قائمة المحتوى
● فهم الأساسيات: كيف يتم توصيل شاشة LCD؟
>> شبكة الأسلاك: الأسلاك الرأسية والأفقية
>> طبقة بكسل ومواد بلورية سائلة
● أنواع الأسلاك LCD: المصفوفة السلبية مقابل المصفوفة النشطة
● كيف يتم توصيل شاشة LCD لتواصل متحكم؟
>> وحدات شاشة LCD الشائعة: LCD الحرف 16x2
● كيف يتم سلك شاشة LCD داخليًا: طرق التصنيع والاتصال
>> مواد الأسلاك
● اعتبارات عملية عند توصيل شاشة LCD
● خاتمة
● الأسئلة الشائعة: كيف يتم توصيل شاشة LCD؟
>> 1. كيف يتم ترتيب الأسلاك الرأسية والأفقية في شاشة LCD؟
>> 2. ما هو الفرق بين الأسلاك السلبية وأسلاك LCD المصفوفة النشطة؟
>> 3. كيف تقوم بتسليم شاشة 16x2 LCD إلى Arduino؟
>> 4. ما هي المواد المستخدمة في أسلاك LCD؟
>> 5. لماذا يستخدم مقياس الجهد في أسلاك LCD؟
تعتبر شاشات الكريستال السائل (LCD) في كل مكان في الأجهزة الإلكترونية الحديثة ، من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى التلفزيونات والمعدات الصناعية. فهم كيف يتم تعتبر شاشة LCD Wired ضرورية لكل من عشاق الإلكترونيات والمهنيين الذين يرغبون في فهم أساسيات تقنية العرض أو دمج شاشات LCD في مشاريعهم. تستكشف هذه المقالة الشاملة بنية الأسلاك لشاشات LCD ، موضحة شبكة الأسلاك الداخلية ، وأنواع شاشات LCD ، والأسلاك لتواصل متحكم ، وأمثلة الأسلاك العملية ، مع اختتام أسئلة متكررة لتوضيح الشكوك الشائعة.
في صميم كل شاشة LCD ، توجد شبكة معقدة من الأسلاك التي تعمل على تشغيل ملايين البكسلات الصغيرة المسؤولة عن إنتاج الصور. تم تصميم الأسلاك لتقديم إشارات كهربائية إلى كل بكسل ، مما يتيح لها تعديل الضوء وعرض الصورة المقصودة.
كيف يتم توصيل شاشة LCD داخليًا؟ يتكون هيكل الأسلاك الأساسي من مجموعتين من الأسلاك الموصلة مرتبة في نمط الشبكة: الأسلاك الرأسية على جانب واحد من الشاشة والأسلاك الأفقية على الجانب الآخر. يقع كل بكسل في لوحة LCD عند تقاطع سلك عمودي واحد وأفقي واحد. عادة ما تحمل الأسلاك الرأسية الإشارات الكهربائية الإيجابية ، في حين أن الأسلاك الأفقية تحمل الإشارات السلبية ، أو العكس ، اعتمادًا على التصميم.
يتيح ترتيب الشبكة هذا معالجة انتقائية لكل بكسل عن طريق تنشيط الأسلاك الرأسية والأفقية المقابلة. على سبيل المثال ، فإن تنشيط السلك في العمود 5 رأسياً والصف 10 أفقيًا سيقوم بتشغيل البيكسل في هذا التقاطع. يعد نظام الأسلاك هذا أمرًا ضروريًا للسيطرة على الشاشة على مستوى بكسل.
تحت شبكة الأسلاك تكمن طبقة البكسل ، التي تحتوي على مادة عضوية سائلة - البلورات السائلة. هذه البلورات لا تنبعث منها الضوء ولكنها تتحكم في مرور الإضاءة الخلفية من خلال الاستقطاب. عندما يتم تطبيق الجهد عبر الأسلاك ، تتوافق البلورات السائلة بطريقة تُحظر أو تسمح للضوء بالمرور ، وإنشاء الصورة المرئية على الشاشة.
تتطلب LCDs ذات الدقة العالية المزيد من الأسلاك لأن لديها المزيد من وحدات البكسل. على سبيل المثال ، تستخدم لوحة LCD بدقة 1080 بكسل بأكثر من مليوني بكسل آلاف الأسلاك: تتوافق الأسلاك الرأسية مع عدد الأعمدة المضروبة في البكسلات الفرعية الثلاثة (الأحمر والأخضر والأزرق) والأسلاك الأفقية مع عدد الصفوف. ينتج عن هذا شبكة كثيفة الأسلاك مع مئات الأسلاك لكل بوصة على طول حواف الشاشة.
كيف يتم تختلف سلكية شاشة LCD اعتمادًا على نوع تقنية LCD المستخدمة. النوعان الرئيسيان هما المصفوفة السلبية وشاشات الكريستان النشطين ، ولكل منهما آليات مميزة للأسلاك والتحكم.
تستخدم LCDs المصفوفة السلبية شبكة بسيطة من الأسلاك الرأسية والأفقية للتحكم في وحدات البكسل. في كل تقاطع ، تتم معالجة البيكسل عن طريق تطبيق الجهد عبر الأسلاك المقابلة. ومع ذلك ، تفتقر شاشات المصفوفة السلبية إلى ترانزستورات البكسل الفردية ، لذلك لا يمكن التحكم في وحدات البكسل بشكل مستقل بدقة. ينتج عن هذا أوقات استجابة أبطأ ، وتباين أقل ، ودقة محدودة.
غالبًا ما تكون الأسلاك في LCDs المصفوفة السلبية مصنوعة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ، وهي مادة موصلة شفافة مودعة على ركائز زجاجية. تشكل شبكة الأسلاك مصفوفة حيث يتم تشغيل كل بكسل أو إيقاف تشغيله بواسطة الجهد المشترك من أسلاك الصف والأعمدة.
تعتبر LCD النشط Matrix أكثر تقدماً وتتميز بترانزستور رفيع للفيلم (TFT) عند كل تقاطع بكسل. يعمل هذا الترانزستور كمفتاح ، مما يسمح بالتحكم في كل بكسل بشكل فردي بواسطة شبكة الأسلاك. لا تزال الأسلاك تتكون من خطوط موصلة رأسية وأفقية ، ولكن مع اتصالات إضافية بالترانزستورات.
يتيح هذا التصميم أوقات استجابة أسرع ، دقة أعلى ، تكاثر أفضل للألوان ، وتحسين التباين. تشمل LCD النشط Matrix أنواعًا فرعية مختلفة مثل Nematic الملتوية (TN) ، والتبديل داخل الطائرة (IPS) ، والمحاذاة العمودية (VA) ، وكلها تعتمد على الأسلاك المتطورة للتحكم في وحدات البكسل بدقة.
عند دمج شاشة LCD مع صناديق متحكم مثل Arduino ، فإن فهم كيف يتم سلك شاشة LCD خارجيًا أمر بالغ الأهمية. على عكس شبكة الأسلاك الداخلية ، تتضمن الأسلاك الخارجية توصيل دبابيس وحدة LCD بالتحكم الدقيق لإرسال أوامر وبيانات للتحكم في العرض.
واحدة من أكثر وحدات LCD شعبية للهواة والمطورين هي شاشة LCD ذات الأحرف 16x2 ، والتي تعرض 16 حرفًا لكل سطر على سطرين. يستخدم LCD وحدة تحكم Hitachi HD44780 قياسية أو متوافقة ، مع واجهة 16 دبوس.
كيف يتم توصيل شاشة LCD إلى متحكم؟ تشمل واجهة 16 دبوس:
- دبابيس الطاقة: الأرض (GND) و +5V (VCC)
- دبوس ضبط التباين (VO)
- دبابيس التحكم: سجل تحديد (RS) ، قراءة/الكتابة (RW) ، وتمكين (هـ)
- دبابيس البيانات: D0 إلى D7 (ثمانية خطوط بيانات ، وغالبًا ما تكون D4 إلى D7 المستخدمة في وضع 4 بت)
- دبابيس الإضاءة الخلفية: LED+ و LED- لإضاءة الشاشة
1. مزود الطاقة: قم بتوصيل دبوس الأرض لشاشة LCD بالتحكم في GND و PIN VCC إلى +5V.
2. التحكم في التباين: يتم توصيل مقياس الجهد 10K إلى دبوس VO لضبط تباين العرض عن طريق الجهد المتغير.
3. دبابيس التحكم:
- يتم توصيل دبوس RS إلى دبوس الإخراج الرقمي على متحكم لتحديد التعليم أو سجل البيانات.
- يتم توصيل دبوس RW عادةً بـ GND لتعيين وضع الكتابة بشكل دائم.
- يتم توصيل تمكين دبوس إلى دبوس رقمي آخر لإمساك البيانات/الأوامر.
4. دبابيس البيانات: في وضع 4 بت (شائع في حفظ المسامير) ، يتم توصيل دبابيس D4-D7 بأربعة دبابيس رقمية على متحكم. في وضع 8 بت ، يتم توصيل جميع دبابيس البيانات الثمانية.
5. الإضاءة الخلفية: يتصل LED + PIN بـ + 5V من خلال المقاوم المحدد الحالي (عادةً 220 أوم) ، ويتصل LED إلى GND.
- LCD RS إلى Arduino PIN 12
- تمكين شاشة LCD للدبوس Arduino 11
- LCD D4 إلى Arduino Pin 5
- LCD D5 إلى Arduino Pin 4
- LCD D6 إلى Arduino Pin 3
- LCD D7 إلى Arduino Pin 2
- RW إلى GND
- VSS إلى GND
- VCC إلى +5V
- Vo to Potentiometer Wiper (دبابيس الجهد الأخرى إلى +5V و GND)
- الإضاءة الخلفية LED + من خلال المقاوم إلى + 5V ، LED- إلى GND
يتيح هذا الأسلاك للأردوينو إرسال أوامر وبيانات إلى شاشة LCD ، والتحكم في ما يظهر على الشاشة.
يتم تصنيع الأسلاك الداخلية لشاشة LCD على ركائز زجاجية باستخدام طبقات موصلة رقيقة. الأسلاك ليست لحام بالمعنى التقليدي ولكن يتم إنشاؤها من خلال إيداع أفلام موصلة معدنية أو شفافة رقيقة.
-رقاقة على الزجاج (COG): يتم تركيب رقائق السائق مباشرة على الركيزة الزجاجية من شاشة LCD ، والتواصل مع شبكة الأسلاك باستخدام المواد اللاصقة الموصلة.
- الترابط الآلي للشريط (علامة التبويب): يتم ربط الدوائر المرنة مع آثار الأسلاك بحواف زجاج LCD لتواصل شبكة الأسلاك مع الإلكترونيات الخارجية.
يستخدم الأسلاك مواد مثل أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) للشفافية والطبقات المعدنية الرقيقة للتوصيل. هذه الأسلاك جيدة للغاية لتحقيق كثافة بكسل عالية.
يعد الحفاظ على التباعد الموحد بين الألواح الزجاجية وطبقات الأسلاك أمرًا بالغ الأهمية لتجنب تشويه الصورة. تضمن كرات الفاصل فجوة خلية متسقة ، ويجب أن تكون الأسلاك محاذاة بدقة مع مصفوفة البكسل.
عند توصيل شاشة LCD ، خاصة بالنسبة لمشاريع DIY أو النماذج الأولية ، تؤثر العديد من العوامل على الأداء والموثوقية.
- توصيلات الدبوس الصحيحة: يمكن أن يضر الأسلاك شاشة LCD أو منعه من العرض بشكل صحيح.
- تعديل التباين: الأسلاك السليمة من مقياس الجهد إلى دبوس VO ضروري للعرض القابل للقراءة.
- قوة الإضاءة الخلفية: استخدم المقاومات المناسبة لتجنب حرق مصابيح LED الخلفية.
- توقيت الإشارة: يجب أن يتبع متحكم microcontroller بروتوكول توقيت LCD للأوامر والبيانات.
- استخدام المكتبات: مكتبات البرمجة مثل LiquidCrystal لـ Arduino تبسيط التواصل مع شاشة LCD من خلال التعامل مع بروتوكولات الأسلاك ذات المستوى المنخفض.
إن فهم كيف يتم تكشف شاشة LCD عن الشبكة المعقدة للأسلاك الرأسية والأفقية التي تعمل على تشغيل ملايين البكسلات لإنشاء الصور. داخليًا ، تستخدم LCD نظام أسلاك الشبكة مع خطوط موصلة رأسية وأفقية ، مع عروض مصفوفة نشطة تستخدم الترانزستورات في كل بكسل للتحكم الدقيق. خارجيا ، تتضمن توصيل شاشة LCD إلى متحكم توصيل الطاقة والتحكم والبيانات ودامنات الإضاءة الخلفية بشكل صحيح لتمكين الاتصال والتحكم في العرض. سواء بالنسبة للتطبيقات الصناعية أو مشاريع الهوايات ، فإن إتقان مبادئ الأسلاك لشاشات LCDs أمر أساسي للاستخدام الفعال والتكامل.
تعمل الأسلاك الرأسية على طول حافة واحدة من الشاشة ، وتتعامل الأسلاك الأفقية على طول الحافة المعاكسة ، وتشكل شبكة. يقع كل بكسل عند تقاطع سلك أفقي رأسي واحد ، مما يتيح معالجة انتقائية للبكسل عن طريق تطبيق الجهد عبر هذه الأسلاك.
تستخدم LCDs المصفوفة السلبية شبكة بسيطة من الأسلاك الرأسية والأفقية دون ترانزستورات البكسل الفردية ، مما يؤدي إلى استجابة أبطأ ودقة أقل. تحتوي شاشات LCD النشطة في Matrix على ترانزستورات رقيقة في كل بكسل ، مما يتيح التحكم في البكسل الفردي وأداء عرض أفضل.
قم بتوصيل دبابيس الطاقة لشاشة LCD بـ 5V و GND ، واستخدم مقياس الجهد للتحكم في التباين المتصلة بدبوس VO ، وتوصيل دبابيس التحكم RS ، و RW ، وتمكين دبابيس Arduino الرقمية (RW عادةً ترتكز) ، وتوصيل دبابيس البيانات D4-D7 إلى Arduino Digital Pins للاتصال 4 بت. أيضا ، سلك دبابيس الإضاءة الخلفية مع المقاوم إلى 5V و GND.
يستخدم الأسلاك مواد موصلة شفافة مثل أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) على ركائز زجاجية ، إلى جانب طبقات موصلة معدنية رقيقة. تتيح هذه المواد الأسلاك الدقيقة اللازمة للعروض عالية الدقة.
يقوم مقياس الجهد المتصل بدبوس Vo بضبط تباين شاشة LCD عن طريق تغيير الجهد المطبق على الطبقة البلورية السائلة ، مما يضمن أن تكون الأحرف أو الصور معروضة مرئية وواضحة.
