LCD screen

Necessary knowledge: [HW] User Interface Module, [LIB] Alphanumeric LCD, [LIB] Graphic LCD,
[LIB] Delay

The graphical LCD element

The picture formed of pixels of a graphic LCD

Mikrokontrolleritega kasutatavad LCD ekraanid võib jaotada üldistatult kaheks: teksti LCD ehk alfabeetiline LCD ja graafiline LCD. Alfabeetiline LCD on vedelkristall-ekraan (inglise keeles liquid crystal display), mis on ette nähtud tähtede ja numbrite kuvamiseks. Inglise keeles nimetatakse seda kui alphanumeric LCD. Lihtsamates vedelkristall-ekraanides kasutatakse läbipaisvate elektroodide vahele paigutatud vedelat kristalli, mis muudab elektriväljas läbiva valguse polarisatsiooni. Elektroode katavad veel polarisatsioonifiltrid, mis tagavad, et kogu ekraani saab läbida vaid ühtpidi polariseeritud valgus. Kui vedelkristall elektrivälja mõjul polarisatsiooni muudab, siis valgus ekraani või selle osa (segmenti) läbida ei saa ning see paistab tumedana.

Põhiline iseloomustaja on alfabeetilise LCD juures tema segmentide paigutus. Ekraan on jagatud paljudeks indikaatoriteks. Igal indikaatoril on kas piisavalt palju segmente tähtede ja numbrite kuvamiseks või moodustub see väikeste ruudukujuliste segmentide (pikslite) maatriksist. Näiteks 5×7 pikslisest maatriksist piisab kõigi numbrite, ladina tähestiku ja täppidega tähtede kuvamiseks. Indikaatoreid on tavaliselt 1-4 rida ja 8-32 tulpa. Igal indikaatoril on väike vahe sees, täpselt nagu tekstis tähtedelgi.

Alfabeetiline LCD ekraan koosneb peale ekraani enda veel ka kontrollerist, mis vastavalt sideliidesest tulevatele käskudele juhib ekraani segmente. Kontrollerisse on eelnevalt sisse programmeeritud tähekaart, kus igal tähel, numbril või märgil on oma järjekorranumber ehk indeks. Ekraanil teksti kuvamine toimub põhimõtteliselt LCD kontrollerile tähtede indekseid saates. Tegelikkuses tuleb LCD kontrolleritele ka mitmeid juhtkäske saata, enne kui midagi kuvama hakatakse. Iga konkreetse LCD ekraani kasutamiseks tuleb tutvuda enne selle andmelehega, kuna neid on väga erinevaid ning ühtlasi ka nende juhtimine toimub erinevalt.

Graafiline LCD on vedelkristall-ekraan, millega saab peale teksti ka kujundeid kuvada. Selle ehitus sarnaneb alfabeetilisele LCD-le ja põhiline erinevus seisneb selles, et graafilisel ekraanil on kõik pikslid jaotatud üle ekraani ühe suure maatriksina. Kui tegu on monokromaatilise graafilise LCD ekraaniga, siis piksel on üks pisike ruudukujuline segment. Värvilistel ekraanidel moodustab üks piksel kolmest alampikslist, millest igaüks laseb läbi värvifiltri kas punast, rohelist või sinist valgust. Kuna alampikslid on lähestikku, paistavad need kui üks piksel.

Monokromaatilised graafilised ekraanid on tavaliselt passiivmaatriksiga, suured värvilised ekraanid, kaasa arvatud arvutiekraanid, on aktiivmaatriksiga. Kogu tausta- ja pikslite värvi puudutav info on graafilistel LCD-del sarnane alfabeetiliste LCD omadustega ja sarnaselt alfabeetiliste ekraanidega on ka graafilistel ekraanidel eraldi kontroller, mis hoolitseb sideliidese kaudu info vastuvõtmise ja segmentide elektrivälja tekitamise eest.

In the HomeLab III set is a 128×160 pixels and 1,8 inch full color TFT LCD screen. Sitronixi ST7735 controller is attached to the display which can be communicated through SPI serial interface. The background lighting of the display module is separately controlled, but without the background light, it is not possible to use the screen. Communicating with the display is not very difficult, but due to the large amount of the functions it is not explained here. Home-Labs library has functions for using it.

Main difference compared to from HomeLab III to HomeLab II is a 84×48 pixels monochrome graphic LCD. It is the same display as used in Nokia 3310 mobile phones. Philips PCD8544 controller is attached to the display which can be communicated through SPI-like serial interface. The background lighting of the display module is separately controlled.

First, the graphical LCD screen must be started with lcd_gfx_init function. There is a letter map in side of the library with full Latin alphabet, numbers and with most common signs written. To display a letter or text, first its position must be determined by using function lcd_gfx_goto_char_xy. For displaying s letter is lcd_gfx_write_char function and for displaying text lcd_gfx_write_string function.

The following is an example of time counter. The program counts seconds (approximately), minutes and hours. For converting time to text sprintf function is used.

//
// Example of using the graphic LCD of the HomeLab.
// Time of day is displayed on LCD since the beginning of the program.
//
#include <stdio.h>
#include <homelab/module/lcd_gfx.h>
#include <homelab/delay.h>
 
//
// Main program.
//
int main(void)
{
	int seconds = 0;
	char text[16];
 
	// Set-up of the LCD.
	lcd_gfx_init();
 
	// Cleaning the screen.
	lcd_gfx_clear();
 
	// Switching on the background light.
	lcd_gfx_backlight(true);	
 
	// Displaying the name of the program.
	lcd_gfx_goto_char_xy(1, 1);
	lcd_gfx_write_string("Aja loendur");
 
	// Endless loop.	
	while (true)
	{
		// Converting the seconds to the form of clock.
		// hh:mm:ss
		sprintf(text, "%02d:%02d:%02d",
			(seconds / 3600) % 24,
			(seconds / 60) % 60,
			 seconds % 60);
 
		// Displaying the clock text.
		lcd_gfx_goto_char_xy(3, 3);
		lcd_gfx_write_string(text);
 
		// Adding one second.
		seconds++;
 
		// Hardware delay for 1000 ms.
		hw_delay_ms(1000);
	}
}