سلام دوستان امیدوارم حالتون عالی باشه. این مقاله نگاهی به مفاهیم و کاربردهای ماژول LCD خواهیم داشت. نمایشگرهای LCD بر اساس ویژگی های مدولاسیون نور در کریستال های مایع کار می کند. دسته بندی ها و ویژگی های متعددی در بازارهای ال سی دی وجود دارد و می توانید آن را در موبایل، لپ تاپ، کامپیوتر و صفحه تلویزیون خود مشاهده کنید. اختراع ال سی دی جان تازه ای به صنایع الکترونیک داد و جایگزین تکنیک های ال ای دی و پلاسمای گازی می شود. همچنین جایگزین لوله CTR (اشعه کاتدی) شد که قبلاً برای نمایش بصری استفاده می شود. 

صفحه نمایشگر کریستال مایع LCD ((Liquid Crystal Display در رزولوشن­ها و رنگ­های متفاوت برای نمایش متون و تصاویر طراحی شده است. این نمایشگرها از دو صفحه شیشه­ای قطبش­گر با پوشش اکسید فلز به عنوان الکترود و یک لایه نازک پلیمر در سطح داخلی تشکیل می­شود. ماده کریستال مایع، بین این دو صفحه قرار گرفته است. این مایع به حرارت، نور و جریان الکتریکی حساس بوده و مولکول­های آن با این پارامترها تغییر زاویه خواهند داد. به عنوان مثال، با اعمال حرارت به این ماده می­توان آن را به شکل مایع درآورده و با برداشتن حرارت به تدریج مولکول­های آن به شکل کریستالی با ساختار منظم بر خواهد گشت. شکاف­هایی ریز بر روی پلیمرهای دو صفحه روبرو به هم وجود دارد که نسبت به هم 90 درجه اختلاف زاویه دارند. اگر ال ­سی­ دی (الکترودها) به برق متصل نباشد، نور از صفحه اول عبور کرده و وارد کریستال مایع می­شود، سپس به دلیل خاصیت مارپیچی کریستال مایع، نور 90 درجه چرخیده و سپس از شکاف صفحه مقابل عبور می­کند. این پدیده منجر به شفاف شدن صفحه خواهد شد. حال اگر به الکترودها ولتاژ اعمال شود، مولکول­های پلیمر، نور را در راستای تابش قرار داده و سبب می­شود در صفحه دوم نوری عبور داده نشود. لذا به دلیل محبوس شدن نور، صفحه نمایش تاریک خواهد شد. برای نمایش پیکسل ­ها، کاراکترها و تصاویر از همین خاصیت استفاده می­شود. برای وضوح دید بهتر، ال ­سی ­دی­ ها به یک پایه کنتراست مجهز هستند. با اتصال سر وسط یک پتانسیومتر به آن، این وضوح قابل تنظیم است. همچنین یک لامپ ال ­ای ­دی در پشت ال­ سی­ دی تعبیه شده تا در صورت عدم کفایت نور محیطی، نور کافی برای انعکاس به چشم مهیا گردد. 

  ال سی دی ها بسته به نوع کاربرد از مدل های متفاوتی برخوردار است. مهمترین آن ها ال سی دی گرافیکی و ال سی دی متنی است. تمرکز ما در اینجا بر روی ال سی متنی است. بسته به نیاز می توان ال سی دی های متنی را با اندازه های 16x1، 16x2، 20x1، 20x2، 20x4 و .... استفاده کرد.

شکل زیر نمایشگر ال­ سی­ دی به همراه پایه­ بندی آن را نشان می­دهد.


GND
اتصال به زمین
VCC
اتصال به 5 ولت
VEE
اتصال به سر وسط   پتانسیومتر
RS
کنترل رجیستر
R/W
انتخاب نوشتن یا   خواندن
EN
تواناساز
DB0-7
داده (معمولاً از DB4—7 استفاده می­شود)
Led+ -
تامین نور پشت زمینه

مقدمه ای بر ماژول ال سی دی 20x4

در یک ماژول LCD 20x4، چهار سطر در صفحه نمایش وجود دارد و در یک ردیف بیست کاراکتر و در یک نمایشگر می توان هشتاد کاراکتر را نشان داد.

این ماژول کریستال مایع از رابط موازی HDD44780 (کنترل کننده ای است که برای نمایش نمایشگرهای متنی تک رنگ استفاده می شود) یا KS0066 استفاده می کند.

کد رابط نمایشگر کریستال مایع به راحتی قابل دسترسی است. ما فقط به یازده پایه ورودی و خروجی برای واسط صفحه LCD نیاز داشتیم.

منبع ورودی برای این ماژول سه ولت یا پنج ولت است.

این تجهیز الکترونیکی را می توان در سیستم های یکپارچه مختلف، صنایع، دستگاه های پزشکی و دستگاه های قابل حمل مانند موبایل، ساعت، لپ تاپ استفاده کرد.

نمایشگر کریستال مایع با دو نوع سیگنال کار می کند، اولی داده و دومی سیگنال های کنترل است.

وجود این سیگنال ها را می توان از طریق وضعیت روشن و خاموش پایه RS شناسایی کرد. داده ها را می توان با فشردن پایه Read/Write خواند.

شماره پایه
نام پایه
پارامترها
پایه#1
Vss
به زمین متصل می شود
پایه#2
Vdd
به 5 ولت متصل می شود
پایه#3
Vo
این پایه معمولآً برای تنظیم کنتراست به سر وسط   پتانسیومتر متصل می شود
پایه#4
RS
سیگنال مورد نیاز برای انتخاب رجیستر داده و یا سیگنال   کنترل
پایه#5
R/W
سیگنال High برای خواندن و سیگنال LOW   برای نوشتن
پایه#6
E
برای فعال سازی نمایشگر
پایه#7-14
DB0 – DB7.
می توان داده ها را به صورت 4 بیتی یا 8 بیتی نوشت یا   خواند
پایه#15
A (LED+)
برای روشن کردن ال ای دی بک لایت
پایه#16
K (LED-).
برای روشن کردن ال ای دی بک لایت


ویژگی های LCD 20×4

مهم ترین ویژگی این ماژول این است که می تواند 80 کاراکتر را در یک زمان نمایش دهد.

مکان نما این ماژول دارای 5x8 (40) نقطه است.

این ماژول دارای کنترلر RW1063  است.

این ماژول با منبع ورودی پنج ولت کار می کند و همچنین می تواند با ولتاژ مثبت سه ولت نیز کار کند.

چرخه وظیفه (Duty Cycle) این ماژول یک در شانزده است (1/16).

Led این ماژول می‌تواند از پایه یک، پایه دو، پایه پانزده، پایه شانزده، یا پایه A و K تامین شود.

مزایای LCD 20×4

در مقایسه با صفحه نمایش لوله اشعه کاتدی ارزان تر و سبک وزن است.

با توجه به وضوح روشنایی انرژی کمتری مصرف می کند.

به دلیل استفاده کمتر از توان، گرمای کمتری تولید می کند.

در این ماژول هیچ گونه اعوجاج هندسی وجود ندارد.

می توان آن را در هر شکل و اندازه ای با توجه به نیاز کاربر ساخت.

ال سی دی استفاده شده در مانیتور کامپیوتر از دوازده ولت استفاده می کند.

معایب ال سی دی 20*4

با وجود مزایای این ماژول، مشکلاتی توسط این ماژول ایجاد شده است که در اینجا توضیح داده شده است.

در برخی از ماژول های LCD قدیمی، برخی از مشکلات به دلیل زاویه دید و روشنایی وجود دارد.

روشنایی خود را از دست می دهد و با افزایش دما در زمان پاسخ کمتری کار می کند.

با افزایش دمای محیط، کنتراست آن نیز مختل می شود.

نحوه اتصال ماژول ال سی دی به بردها

معمولاً ال سی دی های موجود در بازار فاقد اتصالات برای بردهای کاربردی نظیر بردبورد و بردهای طراحی شده PCB هستند و می بایست توسط پین هدرهای نری 16 تایی این اتصالات برقرار شود. بنابراین نیاز است تا این پین هدر از یک طرف به ماژول ال سی دی لحیم شود.