Đôi khi với màn hình đơn sắc không màu. Màn hình LCD đồ họa đơn sắc trong mạch vi điều khiển

Máy tính cá nhân sử dụng nhiều loại màn hình khác nhau để hiển thị văn bản và đồ họa. Dưới đây là phân loại màn hình tùy thuộc vào giao diện chúng sử dụng với máy tính.

• Màn hình tổng hợp. Có một dòng đầu vào tương tự. Màn hình có thể có màu hoặc đơn sắc. Tín hiệu video đi vào màn hình theo tiêu chuẩn NTSC (Ủy ban Hệ thống Truyền hình Quốc gia). Tiêu chuẩn này cũng được sử dụng trong truyền hình. Màn hình tổng hợp được sử dụng cùng với bộ điều hợp video CGA.
• Màn hình kỹ thuật số. Có từ một đến sáu dòng đầu vào. Màn hình kỹ thuật số có thể hiển thị tối đa 2n màu khác nhau, trong đó n bằng số dòng đầu vào. Loại màn hình này có thể được sử dụng kết hợp với EGA và CGA.
• Màn hình RGB tương tự. Có ba dòng đầu vào tương tự (điều khiển màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam). Mức điện áp trên mỗi dòng chịu trách nhiệm về cường độ màu tương ứng trên màn hình. Số lượng màu mà màn hình analog có thể hiển thị thực tế chỉ bị giới hạn bởi khả năng của bộ điều hợp video. Màn hình analog được sử dụng kết hợp với VGA, Super VGA và XGA.

Các thông số của các màn hình phổ biến nhất được sử dụng trên các máy tính tương thích với IBM PC/XT/AT được hiển thị trong bảng sau:

Bảng 2.1 Các loại màn hình

1.1. Màn hình đơn sắc

Ban đầu, PC IBM được sản xuất với màn hình đơn sắc (MD) của IBM và bộ điều hợp video đơn sắc (MDA). Mặc dù MDA không cung cấp khả năng sử dụng đồ họa và nhiều màu sắc khác nhau do độ phân giải cao - 720x350 (thậm chí còn cao hơn EGA cung cấp - 640x350), MDA được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng làm việc với văn bản. Bước tiếp theo trong việc cải thiện hệ thống video là sự sáng tạo của Hercules Technology, INC. bộ điều hợp video Hercules mới (Hercules), được sử dụng cùng với màn hình đơn sắc của IBM (MD). Bộ điều hợp này tương thích với MDA và cung cấp cho người dùng khả năng đồ họa.

Màn hình đơn sắc của IBM và các thiết bị tương thích của nó sử dụng tốc độ khung hình 50Hz.

1.2. Màn hình màu

Màn hình màu (CD) của IBM được sử dụng cùng với bộ điều hợp đồ họa màu (CGA) và cung cấp bốn màu cho đồ họa và tám màu cho văn bản. Bản thân màn hình màu có khả năng hiển thị mười sáu màu khác nhau. Độ phân giải của màn hình màu thấp hơn độ phân giải của màn hình đơn sắc - 640x200 và kích thước của ký tự là 8 pixel (pixel là thành phần hình ảnh tối thiểu) về chiều cao và 8 pixel chiều rộng. Kết quả là, điều đáng chú ý là các ký tự bao gồm các pixel riêng lẻ. Với sự ra đời của màn hình màu cải tiến với độ phân giải cao hơn, nhược điểm này đã được loại bỏ.

Màn hình màu có tốc độ khung hình 60Hz.

1.3. Cải thiện hiển thị màu sắc

Màn hình màu cải tiến được thiết kế để sử dụng với bộ điều hợp video EGA. Nó có độ phân giải cao hơn - 640x350 và có thể hiển thị nhiều màu hơn (16 trên 64 màu bất kỳ) so với màn hình màu thông thường. Các ký tự có chiều rộng 8 pixel, chiều cao 14 pixel.

1.4. Màn hình màu đa tần số

Màn hình này có khả năng hoạt động với các tốc độ khung hình khác nhau, cho phép bạn hỗ trợ các chế độ có độ phân giải khác nhau. Thông thường, những màn hình này có độ phân giải 640x350 (tương ứng với EGA) trở lên - 640x400, 640x480, 800x600, 1024x768. Hai chế độ cuối cùng chỉ được thực hiện bởi bộ điều hợp video Super VGA và XGA.

Màn hình màu đa tần số có thể tạo ra nhiều màu hơn màn hình màu nâng cao. Khi chạy ở chế độ kỹ thuật số, nó có 64 màu giống như ECD và khi chạy ở chế độ analog, nó có thể hiển thị số lượng màu gần như không giới hạn. Hầu hết các màn hình đa tần số có thể được sử dụng kết hợp với VGA. Các mẫu màn hình đa tần số đầu tiên của NEC không hỗ trợ bộ điều hợp video VGA.

1.5. màn hình VGA

Đối với bộ điều hợp video VGA, IBM đã phát triển màn hình analog RGB có độ phân giải cao cũng như màn hình analog đơn sắc có độ phân giải cao. Trên màn hình đơn sắc, các màu khác nhau được thể hiện bằng các sắc thái xám khác nhau. Hai màn hình (đơn sắc và màu) có thể hoán đổi cho nhau - các ứng dụng được viết cho một trong các màn hình có thể chạy trên màn hình kia.

Chiếc TV đen trắng đầu tiên có màn hình LCD xuất hiện vào năm 1976 (của Sharp) và có màn hình 160x120 pixel. Ý tưởng sử dụng những màn hình như vậy trong các thiết kế nghiệp dư trong một thời gian dài đã gặp phải một vấn đề tầm thường - quá tốn kém cho việc phát triển ngôi nhà. Trong những năm gần đây, tình hình đã thay đổi hoàn toàn và màn hình LCD đồ họa đơn sắc GLCD (Màn hình tinh thể lỏng đồ họa) đã trở nên đắt hơn không nhiều so với các màn hình chữ và số của chúng.

Ưu điểm của chỉ báo đồ họa so với chỉ báo tượng trưng là rõ ràng vì chúng cho phép bạn hiển thị hình ảnh raster hai chiều với hình ảnh thực sự dễ nhận biết trên màn hình. MK hiện đại đủ nhanh để phát ngay cả video phát trực tuyến trên màn hình LCD. Nó không phải là phiên bản tương tự của chiếc TV đen trắng đầu tiên trong phiên bản vi điều khiển bỏ túi sao?

Trong số nhiều tham số mà GLCD được chọn, loại bộ điều khiển đồ họa bên trong rất quan trọng. Hệ thống lệnh, giao diện vật lý và thuật toán phần mềm phụ thuộc vào nó.

Có khoảng chục loại bộ điều khiển LSI từ các nhà sản xuất khác nhau. So với các mô-đun LCD “chữ và số”, GLCD có một cải tiến - có thể có một số bộ điều khiển và chúng được bổ sung bởi trình điều khiển phân đoạn. Một cặp được hình thành, có thể được coi là một "chipset", tương tự như bo mạch chủ máy tính cá nhân.

Trong các GLCD thông thường tương thích với hệ thống chỉ huy của bộ điều khiển KS0108 (Samsung), chipset được ký hiệu bằng phân số KS0107/KS0108 hoặc KS0107B/KS0108B. Các nhà phát triển có kinh nghiệm biết rằng tên "KS0107" dùng để chỉ trình điều khiển phân đoạn và "KS0108" dùng để chỉ bộ điều khiển điều khiển. Đôi khi các tài liệu chỉ cho biết loại bộ điều khiển KS0108, vì sự hiện diện của chip điều khiển trên bảng mạch màn hình LCD là điều hiển nhiên.

Trong bộ lễ phục. Hình 2.43 thể hiện sơ đồ khối của tiêu chuẩn GLCD KS0107/KS0108 với bố cục 128x64 pixel. Cơ sở là một ma trận các phần tử LCD, được sắp xếp theo chiều rộng 128 cột và chiều cao 64 hàng. Để chiếu sáng từng điểm trong số 8192 điểm của màn hình, bạn cần 192 công tắc bóng bán dẫn, được đặt trong một trình điều khiển KS0107 và hai bộ điều khiển KS0108. Mỗi bộ điều khiển có RAM bên trong với dung lượng 4 Kbit, cũng như logic để ghép nối với các thiết bị bên ngoài. Ngược lại, trình điều khiển tạo ra một lưới tín hiệu đồng hồ cho toàn bộ hệ thống từ bộ tạo dao động RC chính (chi tiết ở phần sau).

Cơm. 2,43. Sơ đồ khối của GLCD với tổ chức 128×64 pixel.

Tại sao GLCD có hai chip điều khiển mà không phải một? Có thể giả định rằng vì mục đích thống nhất, vì mỗi người trong số họ chịu trách nhiệm về góc phần tư 64x64 pixel riêng của mình. Bằng cách tăng số lượng góc phần tư theo tỷ lệ, bạn có thể nhận được bất kỳ kích thước màn hình nào từ 64x64 đến 640x480 pixel.

Màn hình LCD đồ họa có thuộc tính bắt buộc là đèn nền màn hình LED tích hợp. Màu sắc của nó quyết định nền của bức ảnh. Ví dụ: chữ màu đen trên nền màu vàng. Không có trình tạo ký tự bảng chữ cái được nhúng trong màn hình. Lập trình viên phải tự tạo ra các chữ cái, số, ký hiệu và ký hiệu. Bảng chữ cái có thể được biết đến trên thế giới và không có gì cường điệu ở đây.

Thật không may, không có sự thống nhất về sơ đồ chân và tên liên lạc, ngay cả trên GLCD có cùng bộ điều khiển. Đây là một điểm trừ buộc bạn phải nghiên cứu kỹ datasheets. Trong bảng. Ví dụ: 2.6 chứa tập hợp các ký hiệu tín hiệu được tìm thấy trong GLCD tương thích với KS0107/KS0108. Cần chú ý đặc biệt đến tên đầy đủ của màn hình. Ví dụ: Winstar WG12864A có bộ điều khiển KS0108 và WinstarWG12864D có bộ điều khiển T6963C, có hệ thống lệnh hoàn toàn khác. Có những GLCD có nguồn điện giảm +2,4…+3,6 V. Điều xảy ra là đèn nền được cấp nguồn +5 V và đèn báo là +3 V, v.v.

Bảng 2.6. Giải mã tín hiệu GLCD chuẩn KS0107/KS0108

Các mạch điện để kết nối GLCD với MK tương tự nhau, thậm chí có các “chipset” khác nhau bên trong (Hình 2.44, a...g), nhưng phần mềm sẽ hoàn toàn khác. Để kiểm soát độ sáng của đèn nền, bạn có thể sử dụng mạch điện được thảo luận trước đó từ Hình. 2.42, a…tr.

a) sơ đồ kết nối điển hình cho mô-đun GLCD tương thích với hệ thống lệnh KS0108. Bus dữ liệu “DB0”…“DB7” là hai chiều. Điện trở L2 đặt độ sáng của đèn nền. Điện trở R1 điều chỉnh độ tương phản từ màn hình sáng hoàn toàn đến màn hình tối hoàn toàn. Điện áp âm tại tiếp điểm “UEE” -5...-8 V được tạo ra bên trong GLCD;

b) loại bộ điều khiển giống như trong Hình. 2.44, a, nhưng sơ đồ chân và tên của các chân GLCD thì khác. Để điều chỉnh độ tương phản, một điện trở không đổi R1 là đủ. Điện trở của nó được chỉ định trong biểu dữ liệu. Độ sáng của đèn nền không thể điều chỉnh được;

c) tín hiệu ngược pha được cung cấp cho các đầu cuối “CSl”, “CS2” của màn hình đồ họa HG1 (128×64), tức là. Tại mỗi thời điểm, chỉ một trong hai góc phần tư pixel (64x64) được truy cập. Biến tần trên Transistor VT1 giúp giảm số dòng MK; VỀ

Về Hình. 2,44. Sơ đồ kết nối mô-đun LCD đồ họa với MK (cuối):

d) mô-đun GLCD HG1 có bộ điều khiển T6963 bên trong của Toshiba. Điện áp âm để điều chỉnh độ tương phản được cấp từ bên ngoài và được điều chỉnh bằng điện trở R2. Điện trở R1 xác định độ sáng của đèn nền. Diode VD1 bảo vệ màn hình khỏi đặt điện áp dương lớn hơn +0,7 V vào đầu vào “Vo”;

e) mô-đun GLCD HG1 có bộ điều khiển SED1330 bên trong của Seiko Epson Corp. Để điều chỉnh độ tương phản, cần có nguồn điện lưỡng cực +5 V bên ngoài;

f) mạch tương đương đối với nguồn điện áp âm GLCD. Độ tương phản được điều khiển bởi biến trở R4. Sự ổn định nhiệt độ được duy trì bởi nhiệt điện trở RK1. Điện trở R3 tuyến tính hóa đặc tính nhiệt độ; điện trở của nó được chọn bằng thực nghiệm;

g) Tín hiệu đặt lại ban đầu cho chân “RES” của mô-đun LCD đồ họa HG1 không cần phải được cung cấp từ MK. Nó có thể được hình thành bởi chuỗi bên ngoài R1, C/. Ưu điểm là tiết kiệm đường dây cổng MK.

Màn hình đơn sắc rẻ hơn đáng kể so với các loại màu, có hình ảnh rõ hơn và độ phân giải cao hơn, cho phép bạn hiển thị hàng chục sắc thái xám và ít gây hại cho sức khỏe con người. Vì vậy, nhiều lập trình viên chuyên nghiệp ưa thích chúng.

Trong số những cái đơn sắc, những cái được sử dụng phổ biến nhất là:

● màn hình điều khiển trực tiếp đơn sắc, cung cấp độ phân giải cao khi hiển thị văn bản và ký hiệu giả đồ họa, nhưng không nhằm mục đích tạo ra hình ảnh đồ họa được xây dựng từ các pixel riêng lẻ; chỉ hoạt động cùng với bộ điều khiển video đơn sắc;

● Màn hình đơn sắc tổng hợp cung cấp khả năng hiển thị chất lượng cao cả thông tin biểu tượng và đồ họa khi làm việc cùng với bộ điều hợp đồ họa màu (nhưng tự nhiên tạo ra hình ảnh đơn sắc, thường là màu xanh lá cây hoặc màu hổ phách).

Độ phân giải cao nhất với khả năng truyền bán sắc tốt trong số các màn hình đang được sử dụng hiện nay là màn hình tổng hợp đơn sắc với hình ảnh đen trắng thuộc loại “giấy trắng” (thường được sử dụng trong các hệ thống xuất bản trên máy tính để bàn); độ phân giải của chúng khi làm việc cùng với bộ điều hợp video tốt vượt quá 1600 x 1200 pixel.

Màn hình màu

Màn hình CRT màu sử dụng ba súng điện tử, trái ngược với súng đơn được sử dụng trong màn hình đơn sắc. Mỗi khẩu súng chịu trách nhiệm về một trong ba màu cơ bản: đỏ (Màu đỏ), màu xanh lá (Màu xanh lá) và xanh lam (Xanh lam), bằng cách trộn tất cả các màu và sắc thái màu khác được tạo ra, lên đến 16 triệu sắc thái khác nhau được cung cấp bởi tiêu chuẩn TrueColor. Chất lân quang của một ống màu chứa các nhóm chấm nhỏ, mỗi chấm có ba loại nguyên tố (do đó có tên của nhóm nguyên tố phốt pho - bộ ba), phát sáng với những màu cơ bản này và dòng electron từ mỗi súng điện tử được hướng đến các nhóm điểm tương ứng. Những màn hình như vậy đôi khi được gọi là màn hình RGB, theo tên các chữ cái đầu tiên trong tên của các màu cơ bản tạo thành quang phổ.

Chùm tia điện tử dành cho nguyên tố photpho đỏ không được ảnh hưởng đến nguyên tố photpho xanh lục hoặc xanh lam. Để đạt được điều này

hành động, một mặt nạ đặc biệt được sử dụng, cấu trúc của nó phụ thuộc vào loại ống hình ảnh của các nhà sản xuất khác nhau, đảm bảo tính rời rạc (rasterization) của hình ảnh.

CRT có thể được chia thành hai loại:

●với sự sắp xếp các súng điện tử theo hình tam giác;

● với sự sắp xếp phẳng của súng điện tử.

Thông thường, CRT (ống) có bố trí phẳng các súng điện tử còn được gọi là CRT có chùm tia tự hội tụ, vì tác dụng của từ trường trái đất lên các chùm tia nằm ba mặt phẳng gần như giống nhau và khi vị trí của ống thay đổi tương đối. đối với trường này, không cần điều chỉnh bổ sung. Các ống này sử dụng 2 loại mặt nạ: 0 “Shadow Mask”;

● “Mặt nạ khe”.

Mặt nạ bóng là loại mặt nạ phổ biến nhất cho màn hình CRT. Mặt nạ bóng là một lưới kim loại phía trước màn hình ống thủy tinh có lớp phốt pho. Các lỗ trên lưới kim loại đảm bảo rằng chùm tia chỉ chạm chính xác vào các phần tử phốt pho cần thiết và chỉ ở một số khu vực nhất định. Khoảng cách tối thiểu giữa các phần tử lân quang cùng màu được gọi là khoảng cách điểm. Mặt nạ bóng được sử dụng trong nhiều màn hình hiện đại, đặc biệt là Hitachi, Panasonic, Samsung, Daewoo, LG, Nokia, ViewSonic.

Mặt nạ khe bao gồm các dây dẫn kim loại song song phía trước màn hình của một ống thủy tinh có lớp phốt pho. Khoảng cách giữa các dây dẫn đảm bảo chùm tia chiếu chính xác vào các dải màn chắn cần thiết. Các nguyên tố phốt pho được sắp xếp thành các ô hình elip thẳng đứng và mặt nạ được làm bằng các đường thẳng đứng. Các sọc dọc thực sự được chia thành các ô hình elip chứa các nhóm nguyên tố phốt pho có ba màu cơ bản. Khoảng cách tối thiểu giữa hai ô được gọi là khoảng cách khe. Mặt nạ khe được sử dụng, ngoài các màn hình của NEC (nhà phát triển công nghệ này), trong các màn hình Panasonic có màn hình phẳng PureFlat và LG có màn hình phẳng Flatron.

Sony đã phát triển các ống phẳng có lưới nướng khẩu độ (Aperture Grill), hay được biết đến nhiều hơn với tên gọi ống Trinitron. Lưới tản nhiệt khẩu độ là lưới tản nhiệt bằng kim loại có các đường thẳng đứng. Thay vì các tế bào hình elip, màn hình chứa một loạt các sợi bao gồm các nguyên tố phốt pho có ba màu cơ bản, được sắp xếp theo dạng sọc dọc. Hệ thống này cung cấp độ tương phản hình ảnh cao và độ bão hòa màu tốt, cùng nhau đảm bảo màn hình ống chất lượng cao dựa trên công nghệ này. Mặt nạ được sử dụng trong các ống của Sony, cũng như CTX, Mitsubishi, ViewSonic, là một lá mỏng có các đường dọc mỏng được cắt vào đó. Nó được giữ trên một (trong các màn hình lớn - một số) dây ngang, bóng của nó có thể nhìn thấy trên màn hình. Dây này dùng để giảm rung động và được gọi là dây giảm chấn.

Khoảng cách tối thiểu giữa hai sợi cùng màu trên màn hình được gọi là dải cao độ. Các khái niệm được giới thiệu ở trên: “khoảng cách dấu chấm”, “khoảng cách khe”, “khoảng cách dải” có thể được liên kết với thuật ngữ chung phổ biến hơn “kích thước hạt”, được thảo luận dưới đây.

BẰNG màn hình màu Màn hình màu tổng hợp cũng được sử dụng, cung cấp cả màu sắc và đồ họa, nhưng Vớiđộ phân giải khá thấp.

Màn hình RGB có chất lượng cao hơn, có độ phân giải, đồ họa và chi tiết màu sắc cao; chúng có dây riêng cho từng tín hiệu màu chính (trong màn hình tổng hợp, cả ba tín hiệu màu đều đi qua một dây).

Màn hình RGB hoạt động cùng với bộ điều khiển đồ họa màu. Ba loại màn hình video: CD (Hiển thị màu), ECD (CD nâng cao) và PGS (Hệ thống đồ họa chuyên nghiệp), đã xác định tiêu chuẩn cho màn hình màu để sử dụng rộng rãi, nhưng hiện tại chỉ có loại cuối cùng đáng được chú ý.