин фазовую поляризацию превращают в амплитудную. А это значит, что раньше непрозрачный «скрученный» жидкий кристалл в местах действия поля становится прозрачным.
Классификация. По характеру работы предусматривают разделение жидкокристаллических индикаторов на две группы: те, которые работают на отражение света, и такие, что работают на его пропускания. За разрядностью жидкокристаллические индикаторы делятся на одноразрядные и многоразрядные. Первые из них способны отображать на экране только одну цифру, вторые — больше одной.
Строение. Прежде всего необходимо отметить, что жидкие кристаллы представляют собой большую группу органических веществ, которые одновременно обладают свойствами жидкостей (текучесть) и твердых тел (оптическую и электрическую анизотропию). Есть несколько разновидностей жидких кристаллов. Для жидкокристаллических индикаторов используют преимущественно нематичные жидкие кристаллы, которые имеют нитевидные молекулы с определенной ориентацией и слабым межмолекулярным взаимодействием. Жидкие кристаллы сами не излучают света, поэтому их используют вместе с источниками света.
Рис. 1. Конструкция жидкокристаллической ячейки, построенной на эффекте динамического рассеяния: 1 — жидкий кристалл; 2 — стеклянные пластины; 3 — прозрачный электрод; 4 — изоляционная прокладка; 5 — прозрачный или отражающий электрод
Конструкция элементарной жидкокристаллической ячейки, построенной на эффекте динамического рассеяния, приведенная на рис. 1. Она состоит из двух пластин 2, покрытых изнутри слоем электропроводящего материала 3 и 5 и расположенного между ними слоя жидкого кристалла, толщина которого 8 … 25 мкм. Один из электродов (3) прозрачный, второй прозрачный, если индикатор работает на пропускание света, или зеркальный, если индикатор работаеть на отражение. Электроды 3 и 5 разделяет изоляционная прокладка 4. Подобную конструкцию имеют жидкокристаллические
ячейки, построенные на твист-эффекте (рис. 2). Для индикации цифр используют сегменты, состоящие из восьми элементов, каждый из которых представляет собой элементарную жидкокристаллическую ячейку. Семь из них необходимо для воспроизведения десяти цифр, а восьмой предназначен для индикации комы, которая отделяет целую часть от дробной (рис. 3).
Рис. 2. Конструкция жидкокристаллической ячейки, построенной на твист-эффекте (а) и многоразрядного жидкокристаллического индикатора (б) 1 — стеклянные обкладки; 2 — прозрачные электроды; 3 — ограничитель-фиксатор; 4 — поляроидные пластины; 5 — жидкий кристалл
Источники света (миниатюрные лампы накаливания или люминесцентные излучатели) можно размещать перед индикаторами или за ними. В первом случае с цифровыми сегментами ставят зеркало, а во втором — матово-черную пластину (рис. 3).
Рис. 3. Схемы размещения различных элементов жидкокристаллических индикаторов: а — при работе на отражение; б — при работе на прохождение
Рис. 4. Жидкокристаллическая панель вместе с оптической системой: 1, 2 — стеклянные пластины; 3, 4 — полупрозрачные электроды; 5 — источник света; 6 — рефлектор; 7,8, 9 — дихроичные
зеркала; 10-линза Френеля; 11 — экран
Сегодня промышленность производит устройства отображения информации на жидких кристаллах. Последние представляют собой органические жидкости, которые имеют кристаллическое строение. В этих устройствах вместо кинескопов используют плоские жидкокристаллические панели. Жидкокристаллические панели (рис. 4) состоят из стеклянных пластин 1, 2, одна из которых имеет полусферические выемки, и нанесенных на их внешнюю поверхность полупрозрачных электродов 3, 4. При соединении пластин в процессе изготовления панелей выемки создают ячейки, которые заполняют жидкими
кристаллами. В результате этого образуется своеобразная жидкокристаллическая матрица — панель.
Существует три вида жидкокристаллических устройств:
— Монохроматические с пассивной матрицей;
— Цветные с пассивной матрицей;
— Цветные с активной матрицей.
В устройствах с пассивной матрицей каждой ячейкой руководит напряжение, которое передается через транзисторную схему в соответствии с расположением ячеек в строках и столбцах матрицы экрана.
В устройствах с активной матрицей каждой ячейкой руководит отдельный транзисторный ключ. Жидкокристаллические панели могут входить в состав проекторов и заменять кинескопные проекторы, или выполнять свои функции в составе плоских дисплеев.
Работа. Работа жидкокристаллических индикаторов основывается на электрооптических эффектах жидких кристаллов, то есть на их способности изменять свои оптические свойства под действием электрического тока или напряженности электрического поля. Чтобы на экране получить определенное изображение, используют сегментные электроды, к которым с помощью специальных схем управления подводится питание (Рис. 5).
Рис. 5. Схема управления жидкокристаллическим индикатором
Питание на сегмент подается только тогда, когда соответствующий управляющий транзистор открыт (На рис. 5 приведен только один транзистор седьмого сегмента). Между общим электродом и плюсом источника питания включен ограничительный резистор. При помощи высокоомных резисторов нагрузки Rн задают необходимую для работы сегментов напряжение (≈5 В).
При отпирании транзистора соответствующий сегмент заземляют, на кристаллическую жидкость действует полное напряжение питания, и она под сегментом становится прозрачной или непрозрачной в зависимости от того, какой электрооптический эффект используют. При одновременной работе всех сегментов на экране высвечивается тот или иной знак или символ. Все жидкокристаллические индикаторы работают на переменном токе (на постоянном токе через электрооптические эффекты срок службы приборов уменьшается). Используют приборы, которые работают как на отраженном, так и на проходящем свете. Во время работы в отраженных лучах источниками света может служить освещения из окружающей среды. Жидкокристаллические панели работают так. Световой поток от источника света 5 (рис. 4, а), которым служат ксеноновые или галогенные лампы, делится дихроичними зеркалами 7, 8, 9 на три световые потоки (красный, синий, зеленый), которые направляют их на жидкокристаллическую панель (в других конструкциях — на три простые жидкокристаллические панели). Одновременно на полупрозрачные электроды ячеек с системы управления, которая на рисунке не показана, поступают усиленные детектируемые видеосигналы, которые модулируют прозрачность жидких кристаллов. В результате на выходе жидкокристаллической панели появляются промоделированые по интенсивности синий, красный и зеленый световые потоки, которые линзой Френеля 10 направляются на экран 11, где смешиваются, образуя многоцветное изображение.
Свойства. Жидкокристаллические индикаторы имеют малые весогабаритных показатели, высокую контрастность, высокую технологичность. Они потребляют малую мощность (≤100 мкВт), используют низкое напряжение питания (≈ 5 В). Основные их недостатки обусловлены низким быстродействием, из-за которой усложняются схемы управления. Основные преимущества жидкокристаллических панелей — это безбликовый экран и низкая потребляемая мощность (≈ 5 Вт поровну с ЭЛТ, которая потребляет ≈ 100 Вт), низкая стоимость и высокая технологичность. В устройствах с активной матрицей каждая ячейка оснащена отдельным транзисторным ключом. Это обеспечивает более высокую яркость изображения, чем в устройствах с пассивной матрицей, поскольку каждая ячейка находится под действием постоянного, а не импульсного электрического поля. Но активная матрица потребляет больше энергии. Кроме того, необходимость отдельного транзисторного ключа для каждой ячейки усложняет производство, что, в свою очередь, увеличивает их цену.
Применение. Жидкокристаллические индикаторы применяют в информационных табло повышенной информационной емкости, экранах малокадрового телевидения, электронных часах, микрокалькуляторах, в пространственно-временных транспарантах, оптических заслонах, светлоклапанных устройствах, мониторах и тому подобное. Распространены жидкокристаллические индикаторы на твист-эффекте, поскольку они не требуют пропускания тока через структуру, что дает выигрыш в энергопотреблении. Жидкокристаллические панели используют в телевизорах вместо кинескопов.
Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) основаны на использовании так называемых жидких кристаллов (ЖК), представляющих собой некоторые органические жидкости с упорядоченным расположением молекул, характерным для кристаллов. Жидкие кристаллы прозрачны для световых лучей, но под действием электрического поля напряженностью 2 - 5 кВ/см структура их нарушается, молекулы располагаются беспорядочно и жидкость становится непрозрачной.
Эти индикаторы могут иметь различные конструкции и работать либо в проходящем свете, созданном каким-либо специальным источником, либо в свете любого источника (искусственного или естественного), отражающемся в индикаторе.
На рис. 40 представлен ЖКИ, работающий на отражение. Индикаторы такого типа применяются в наручных электронных часах, микрокалькуляторах и других устройствах. Между двумя стеклянными пластинками 1 и 3, склеенными с помощью полимерной смолы 2, находится слой жидкого кристалла 4 толщиной 10 - 20 мкм. Пластинка 3 покрыта сплошным проводящим слоем (электрод 5) с зеркальной поверхностью. На пластинку 1 нанесены прозрачные слои - электроды А, Б, В, от которых сделаны выводы, не показанные на рисунке. Эти электроды имеют форму цифр, или букв, или сегментов для синтезирования различных знаков.
Рисунок 40 – Жидкокристаллический индикатор, работающий на отражение
В случае если на знаковые электроды напряжение не подано, то ЖК прозрачен, световые лучи внешнего естественного освещения проходят через него, отражаются от электрода 5, выходят обратно и никаких знаков не видно. Но если на какой-то электрод, к примеру А, подано напряжение, то ЖК под этим электродом становится непрозрачным, лучи света не проходят через эту часть жидкости (6), и тогда на светлом фоне виден темный знак.
Жидкокристаллические индикаторы весьма экономичны и долговечны. Для управления ЖКИ применяются довольно сложные устройства, обычно на базе интегральных микросхем. Находят широкое применение в качестве дисплеев переносных и стационарных электронных устройств – средств связи, измерительной аппаратуры, компьютерной технике. Вместе с тем, на сегодняшний день являются основным типом мониторов и телевизионных приемников.
Эффективное и надежное использование многих систем промышленной электроники невозможно без участия человека-оператора в управлении, который должен получать необходимые сведения о работе системы и контролируемых параметрах. Этой цели служат устройства, предназначенные для преобразования различных данных в видимое изображение и называемые устройствами отображения информации.
Устройства отображения информации могут решать простейшие, но весьма важные задачи контроля состояния системы: ʼʼРаботаетʼʼ, ʼʼНе работаетʼʼ, ʼʼВключеноʼʼ, ʼʼВыключеноʼʼ, ʼʼСтопʼʼ и т. д. В более сложных случаях на них возлагается функция отображения цифровой, текстовой и графической информации, характеризующей технологический процесс, работу производственного объекта͵ и целой системы.
Индикаторы и дисплеи - это устройства отображения буквенно-цифровой информации, а так же, различной графической символики. Одним из типов информационных устройств является OLED индикатор, органический светодиодный дисплей. Группа представителей такого класса от компании Winstar
обладают высокой передачей цвета, малым энергопотреблением, высокой контрастностью и большим углом обзора 180°. Область применения цветных дисплеев - МР3 плееры, автомагнитолы, сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты. ЖК-дисплеи - дисплеи на основе жидких кристаллов. TFT панели от компании NEC оснащены светодиодной подсветкой, высокой яркостью и контрастностью, минимальным временем отклика, большим углом обзора, просты в применении, обладают качеством и надежностью конструкции. ЖК-индикаторы графические являются устройствами вывода информации на жидкокристаллический дисплей (модуль). Линейка изделий производителей МЭЛТ и Winstar оснащены встроенными контроллерами с низким энергопотреблением, светодиодной подсветкой, малым напряжением питания, 3В…5В, что позволяет применять приборы в различной электронике с автономным питанием. При покупке следует учитывать габариты модуля, тип контроллера, количество строк и точек в строке, и напряжение питания.
Цифровые сегментные индикаторы предназначены для отображения вывода буквенно-цифровой информации в электронных приборах. Модели изделий известных производителей Betlux и Kingbright применяются в широком спектре цифровой электроники. Наиболее популярны и востребованы семисегментные индикаторы, которые, в свою очередь, имеют разные технические параметры, что следует учитывать при подборе компонента. Схема включения на плюсовую шину с общим катодом или анодом, количество разрядов (1.2, 3.4, 5), цвет свечения (желтый, зеленый, красный, синий). Особенность 14-и и 16-и сегментных индикаторов - установка компонентов в аппаратуры для вывода необходимой дополнительной буквенной информации.
ЖК-индикаторы знакосинтезирующие - буквенно-цифровые модули, в составе которых находятся контроллеры и жидкокристаллические дисплеи. Особенности модулей компаний Data Vision и Vinstar является встроенный контроллер с прошивкой двух языков (русский/английский), малое энергопотребление, наличие светодиодной подсветки. Модули фирмы МЭЛТ имеют программно-переключаемые страницы знакогенератора с дополнительным алфавитом (русский, белорусский, украинский, казахский и английский). Изделия управляются по параллельному интерфейсу с записью данных в ОЗУ. Выбор необходимого индикатора производится по его параметрам.
Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Волгоград, Воронеж, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Калуга, Краснодар, Красноярск, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Пермь, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Тверь, Тула, Тюмень, Уфа, Челябинск. Доставка заказа почтой или через салоны «Евросеть» в следующие города: Тольятти, Саратов, Барнаул, Ульяновск, Тюмень, Иркутск, Ярославль, Оренбург, Томск, Кемерово, Хабаровск, Владивосток и др.
Товары из группы «Индикаторы и дисплеи» вы можете купить оптом и в розницу.
Управление ЖКИ без контроллера: цифровой термометр, цифровой дисплей.
Сегодня использованием в каком-либо микроконтроллерном устройстве жидкокристаллического индикатора (ЖКИ, LCD) никого не удивишь. Однако то, что обычно встречается в таких устройствах, представляет собой модуль, в котором интегрированы собственно ЖК-панель и специальный драйвер, который помимо реализации интерфейса занимается еще и формированием управляющих напряжений для экрана. Нас же будут интересовать простые ЖКИ без контроллера, как ими управлять и вообще, насколько они применимы в любительских конструкциях.
Сначала немножко теории. Сегмент ЖКИ (будь то точка или часть семисегментного знакоместа) представляет собой конденсатор, пространство между обкладками которого заполнено жидкими кристаллами (ЖК, это группа веществ, названных так потому, что они одновременно демонстрируют свойства, характерные как для жидкостей, так и для кристаллов).
Под действием электрического поля между обкладками молекулы ЖК выстраиваются определенным образом так, что происходит поляризация проходящего через элемент света, что в купе с применением внешних поляризаторов (специальные полимерные пленки, нанесенные на дисплей) приводит к засвечиванию сегмента. В невозбужденном состоянии ячейки молекулы ЖК расположены хаотично, поляризации нет, сегмент «выключен». Это весьма упрощенное описание процессов в ЖКИ, поэтому заинтересовавшихся прошу самостоятельно ознакомиться с материалами на эту тему, найти их не сложно, например, многие вопросы достаточно подробно рассмотрены .
Казалось бы, в таком случае, для управления индикатором достаточно подать на обкладки постоянное напряжение и вот оно, счастье. Но не все так просто, поскольку при приложении к обкладкам постоянного напряжения в среде между ними начинают протекать электрохимические процессы, что приводит к деградации электродов и самих ЖК и выходу индикатора из строя через некоторое непродолжительное время. Поэтому в простейшем случае для управления сегментом используется меандр, причем если на электроды подается синфазный сигнал – сегмент выключен, а если противофазный – засвечен, что и проиллюстрировано на рисунке выше. Собственно, на этом с теории пока что хватит, посмотрим, что же у нас есть по факту…
А есть у нас следующее: в общем случае ЖКИ бывают с простым управлением (когда на все сегменты ЖКИ приходится один общий электрод) и с мультиплексированием (когда существует несколько общих электродов, а сегменты объединены в группы – образуется матрица столбцов-общих и строк-сегментов). Мультиплексные индикаторы мы пока отложим в сторону и, возможно, вернемся к ним в следующих статьях (страждущие могут ознакомиться с аппнотом AN563 от Микрочипа, описаниями встроенных контроллеров LCD некоторых МК MSP-серии от Texas Instr. или отладочным комплектом AVR Butterfly на Atmega169), а мы пока поподробнее пообщаемся с более простыми представителями этого славного семейства.
Первое, что попало в руки – пара индикаторов от мультиметров M890G (или их клонов, уж не знаю) и дисплей от какого-то мультиметра Uni-T. Все индикаторы способны отображать «3,5» разряда, т.е. имеют 3 полных 7-ми сегментных знакоместа и еще одну «1» старшего разряда, а также массу специальных символов, характерных для мультиметров: Ом, кОм, мА, V и т.д., и т.п.
Конструктивно представляют собой собственно стекло индикатора, закрепленное в пластиковой рамке с креплениями к печатной плате и снабженное контактным элементом из токопроводящей резины, предназначенным для электрического соединения с той же самой платой. Первый контакт индикатора (отсчитываем слева направо в рабочем положении индикатора) является общим, остальные несколько десятков контактов – сегменты. Индикаторы от M890G пока ждут своего часа, а для Uni-T’овского дисплея была изготовлена переходная плата следующего вида:
Как видно, ничего особенного, просто способ закрепить индикатор и сделать доступными для пайки все его контакты. Та часть дорожек, которая непосредственно контактирует с индикатором (верхняя половина платы), залужена для обеспечения лучшего контакта. Плата полностью симметрична. Для определения назначения выводов использовался метод высоконаучного тыка, поскольку с документацией на такие компоненты, сами понимаете, дела обстоят довольно грустно. Для «прозвонки» можно использовать и обычный мультиметр, но, как мы уже выяснили, это не сильно полезно для индикаторов (хотя можно не обращать на это внимание при столь непродолжительном воздействии), к тому же, сегменты могут быть неконтрастными либо довольно быстро «рассасываться» (постепенное, но достаточно быстрое пропадание изображения). Поэтому была написана простейшая (даже приводить ее здесь не буду) программа для МК, которая с частотой 100Гц выдавала на два вывода контроллера противофазный меандр: одним из этих выводов касаемся первого контакта индикатора, вторым – поочередно всех остальных, записывая то, что индикатор нам показывает. Всей работы минут на пять.
Ну ладно, индикатор мы как-то подключили, что-то он у нас даже показывает, что дальше? А дальше, поскольку абстрактными изысканиями я заниматься не очень люблю, решено было изготовить на основе (или при участии? :) этого индикатора простейший комнатный термометр. Собственно, контроллер – AТmega8515, датчик – TMP101 (и то, и другое выбрано исходя из наличия), схема – на рисунке:
Программа для МК написана на Си в среде WinAVR, тоже не отличается сложностью, занимается обслуживанием датчика по шине I2C, расчетом температуры, подготовкой данных для вывода на ЖКИ и, собственно, их выводом. Процедура вывода представляет собой инвертирование портов, подключенных к ЖКИ, в теле прерывания по переполнению таймера с частотой около 100Гц. Визуально я не увидел разницы между частотами от 50 до 400Гц, ну а поскольку рекомендаций производителя для этих ЖКИ я не знаю, остановился на 100. Прошивку с исходниками можно заполучить в конце статьи, схему и платы – там же.
Да, при отрицательных температурах термометр работать отказался по причине банального замерзания индикатора, а при температурах 1-2 градуса выше нуля что-то еще показывал, ме-е-е-е-е-дленно так обновляя показания… Ну да не беда, он все же позиционируется как комнатный.
Далее был приобретен индикатор ITS-E0808 производства Intech: габаритный размер 50.80 x 22.86 мм, видимая область 45.72 x 12.70 мм, 4,5 разряда и немножко спецсимволов: данных по нему тоже не густо, но хоть распиновку угадывать не пришлось – и на том спасибо. Этот индикатор имеет проволочные выводы и может впаиваться непосредственно в печатную плату. Поскольку выводов у него тоже довольно много, в качестве разнообразия решено было для управления им использовать сдвиговые регистры 74HC4094. 5 последовательно соединенных регистров дали искомые 40 линий управления (схему рисовать не буду: стандартное каскадное включение сдвиговых регистров можно подсмотреть во многих конструкциях на нашем сайте, так что это останется домашним заданием), управление осуществляется с помощью МК по трем проводам: Data (загружаем последовательные данные), Clock (тактовая частота) и Strobe (установка данных на выходах регистров). Плата разработана односторонней, все перемычки выполнены проволокой (обрезками от выводов резисторов). Получилась вот такая штука.
Подключение ЖК индикаторов с использованием разъёмов.
Некоторые типы разъёмов - например штыревые - не обеспечивают надёжного электрического контакта
при наличии механических напряжений в разъёме.
Что может привести к выходу ЖК индикатора из строя!
Механические напряжения могут возникать по очень многим причинам: несоосность разъёма и крепёжных деталей индикатора,
перекос в разъёме, колебания температуры, от частой замены индикаторов, при внешних механических воздействиях на индикатор и/или изделие целиком.
Поэтому рекомендуется подключать ЖК индикатор методом пайки.
Или, по крайней мере, не использовать разъёмы непосредственно между платой ЖК индикатора и другой платой.
А соединять ЖК индикатор с основной платой с использованием шлейфа, который уже можно подключать как
пайкой, так и с использованием разъёмов.
Можно подключать ЖК индикатор и любым другим методом, исключающим возникновение механических напряжений в разъёмах.
4-х битный режим в буквенно-цифровых ЖК индикаторах.
1. В 4-х битном режиме включения ЖК индикаторов недопустимо изменение состояний сигналов R/W и A0 в течении всего цикла передачи байта, в том числе и при неактивном сигнале E между двумя передачами полубайтов. По любому изменению сигналов R/W и A0 внутренний счётчик полубайтов в ЖК индикаторе сбрасывается в состояние приёма старшего полубайта. Это является отличием наших ЖК индикаторов от импортных аналогов и направлено на повышение надёжности работы ЖК индикатора.
2. Все циклы обращения к индикатору должны быть парными (обязательно передавать и старший и младший полубайты).
Единственное исключение - первые четыре команды в процедуре инициализации.
Или перед передачей старшего полубайта использовать возможность сброса внутреннего счётчика полубайтов в ЖК индикаторе из пункта 1.
В последнем случае теряется совместимость с импортными ЖК индикаторами.
3. Младшие 4 бита шины данных можно оставлять неподключенными - в ЖК индикаторе вся шина данных подтянута к Ucc через высокоомные резисторы.
4. И не надо забывать выбирать правильный тип интерфейса (4 или 8 бит) при смене страницы кодировки знакогенератора.
Сколько реально памяти в ЖК индикаторах?
Во всех буквенно-цифровых ЖК индикаторах встроено 80 байтов внутренней памяти. Адреса памяти лучше уточнить по документации на ЖК индикатор. Часть памяти отображается на индикаторе, но вся память доступна как по записи, так и по чтению. Память сохраняет свое содержимое пока включено питание ЖК индикатора, независимо от того, включен или выключен ЖК индикатор.
В графических ЖК индикаторах встроенной памяти:
MT-6116 = 80 байтов/строку * 4 строки = 320 байтов (отображается 61 байт/строку * 2 строки);
MT-6464 = 64 байта/строку * 8 строк = 512 байта (отображается 64 байта/строку * 8 строк).
MT-12232 = 80 байтов/строку * 4 строки * 2 кристалла = 640 байтов (отображается 61 байт/строку * 4 строки * 2 половины ЖКИ);
MT-12864 = 64 байта/строку * 8 строк * 2 кристалла = 1024 байта (отображается 64 байта/строку * 8 строк * 2 половины ЖКИ).
Размер памяти от буквенного суффикса ЖК индикатора не зависит.
В сегментных индикаторах с параллельным интерфейсом (MT-10T7, MT-10T8, MT-10T9) чтение встроенной памяти невозможно, размер памяти 10 байтов + триггер блокировки.
Работают ли ЖК индикаторы с высокоскоростными контроллёрами? Какова максимальная скорость заполнения?
Да, работают. Но надо не забывать про времена предустановки и удержания сигналов.
Максимальная скорость записи в индикаторы:
MT-**S* (MT-10S1, MT-20S1, MT-16S2, MT-24S2, MT-20S4, ...) - 25-30 тысяч символов/сек;
MT-6116, MT-12232 - 0.5-1 млн. байтов/сек (4-8 млн. точек/сек);
MT-12864, MT-6464 - 100-130 тысяч байтов/сек (1 млн. точек/сек).
Для индикаторов с двумя кристаллами (MT-12232, MT-12864) возможен вариант поочерёдной записи в правый/левый кристалл
- это позволяет практически в два раза увеличить скорость записи. Но за счёт усложнения программы.
Большие (из указанных) скорости достигаются при опросе готовности индикаторов - за исключением индикаторов MT-6116 и MT-12232,
для которых выгоднее выдержать паузу между сигналами E, чем опрашивать готовность индикатора.
Как правильно включать подсветку ЖК индикатора?
Все ЖК индикаторы рассчитаны на питание подсветки от источника питания самого индикатора. Т.е. плюс подсветки (вывод A) на вывод Ucc, минус подсветки (вывод K)- на вывод GND. Это верно как для 5-ти вольтовых индикаторов, так и для 3-х вольтовых.
Как регулировать контрастность ЖК индикатора?
1. Сегментные ЖК индикаторы с параллельным интерфейсом (MT-10T7, MT-10T8, MT-10T9): контрастность регулируется изменением номинала резистора между выводами Uo и GND, как описано в PDF на индикатор.
2. Буквенно-цифровые ЖК индикаторы с 3-х вольтовым питанием: контрастность не регулируется.
3. Буквенно-цифровые ЖК индикаторы с 5-ти вольтовым питанием: контрастность регулируется изменением напряжения на выводе Uo в пределах примерно -2В..+2В относительно GND. Обратите книмание, что недопустимо подавать на вывод Uo напряжение, приближающееся к напряжению питания индикатора (Ucc)! Напряжение на выводе Uo должно хотя бы на 1В меньше напряжения питания индикатора! Иначе ЖК индикатор выходит из строя.
4. Графические индикаторы MT-6464*: контрастность регулируется изменением напряжения на выводе Uo, как описано в PDF на индикатор.
5. Графические индикаторы MT-12232*: контрастность не регулируется.
6. Графические индикаторы MT-12864*: контрастность регулируется изменением номинала резистора между выводами Uo и Uee, как описано в PDF на индикатор.
В любом случае, лучше уточнить в документации на конкретный ЖК индикатор. Если есть сомнения в правильности сведений в документации - свяжитесь с нами или спросите на форуме.
Можно ли подключать 5-ти вольтовый ЖК индикатор к 3-х вольтовому контроллёру?
В принципе, можно. Но надо учитывать разность в уровнях логических сигналов: для некоторых индикаторов уровень логической 1 может оказаться выше, чем способен сформировать управляющий контроллёр. Например, это касается вывода RES индикатора MT-12864, уровень лог.1 которого может быть не менее 3.75В (0.7*5.5В), хотя остальные выводы имеют уровень лог.1 всего 2.4В.
Также, проблемы будут при использовании операции чтения из ЖК индикатора. В цикле чтения ЖК индикатор честно выдаст на выводы напряжение лог.1 вплоть до 5В и ток потечёт через защитные диоды в управляющем контроллёре, что может повлечь выход из строя как ЖК индикатора, так и управляющего контроллёра. Необходимо предусматривать схемы согласования уровней, ограничения тока по выводам и тому подобные меры.
Как правильно подавать команды в буквенно-цифровые и графические ЖК индикаторы?
Есть несколько вариантов, выберите наиболее подходящий Вам или придумайте новый, не противоречащий документации на ЖК индикатор.
1. Перед (или после) каждого цикла обращения выдерживать паузу не менее указанной в документации. Это самый простой, но и самый неоптимальный по затратам времени управляющего контроллёра способ.
2. После каждого цикла обращений к ЖК индикатору опрашивать бит занятости и ждать пока индикатор не выполнит посланную команду. Это способ лучше первого, но всё ещё весьма неоптимальный.
3. Ждать готовности ЖК индикатора перед каждым циклом обращения. Это, вероятно, самый удобный вариант управления ЖК индикатором из основной программы (не из прерываний). Хотя он и не обеспечивает минимальных затрат времени управляющим контроллёром на работу с ЖК индикатором, но освобождает максимум времени для других действий, кроме работы с индикатором.
4. Можно так написать программу, выдающую команды в ЖК индикатор, чтобы между любыми двумя последовательными циклами обращений проходило не менее указанного в документации времени. Этот способ оптимален по затратам времени управляющего контроллёра (не делается ничего лишнего) и скорости вывода информации в ЖК индикатор, но весьма сложен в написании и отладке.
5. Если циклы обращений к ЖК индикатору формируются в прерывании, то можно настроить частоту прерываний так, чтобы между вызовами проходило не менее указанного в документации на индикатор времени паузы. Если в системе допустимо иметь такие низкую частоту прерываний и скорость вывода информации в ЖК индикатор, то этот способ, наверно, лучший.
6. Если нужна высокая скорость прерываний или вывода информации на ЖК индикатор, можно в прерывании опросить готовность индикатора и, если не готов, выйти из прерывания не формируя цикла обращения к индикатору.
Разумеется, это не все возможные варианты, но их вполне достаточно в большинстве случаев.
Как правильно проверить готовность ЖК индикатора к обмену данными?
В наиболее общем случае надо выполнить цикл чтения информации из ЖК индикатора, установив управляющие сигналы для получения байта статуса и проверить бит BUSY в считанном байте. Для буквенно-цифровых ЖК индикаторов с 4-х битным режимом включения надо не забывать получать оба полубайта, независимо готов или нет индикатор. Для управляющих контроллёров, в которых возможно выбирать режим работы шины данных (на ввод или на вывод) надо также не забывать переключать шину данных на ввод до формирования импульса E (строба чтения).
Для буквенно-цифровых и графических ЖК индикаторов возможен и более быстрый способ проверки флага BUSY: начать цикл чтения, но проверять бит BUSY сразу на шине данных, не сбрасывая строб E, только лишь выдержав время задержки выдачи данных индикатором. При этом можно сохранять строб E активным до обнаружения сброса флага BUSY и только потом завершить цикл чтения байта статуса. Но завершить правильно необходимо в любом случае - например, для буквенно-цифровых индикаторов с 4-х битным режимом включения обязательно надо получить и младший полубайт байта статуса, хотя бит BUSY находится в старшем полубайте и, казалось бы, читать ещё и младший лишнее. Нет, не лишнее!
Могут ли ЖК индикаторы работать при отрицательных температурах?
Мы выпускаем несколько разновидностей ЖК индикаторов,
многие из которых предназначены для эксплуатации, в том числе, и при отрицательных температурах.
Серийно производятся ЖК индикаторы с рабочей температурой до -30°C (температура хранения при этом до -40°C).
Максимально допустимая рабочая температура от +50°C до +70°C (температура хранения от +60°C до +80°C).
Но при применении ЖК индикаторов с расширенным температурным диапазоном надо понимать,
что они, во-первых, дороже; во-вторых, при отрицательной температуре существенно возрастает время смены информации
на стекле ЖК индикатора (от 0.2с при +20°C до 7с при -20°C и 15с при -30°C).
Это время от записи новой информации в индикатор до окончания (на глаз) переходных процессов в стекле ЖК индикатора.
Если информация в ОЗУ индикатора при записи не изменяется, то и никаких переходных процессов не будет.
Т.е. время на переходные процессы нужно только при смене выводимой информации.
К времени записи информации во внутреннее ОЗУ индикатора это время отношения не имеет.
Если выводить меняющуюся информацию в индикатор чаще, чем указанное время, то ничего не испортится,
но на индикаторе видно будет нечто среднее между старой и новой информацией.
Можно ли сменить тип интерфейса управления ЖК индикатором?
Да, для ЖК индикаторов MT-6116, MT-6116B, MT-12232B можно сменить тип интерфейса управления
с 68000 на 8080. При этом сигнал R/W станет сигналом /WR, а сигнал E - сигналом /RD.
Активным может быть всегда только один из них.
Выбор типа интерфейса 8080 осуществляется подачей на вывод RES перепада с лог.1 на лог.0 и оставлением лог.0 на всё время работы ЖК индикатора.
Подробнее смотрите документацию на кристалл КБ145ВГ4 (Ангстрем) или SED1520DOA. Или связывайтесь с нами.
Для ЖК индикаторов MT-12232A, MT-12232C и MT-12232D смена типа интерфейса также физически возможна, но из-за наличия в схеме индикатора дешифратора обращений к двум кристаллам приведёт к неработоспособности ЖК индикатора.
Особенности ЖК индикаторов MT-6116, MT-12232.
Все ЖК индикаторы MT-6116 и MT-12232 основаны на одном и том же кристалле и имеют некоторые особенности, которые надо учитывать при проектировании изделий на данных индикаторах:
1. Хотя в индикаторе присутствует цепь начального сброса по включению питания,
часто её оказывается недостаточно и для правильной работы индикатора надо подавать сигнал сброса снаружи.
Эти индикаторы сбрасываются любым
перепадом на выводе RES (и 0->1, и 1->0),
причём этот же вывод выбирает тип интерфейса управления. Поэтому желательно подавать внешний сигнал сброса ЖКИ на вывод RES
- удерживая RES=лог.0 не менее 10 мкс после подачи напряжения питания на ЖКИ и потом подавая перепад лог.0 -> лог.1
с длительностью фронта не более 10 мкс. До момента подачи перепада 0->1 ЖК индикатор может выдавать на шину данных
случайную информацию (зависит от управляющих сигналов R/W, A0, E)
и надо обеспечить режим ввода (или Z-состояние) по шине данных в управляющем контроллёре на это время.
Если же импульс сброса будет формироваться и в процессе работы, не только при включении питания,
то на всё время лог.0 на выводе RES также надо переводить шину данных управляющего контроллёра в режим ввода
(или Z-состояние) для исключения конфликта на шине.
2. Для ускорения обновления индикатора предусмотрен специальный режим чтения-модификация-запись , при котором адрес столбца увеличивается только после записи (флаг RMW). После установки этого режима можно прочитать байт из индикатора, при необходимости изменить его и записать обратно в индикатор, не добавляя команд установки адреса столбца. Без этого режима последовательность была бы следующей: установить адрес столбца, прочитать данные, снова установить тот же адрес столбца, записать новые данные. Здесь на целых две операции больше (если выполнять модификацию нескольких последовательных байтов).
3. С другой стороны, с включенным режимом чтения-модификация-запись
ЖК индикатор не обрабатывает многие команды
(например, точно не работает команда установки страницы).
Поэтому надо не забывать сбрасывать этот режим, когда он не нужен.
И в процедуре инициализации в нашей документации не для всех индикаторов этот режим сбрасывается и может оказаться,
что после включения питания режим окажется установленным. В этом случае ЖК индикатор будет работать неправильно.
Лучше добавить в процедуру инициализации команду сброса режима RMW.
4. При чтении информации из внутренней памяти индикатора нужно делать "пустой" цикл чтения - после команд установки адреса столбца первый цикл чтения не выдаст полезной информации, реальные данные будут выданы только начиная со второго цикла чтения. Для чтения байта статуса лишних циклов чтения делать не надо.
5. Так как кристаллы в индикаторе независимы, то опрашивать надо оба байта статуса. Или, по крайней мере, из того кристалла, к которому будет обращение.
6. По той же причине (независимость кристаллов) для правильной работы ЖК индикатора необходимо провести начальную инициализацию для обоих кристаллов индикатора. При инициализации только одного из двух кристаллов индикатор что-то показывать будет, но картинка правильной не будет даже на половине индикатора.
Особенности ЖК индикаторов MT-6464 и MT-12864.
В нашей документации на ЖК индикатор забыто указание на минимальное время паузы между циклами обращения к индикатору: 10 мкс. Можно или выдерживать данное время, или проверять флаг занятости индикатора.
Также не указано, что при чтении информации из внутренней памяти индикатора
нужно делать "пустой" цикл чтения - после команды установки адреса первый цикл чтения не выдаст полезной информации,
реальные данные будут выданы только начиная со второго цикла чтения.
Для чтения байта статуса лишних циклов чтения делать не надо.
Так как кристаллы в индикаторе независимы, то опрашивать надо оба байта статуса.
Или, по крайней мере, из того кристалла, к которому будет обращение.
По той же причине (независимость кристаллов) для правильной работы ЖК индикатора
необходимо провести начальную инициализацию для обоих кристаллов индикатора.
В документации не указаны входные и выходные токи для индикаторов.
Индикаторы обеспечивают указанные в документации выходные напряжения при следующих максимальных выходных токах:
1. Все буквенно-цифровые (MT-**S*): Ioh=0.4мА, Iol=1.2мА.
2. MT-6116*: Ioh=0.4мА, Iol=0.4мА.
3. MT-6464*: Ioh=0.2мА, Iol=1.6мА.
4. MT-12232*: Ioh=0.4мА, Iol=0.4мА.
5. MT-12864*: Ioh=0.2мА, Iol=1.6мА.
Входные токи для индикаторов указаны в документации на индикатор, за исключением MT-6116*, MT-12232*:
1. MT-6116*: Iih=Iil=3мкА.
2. MT-12232*: Iih=Iil=3мкА.
Можно ли как нибудь быстро проверить работоспособность ЖК индикатора?
ЖК индикатор ничего не показывает, что делать?
Чаще всего, информация на ЖК индикаторе не появляется по причине неверно выставленной контрастности - реально индикатор работает, изображение есть, но его не видно. Проверить это можно чтением записанной ранее информации из ЖК индикатора (неприменимо для сегментных индикаторов).
Если есть подозрение на неисправность ЖК индикатора, рекомендуем:
* проверить наличие питания ЖКИ,
* уровни управляющих сигналов,
* настройку контрастности,
* отсутствие помех на управляющих выводах и питании ЖКИ,
* форму управляющих сигналов (особенно при длинном кабеле подключения индикатора),
* соблюдение временных параметров при управлении индикатором,
* правильность процедуры начальной инициализации индикатора,
* попробовать подключить индикатор к LPT порту компьютера и проверить исправность индикатора программой из предыдущего пункта,
* включить другой аналогичный ЖК индикатор,
* обратиться к нам.
А нет ли примера программы для вывода на ЖК индикатор?
Есть, вот с примерами программ для вывода на наши ЖК индикаторы. Программы написаны на подобии языка C и предназначены для пояснения алгоритмов работы с ЖКИ. Они подробно прокомментированы, но компилиться не будут - нужно доопределить функцию задержки времени и имена сигналов управления ЖКИ.
Не нашли ответа на свой вопрос? Свяжитесь с нами.
На этом сайте работает , где мы отвечаем на любые вопросы по нашим ЖКИ. Рекомендуем, прежде чем писать письмо с вопросами, внимательно с ним ознакомиться.
.
По техническим вопросам: Козлов Сергей Владимирович "Kozlov@сайт".
.
По вопросам закупок: Отдел продаж "Sales@сайт".
