كيف تعمل شاشة LCD للشخصية؟

تعد شاشات LCD ذات الأحرف مكونا أساسيا في العديد من الأجهزة الإلكترونية ، مما يوفر طريقة بسيطة وفعالة لعرض الأحرف والرموز الأبجدية الرقمية. يتضمن فهم كيفية عمل شاشة LCD للأحرف استكشاف التكنولوجيا الكامنة وراء شاشات الكريستال السائل وآليات وحدة التحكم وطريقة تشكيل الشخصيات وعرضها. ستتعمق هذه المقالة في هذه الجوانب ، وتشرح هيكل وتشغيل وقدرات التخصيص لشاشات LCD للأحرف.

x

ما هي شاشة LCD ذات الأحرف؟

شاشة LCD ذات الأحرف هي نوع من شاشات الكريستال السائل المصممة خصيصا لإظهار الأحرف - الحروف والأرقام والرموز - بتنسيق شبكة ثابتة. على عكس شاشات LCD الرسومية ، التي يمكنها عرض صور عشوائية بكسل تلو الآخر ، تعرض شاشات LCD للأحرف عددا محدودا من الأحرف مرتبة في صفوف ومدة ، مثل تكوينات 16×2 أو 20×4. يتكون كل حرف داخل مصفوفة من وحدات البكسل ، عادة 5×8 أو 5×7 نقطة.

التكنولوجيا الأساسية وراء شاشات LCD ذات الأحرف أساسيات

شاشة الكريستال السائل

في صميم شاشة LCD للشخصيات هي تقنية الكريستال السائل. شاشة LCD تعني شاشة الكريستال السائل ، والتي تستخدم خصائص تعديل الضوء للبلورات السائلة جنبا إلى جنب مع المرشحات المستقطبة للتحكم في مرور الضوء وإنشاء صور مرئية.

- لا تنبعث البلورات السائلة نفسها من الضوء ولكنها تتلاعب بالضوء من الإضاءة الخلفية أو العاكس.

- تتكون الشاشة من عدة طبقات: طبقتان زجاجيتان مستقطبتان تحيطان بطبقة الكريستال السائل.

- عند تطبيق مجال كهربائي ، يتغير اتجاه البلورات السائلة ، مما يؤثر على استقطاب الضوء الذي يمر عبره.

- يؤدي هذا التغيير إما إلى منع الضوء أو السماح له بالمرور عبر المستقطب الثاني ، مما يؤدي إلى إنشاء وحدات بكسل داكنة أو فاتحة على الشاشة.

هذا المبدأ هو أساس كيفية عمل شاشة LCD ذات الأحرف ، حيث يتم التحكم في وحدات البكسل التي تشكل الأحرف عن طريق تطبيق الجهد بشكل انتقائي على أجزاء معينة من طبقة البلورة السائلة.

تأثير النيماتيك الملتوي (TN)

تستخدم معظم شاشات LCD ذات الأحرف تأثير النيماتيك الملتوي ، حيث يتم لف البلورات السائلة بشكل طبيعي 90 درجة. بدون جهد ، تقوم البلورات بتدوير الضوء المستقطب ، مما يسمح له بالمرور عبر المستقطب الثاني ، مما يجعل البكسل يبدو ساطعا. عند تطبيق الجهد ، يتم فك البلورات ، مما يحجب الضوء ويجعل البكسل يبدو مظلما. يشكل هذا التباين الأحرف المرئية على الشاشة.

هيكل مصفوفة الأحرف وشاشة LCD

والبكسل يتم

عرض كل حرف على شاشة LCD للأحرف داخل شبكة ثابتة الحجم من وحدات البكسل ، عادة ما يكون عرضها 5 أعمدة وطولها 8 صفوف. على سبيل المثال:

- يمكن لشاشة LCD مقاس 16×2 عرض 16 حرفا لكل سطر وتحتوي على سطرين.

- يتكون كل حرف من 40 بكسل (5×8).

- يتم ترتيب وحدات البكسل في مستطيلات صغيرة يمكن التحكم فيها بشكل فردي لإنشاء شكل الحروف والرموز.

وحدة التحكم ورقاقة برنامج التشغيل

أحد المكونات الرئيسية التي تمكن من كيفية عمل شاشة LCD للأحرف هي شريحة وحدة التحكم المدمجة ، الأكثر شيوعا هيتاشي HD44780 أو المتغيرات المتوافقة.

- تحتوي وحدة التحكم هذه على ROM لمولد الأحرف مع جدول خطوط مدمج يخزن الصور النقطية للأحرف المحددة مسبقا.

- يتلقى الأوامر والبيانات من متحكم دقيق أو معالج ويتحكم في وحدات البكسل داخل كل خلية حرف يتم تنشيطها.

- تدير وحدة التحكم أيضا توقيت الشاشة وتحديثها.

CGRAM: ذاكرة الوصول العشوائي لمولد الأحرف

المخصصة

إلى جانب الأحرف المضمنة ، تسمح شاشات LCD للأحرف للمستخدمين بإنشاء أحرف مخصصة عن طريق برمجة CGRAM (ذاكرة الوصول العشوائي لمولد الأحرف).

- عادة ما يحتوي CGRAM على ما يصل إلى 8 أحرف مخصصة.

- يتم تعريف كل حرف مخصص بنمط 8 بايت يتوافق مع مصفوفة 5×8 بكسل.

- يمكن للمستخدمين تحميل الصور النقطية المخصصة إلى CGRAM ثم عرض هذه الأحرف من خلال الرجوع إلى عنوان CGRAM الخاص بهم.

كيف تعمل شاشة LCD ذات الأحرف؟ خطوة بخطوة

1. التهيئة

عند التشغيل ، تقوم وحدة التحكم في LCD بتهيئة الشاشة ، وتعيين عدد الأسطر وحجم الخط ومسح الشاشة.

2. تلقي البيانات والأوامر

يرسل المتحكم الدقيق التعليمات والبيانات إلى شاشة LCD عبر مجموعة من المسامير:

- RS (تحديد التسجيل): يحدد ما إذا كانت البيانات أمرا أو بيانات حرف.

- RW (قراءة/كتابة): يحدد وضع القراءة أو الكتابة.

- EN (تمكين): لتمكين نقل البيانات.

- دبابيس البيانات (عادة 4 أو 8 بت): تحمل البيانات أو الأمر الفعلي.

3. عرض الأحرف

- تقرأ وحدة التحكم بايت البيانات المرسلة بواسطة المتحكم الدقيق.

- يبحث عن نمط الأحرف المقابل في ROM أو CGRAM.

- يحدد النمط وحدات البكسل الموجودة في المصفوفة 5×8 التي يجب تشغيلها (داكنة) أو إيقاف تشغيلها (فاتحة).

- تقوم وحدة التحكم بتطبيق الجهد على مقاطع البلورة السائلة وفقا لذلك.

- تحجب وحدات البكسل أو تسمح بمرور الضوء ، تشكيل الشخصية المرئية.

4. تحديث الشاشة

تقوم وحدة التحكم في LCD بتحديث الشاشة باستمرار عن طريق المسح الضوئي من خلال الصفوف والأعمدة ، وتحديث حالات البكسل للحفاظ على صورة مستقرة.

مزايا شاشات

LCD ذات الأحرف- البساطة: أسهل في الواجهة والبرمجة مقارنة بشاشات LCD الرسومية.

- استهلاك منخفض للطاقة: تستخدم تقنية الكريستال السائل الحد الأدنى من الطاقة.

- سهولة القراءة: تباين عال ورؤية جيدة حتى في ضوء الشمس المباشر.

- التخصيص: القدرة على إنشاء أحرف مخصصة للرموز الخاصة.

- فعالة من حيث التكلفة: متوفرة على نطاق واسع وغير مكلفة للعديد من التطبيقات.

التكوينات والأحجام الشائعة

تأتي شاشات LCD للأحرف بأحجام قياسية مختلفة ، مثل:

- 8×1 ، 8×2

- 16×1 ، 16×2

- 20×2 ، 20×4

- 40×4

يشير

الرقم الأول إلى الأحرف لكل سطر ، ويشير الرقم الثاني إلى عدد الأسطر.

كيفية إنشاء أحرف مخصصة على شاشة LCD للأحرف

يؤدي إنشاء أحرف مخصصة إلى تحسين وظائف الشاشة من خلال السماح برموز أو رموز فريدة.

نظرة عامة على العملية

- صمم الحرف على شبكة 5×8 ، مع تحديد وحدات البكسل التي يجب تشغيلها أو إيقاف تشغيلها.

- قم بتحويل هذا التصميم إلى نمط ثنائي يمثل كل صف.

- قم بتحميل النمط إلى CGRAM الخاص بشاشة LCD باستخدام أوامر محددة.

- اعرض الحرف المخصص عن طريق كتابة عنوان CGRAM الخاص به على الشاشة.

غالبا ما تتم هذه العملية من خلال مكتبات التعليمات البرمجية للمتحكم الدقيق التي تبسط الاتصال بشاشة LCD.

التطبيقات العملية لشاشات LCD ذات الأحرف

تستخدم شاشات LCD للأحرف في:

- الإلكترونيات الاستهلاكية (أفران الميكروويف ، الآلات الحاسبة ، الساعات)

- المعدات الصناعية (لوحات العدادات ، أنظمة التحكم)

- الأنظمة المدمجة (مشاريع Arduino ، واجهات المتحكم الدقيق)

- الأجهزة الطبية

- أجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية

سهولة

استخدامها وموثوقيتها تجعلها مثالية لعرض رسائل الحالة والقوائم والبيانات البسيطة.

في الختام

يكشف فهم كيفية عمل شاشة LCD للأحرف عن الاستخدام الأنيق لتقنية الكريستال السائل جنبا إلى جنب مع رقائق التحكم الذكية لعرض الأحرف القابلة للقراءة بكفاءة. من التأثير النيماتي الملتوي الذي يتحكم في استقطاب الضوء إلى إدارة وحدة التحكم لمصفوفات البكسل وإنشاء الأحرف المخصصة ، توفر شاشات LCD للأحرف حلا قويا وفعالا من حيث التكلفة للعديد من احتياجات العرض. تضمن بساطتها واستهلاكها المنخفض للطاقة وخيارات التخصيص أنها تظل ذات صلة بالتطبيقات المختلفة على الرغم من ظهور شاشات العرض الرسومية الأكثر تعقيدا.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو الفرق بين شاشة LCD ذات الأحرف وشاشة LCD الرسومية؟

تعرض شاشة LCD للأحرف أحرفا محددة مسبقا في شبكة ثابتة (على سبيل المثال ، 16×2) ، بينما يمكن لشاشة LCD الرسومية التحكم في وحدات البكسل الفردية لعرض الصور والرسومات العشوائية.

2. كم عدد الأحرف المخصصة التي يمكنني إنشاؤها على شاشة LCD للأحرف؟

عادة ، يمكنك إنشاء ما يصل إلى 8 أحرف مخصصة في وقت واحد ، مخزنة في CGRAM لوحدة تحكم LCD.

3. ما هو دور وحدة التحكم HD44780 في شاشة LCD للأحرف؟

تدير وحدة التحكم HD44780 عمليات العرض ، بما في ذلك إنشاء الأحرف والتحكم في البكسل والاتصال بوحدة التحكم الدقيقة.

4. كيف يتم ضبط تباين شاشة LCD للأحرف؟

عادة ما يتم ضبط التباين عن طريق تغيير الجهد على دبوس تباين شاشة LCD (Vo) ، غالبا باستخدام مقياس الجهد.

5. هل يمكن لشاشات LCD للأحرف عرض الأحرف بلغات مختلفة؟

نعم ، يمكن أن تتضمن مجموعة الأحرف المبرمجة في وحدة التحكم أحرف لغة مختلفة ، اعتمادا على جدول الخطوط المستخدم.