في هذه المقالة سوف أتحدث عن كيفية عمل شاشة الكريستال السائل (LCD) من حيث الإشارات ، وكيفية فك تشفير هذه الإشارات واستخدامها لأغراضها الخاصة.
في بعض الأحيان تثور أسئلة تتعلق بتشغيل شاشة LCD. على سبيل المثال ، تدفقت شاشة الجهاز ، ولا يوجد شيء بديل:
أو أن شاشة LCD صغيرة جدًا ، ولا تكون مرئية في الظلام ، وتتمثل المهمة في تحويل الإخراج بدلاً من LCD إلى LED أو شاشة عرض أخرى.
لقد واجهت أيضًا هذه المشكلة: هناك مكيف هواء ، ولتحسين خصائصه التشغيلية ، من الضروري تشغيل مروحة إضافية عندما يظهر رمز "ندفة الثلج" على الشاشة.
أعتقد أنه يمكنك طرح الكثير من هذه المشكلات ، والمهمة العامة هي معرفة كيفية فك شفرة المعلومات المعروضة على شاشة LCD واستخدامها للغرض المقصود.
تتطلب المؤشرات البلورية السائلة ، بسبب خصائصها الفيزيائية ، استيفاء متطلبين رئيسيين:
- يجب أن يكون الجهد بين الأقطاب الكهربائية على الأقل ثلاثة فولت.
- من الضروري تطبيق الجهد المتناوب على الأقطاب الكهربائية دون أي عنصر DC.
إذا كنت لا تفي بالمتطلب الأول وقمت بتطبيق جهد أقل من 3 فولت بين الأقطاب المشتركة والقطعية ، فلن يكون المقطع ببساطة مرئيًا.
إذا لم يتم استيفاء الشرط الثاني ، فقد يتدهور المؤشر بسرعة كبيرة (ستتدهور البلورات السائلة). عانت مؤشرات المشكلات الأولى بشكل سيء بشكل خاص من الفشل في تلبية المتطلب الثاني ، وقد يكون هناك موقف حيث كان لدى المستخدم دائمًا وقت على المؤشر عندما نفدت البطارية في الساعة.
تستخدم شاشة LCD أقطاب كهربائية عامة ومقطوعة. تقع أقطاب القطع على جانب واحد من شاشة LCD ، شائعة - على العكس. بينهما بلورات سائلة. إذا تم تطبيق جهد متناوب ، فإن البلورات السائلة ستغير مستوى الاستقطاب الخاص بها ، ومع مراعاة مرشحات الاستقطاب على جانبي المؤشر ، لن تمر الضوء من خلالها ، وسيتم عرض المقطع باللون الأسود.
فيما يلي صورة لمؤشر الآلة الحاسبة حيث تكون الأقطاب الكهربائية مرئية.
كما قلت ، يجب تطبيق جهد متناوب بين المقطع والأقطاب الكهربائية المشتركة. يجب أن يكون تردده أكثر من 30 هرتز. بدلاً من الجيوب الأنفية ، يتم إعطاء إما إشارات لشكل خاص أو متعرج (المتعرج هو إشارة دورية لشكل مستطيل تتساوى فيه فترات النبض وتوقفاته) ، والتي يمكن اعتبارها أيضًا ، مع بعض الافتراضات ، جيبًا مبسطًا.
تحتوي أبسط شاشات LCD على قطب كهربائي مشترك. عدد الاستنتاجات في المؤشر يساوي عدد الأجزاء بالإضافة إلى إجمالي الناتج.
يتم التغاضي عن التعرج إلى الاستنتاج العام. ولكن على المجزأة - أيضا متعرج. الفرق هو أنه إذا كان سيتم عرض المقطع ، فإن النبض والفاصل (الطور ، بالنسبة إلى إشارة القطب المشترك) يتبادلان. إذا لم يتم عرض المقطع ، فإن المراحل تتزامن.
من وجهة نظر المؤشر ، عندما تتزامن المراحل ، يكون الجهد بين الأقطاب دائمًا 0 فولت. وإذا لم تتطابق المراحل ، فإن التيار الكهربائي يتناوب دائمًا ويساوي 3 فولت بين الأقطاب.
إن الإخراج إلى المؤشر بقطب كهربائي مشترك واحد بسيط للغاية ، ولكن إذا كان عدد الأجزاء كبيرًا ، فإن تكاليف كل من أسلاك المؤشر وحجز العدد المقابل من منافذ الإخراج على وحدة التحكم تزداد وفقًا لذلك.
لتقليل عدد الأجزاء ، يتم استخدام قطبين كهربائيين أو أكثر. من ناحية ، يقلل هذا بشكل كبير من عدد مخرجات المقطع ، ولكن من ناحية أخرى ، فإنه يعقد الناتج من حيث توليد الإشارة. الفكرة في تعدد الإرسال إشارة أن إخراج قطعة واحدة هي المسؤولة عن عرض مقطعين أو أكثر.
إذا تم التحكم في مقطع واحد في مؤشر بإشارة واحدة مشتركة ، فعند مضاعفة عدد الفترات الزمنية عندما يتم التحكم في جزء واحد مقسومًا على عدد الإشارات الشائعة. أي أن الأجزاء ذات الإشارة المشتركة COM1 يتم التحكم فيها أولاً (يتم عرضها أو إخمادها) ، في الأجزاء الزمنية التالية المرتبطة بالإشارة المشتركة COM2 ، وما إلى ذلك ، يتم التحكم في عدد الإشارات المشتركة.
نظرًا لأن الفترات الزمنية التي يتم فيها التحكم في جزء واحد يتم تقليلها ، يتم تقليل وقت عرضها وفقًا لذلك ، وكلما زادت الإشارات الشائعة ، انخفض تباين الصورة ككل.
بدلاً من التعرج البسيط مع العديد من الإشارات الشائعة ، من الضروري تطبيق إشارات من شكل خاص بجهود متوسطة. هناك حاجة إلى الفولتية المتوسطة من أجل تلبية المتطلبين اللذين وصفتهما أعلاه.
لقد قمت بتصوير مقطع فيديو قصير حيث يمكنك أن ترى على راسمات الذبذبات من ساعة حقيقية مع قطب كهربائي مشترك واحد وآلة حاسبة بثلاثة أخرى مشتركة.
هذا جزء من دائرة آلة حاسبة إلكترونيات MK-62. يستخدم المؤشر ثلاثة أقطاب كهربائية مشتركة. يوضح الرسم البياني أسلاك الإلكترودات المشتركة والقطعية.
المخطط الكامل متاح
هنا .
من أجل الراحة ، لقد ازدهرت منطقة مسؤولية الأقطاب الكهربائية المشتركة. في الرسم البياني ، يتم تعيين الأقطاب الكهربائية الشائعة على أنها O1 و O2 و O3.
لقد قمت أيضًا بتلوين الأجزاء الخاصة بالقطعة ، بحيث كان من الملائم معرفة الأجزاء المسؤولة عن استنتاجات الشريحة.
تبدو الرسوم البيانية للشكل النبضي للإشارات المطبقة على المقطع والاستنتاجات العامة مخيفة للوهلة الأولى. ولكن إذا نظرت ، يمكنك فهم كيفية عمل ذلك:
تتوافق المؤامرات الثلاثة الأولى مع الأقطاب الكهربائية المشتركة. لقد ازدهرتهم وفقًا لشكل المؤشر في الرسم البياني.
سنهتم فقط بـ "الرفوف" الملونة للإشارات التي تكون مستوياتها في أعلى أشكال الموجات. هذه هي اللحظات التي يتم فيها التحكم في المخرجات المجزأة (عرض أو إيقاف تشغيلها).
في هذه المخططات ، يُرى أولاً أن "O2" يعمل في الأسفل ، ثم O1 ، ثم O3. بعد ذلك ، الرفوف بنفس الطريقة (فقط في الأعلى) ، أولاً في O2 ، ثم في O1 ثم O3. لذا يتناوبون ، مع مراعاة حالة الجهد المتناوب.
الآن بعد أن تم فك رموز مخططات الإشارات الشائعة ، يمكنك إلقاء نظرة على الرسوم البيانية لإشارات المقطع ، والتي قمت أيضًا برسمها. هذه المؤامرات هي من العرض الفعلي على مؤشر الرقم 0. (مع نقطة) في الألفة الأولى.
يتم اختيار شكل نبضات المقطع والإشارات الشائعة مع حساب تحقيق المتطلبات الأولى - يجب أن يكون الجهد بين الأقطاب الكهربائية يساوي ثلاثة فولت. تم تصميم البلورات السائلة ومرشحات الاستقطاب لعرضها عند ثلاثة فولت فقط ، وإذا كان الجهد أقل ، فلن تكون القطع مرئية.
يمكنك بشكل مستقل تحديد الأجزاء المحددة التي سيتم عرضها أو الخروج عند وصول الإشارات المشتركة المقابلة.
الآن - بعد أن اكتشفنا مبدأ تعيين شرائح ، يمكنك إنشاء وحدة فك ترميز بسيطة إلى حد ما.
عندما كتبت أنه يجب تطبيق جهد متناوب بين الأقطاب الكهربائية ، هذا صحيح وصحيح ، ولكن فقط من وجهة نظر الأقطاب الكهربائية. نستفيد من اكتشاف أينشتاين العظيم ، الذي يقول: "كل شيء نسبي" ، ونعلق أنفسنا على أحد أقطاب الإشارة (السلبية). ستصبح جميع المستويات الأخرى إيجابية تلقائيًا.
في الرسم البياني أعلاه ، ابتعد المطورون بالفعل عن الجهد متعدد الأقطاب وقدموا إشارات بمستويات 0 و -3 فولت.
نظرًا لأن منطق جهازنا إيجابي ، سنفترض أن الجهد الموضح في الدائرة كـ -3 فولت في دائرتنا سيكون صفرًا ، وأن الجهد 0 فولت زائد ثلاثة فولت.
في مخططنا ، عندما يصل الرف السفلي ، سيكون 0 فولت (إشارة GND أرضية). عندما يأتي الرف العلوي ، يكون +3 فولت. والجهود المتبقية تصنع لتشكيل الجيب ، وسوف نتجاهلها.
نحن بحاجة إلى تطبيق مقارنين. يعمل المقارن ببساطة: فهو يحتوي على مدخلين (إيجابي وسالب) ومخرج واحد. عندما يكون الجهد عند المدخل الموجب أكبر من السالب ، يظهر المرء عند الإخراج ، والعكس بالعكس - عندما يكون الجهد عند الإخراج الموجب أقل من السالب ، يكون الناتج صفرًا.
سيقوم المقارن الأول (الخط الأخضر) بتتبع وصول الرف العلوي للإشارة الإجمالية. سيقوم المقارن الثاني (الخط الأحمر) بتتبع وصول إشارة المقطع. يتم تغذية مستوى الخط الأخضر بالمدخلات السلبية للمقارن الأول ، ويتم تغذية مستوى الخط الأحمر للمدخلات السلبية للمقارن الثاني. على المدخلات الإيجابية من المقارنات ، على التوالي ، يتم توفير إشارة مشتركة وإشارة قطعة. يتم تحديد مستوى الإشارة العامة في الأعلى ، ومستوى المقطع في الأسفل - من أجل "التقاط" لحظة عرض المقطع (نفس 3 فولت). في حالات أخرى ، لا يتم عرضه. انتبه إلى الرسم التخطيطي الأدنى في مخطط الآلة الحاسبة - تلك اللحظات التي لا تضاء فيها الأجزاء الأخرى - فهناك لا تصل الإشارات إلى المستوى العلوي أو السفلي.
ونتيجة لذلك ، في لحظة الخط الرأسي الأصفر عند مخرجات المقارنة ، سنلتقط ثلاثة فولت من الفرق بين الإشارات عندما يكون المقطع قيد التشغيل و 0 فولت عندما لا يكون قيد التشغيل.
لذا ، تم التقاط اللحظة التي يتم فيها عرض الجزء المطلوب (أو إخماده). الآن يجب إصلاح هذه اللحظة. لإصلاح هذه اللحظة ، سنستخدم تسجيلًا بنوع مزلاج 74HC374. بالنسبة إلى إدخال التسجيل ، نعطي إشارة من المقارنة رقم 2 ، حيث تم تتبع إشارة المقطع ، وإدخال ساعة المزلاج ، خرج من المقارنة رقم 1 ، حيث ستبدأ الوحدة المنطقية في لحظة وصول الإشارة المشتركة التي نحتاجها.
بعد أن ينقر السجل على القفزة الإيجابية لإدخال CLK ، فلن تتغير الإشارة عند خرجها حتى الوصول الجديد للجرف الإيجابي للإشارة الشائعة التي نحتاجها.
لتتبع جزء واحد (فليكن رمزًا للثلج) ، سيبدو الرسم البياني كما يلي:
هنا ، في الرسم البياني ، يراقب جهاز المقارنة U1 الرف السفلي لإشارة المقطع ، والذي سيكون مستواه أقل من ذلك المحدد في المقاوم المتغير RP1 ، ويضع الصفر عند خرجه. يقوم المقارن الثاني بمراقبة وصول الرف العلوي للإشارة الشائعة ويقوم بإغلاق السجل بحافة موجبة.
مكثف C1 ضروري لتأخير الكشف عن المستوى العام قليلاً ولتحويل لحظة التثبيت ليس في بداية المستوى العام (في هذا الوقت ، قد يكون الجزء الأول متأخرًا أو سيكون هناك بعض العابرين) ، ولكن بعد ذلك بقليل (في الشكل يوجد خط أصفر في منتصف الرف). سيكون ناتج التسجيل صفر منطقي عند عرض المقطع ، ووحدة منطقية عندما لا يتم عرض المقطع.
هناك حاجة إلى مثل هذا المخطط للكشف عن كل قطعة. التعقيد الرئيسي لمثل هذا المخطط هو أن هناك حاجة إلى مقارنة منفصلة لكل قطعة وإشارة مشتركة ، وعدد مخرجات التسجيل يساوي عدد الأجزاء. ولكن من ناحية أخرى ، فإن كل هؤلاء المقارنين والسجلات يستحقون الآن بنسًا واحدًا.
من أجل تبسيط العمل والتحقق من قابلية تشغيل كل ما كتبته ، صنعت وشاحًا صغيرًا نشرت عليه العديد من المقارنات والسجلات.
تخطيطي:
habrastorage.org/webt/wk/1i/kg/wk1ikgqdavyjnxcqsqlr2174jke.jpegوصف الدائرة هو نفسه بالنسبة لمقطع واحد ، مضروبًا فقط في 16 مقطع وإشارة مشتركة واحدة أو إشارتين (يتم تحديد الرقم بواسطة وصلة مرور).
توفر اللوحة مدخلات ومخرجات عبور للطاقة ومستويات المقارنة لتوفير التفاصيل والتكوين.
في ما يلي مقطع فيديو آخر يصف عمل هذه اللوحة ويوضح كيفية عمل الكشف:
إن اكتشاف الآلة الحاسبة أمر مثير للاهتمام فقط للأغراض الأكاديمية ، وبالنسبة لي ، على أساس هذه المجالس ، صنعت جهازًا حقيقيًا - ساعة LED تعتمد على الساعة الإلكترونية السوفيتية 55.
هناك الكثير من الأجزاء في الساعة ، وكان عليّ استخدام أربعة ألواح.
تسمح هذه اللوحات أيضًا بمضاعفة مخرجات التسجيلات. أي أنه يمكن دمج مخرجات كل تسجيل في ناقل واحد من 8 بتات. توفر المجالس تعطيل النواتج (المحطة 1 في كل سجل). للتعطيل ، يتم توفير وحدة منطقية لكل سجل (على سبيل المثال ، من شريحة معدد إرسال 74HC137) ، وإلى السجل الذي يجب إزالة البيانات منه - صفر منطقي. بعد ذلك ، باختيار التسجيل المطلوب ، يمكنك قراءة البيانات من ناقل LCD ، على سبيل المثال ، باستخدام متحكم دقيق آخر ، ثم معالجته حسب رغبتك الخاصة. علاوة على ذلك ، يمكن إجراء التحديد بشكل غير متزامن من دائرة فك التشفير بأي سرعة.
هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها قراءة المعلومات من شاشة LCD واستخدامها لأغراضك الخاصة. شكرا لكم على اهتمامكم.