LCD Ampliado

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Conexin de perifricoa a Microcontroladores

VISUALIZADORES DE INFORMACIN EN SISTEMAS BASADOS EN MICROCONTROLADORES:

DISPLAYS DE CRISTAL LQUIDO (LCD)

Pantallas de Cristal Lquido (LCD)

ATE-Universidad de Oviedo

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NOCIONES BSICAS: Qu son los cristales lquidos?Son sustancias que presentan caractersticas duales de un cristal y de un lquido: En un cristal las molculas ocupan unas posiciones fijas en la estructura global y no se mueven respecto a las adyacentes, justo lo contrario que en un lquido. ( ?) Las molculas de un cristal lquido tienen una forma alargada y cilndrica y la posicin relativa entre ellas depende de diversos factores como son la temperatura y el campo elctrico al que estn sometidas

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Cmo funcionan?La aplicacin de un campo elctrico a estas sustancias provoca que la posicin de sus molculas cambie de una posicin indeterminada a otra perfectamente uniforme El cristal liquido ser opaco o transparente en funcin de cmo estn organizadas las molculas, que depende a su vez del campo elctrico presente

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Una Pantalla de Cristal Lquido consta de los siguientes elementos (desde atrs hacia delante):Un espejo Un filtro polarizador vertical Una capa de vidrio con un electrodo transparente comn (xido de estao) Sucesivas capas de cristal lquido Una capa de vidrio con un electrodo transparente y con las forma que se quiera representar F.- Un filtro polarizador horizontal A.B.C.D.E.-

Luz exterior

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Comportamiento sin campo elctrico entre electrodos:El cristal lquido est organizado en sucesivas capas de manera que la posicin de las molculas de cada capa est desfasada ligeramente respecto a las adyacentes hasta conseguir que entre la primera y la ltima capa haya un desfase total de 90 cuando no est presente ningn campo elctrico La luz incidente sobre el display se hace pasar por un filtro ptico o polarizador que hace que la fase de las ondas de luz que lo atraviesan coincida con la fase de las molculas de la primera capa, con lo que la luz atraviesa sta y es entregada a la siguiente capa con su correspondiente desfase y as sucesivamente. Cuando la luz llega a la ltima capa, su fase ha cambiado 90 respecto a la entrante y se encuentra con un filtro posterior cuyo ngulo de filtrado est desfasado 90 respecto al primero. Por tal motivo este filtro es transparente a la luz que incide,que lo atraviesa y se refleja en un espejo.Pantallas de Cristal Lquido (LCD) 5

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Comportamiento con campo elctrico entre electrodos:Si se aplica un campo elctrico en una zona determinada y en todas las capas del cristal, las molculas de esa zona toman una posicin igual y en fase con el primer filtro pero no con el posterior, no dejando pasar ste la luz y por lo tanto no se refleja nada en el espejo posterior. Las zonas no afectadas por el campo elctrico siguen siendo transparentes y se obtiene un contraste luz/oscuridad entre zonas transparentes y opacas El campo elctrico se consigue mediante la aplicacin de una tensin entre un electrodo que tiene la forma que se quiere visualizar (un punto, un segmento, un nmero, un icono,...) y otro electrodo comn sin forma especfica.

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Circuitos Elctricos: El modelo elctrico equivalente de un LCD es el de un condensador real, el dielctrico sera el cristal lquido y los electrodos seran, por un lado el comn o posterior y el otro el que se corresponde con cada segmento, punto, etc. que sea posible representar La tensin entre los electrodos ha de ser alterna puesto que una tensin continua aunque tambin permitira la visualizacin, provocara una electrolisis de los electrodos y su posterior destruccin. La tensin de excitacin entre electrodos se genera mediante circuitos electrnicos y un oscilador de frecuencias comprendidas entre varias decenas y cientos de Hertzios (frecuencias menores haran visibles efectos de parpadeo y mayores frecuencias elevaran en exceso el consumo del circuito)

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CONTROL DE LCD: Control esttico: si hay pocos elementos a visualizar Control multiplexado: si son muchos los elementos de imagen CONTROL ESTTICO: El electrodo comn est sometido a una tensin alterna permanente generada por el oscilador Los electrodos de los elementos de imagen estn sometidos a la misma seal del oscilador si se desea que aparezcan como transparentes o a la seal del oscilador invertida si se desea que aparezcan como opacos

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CONTROL MULTIPLEXADO (I): Se dispone de una matriz de dos grupos de lneas de control (filas y columnas) que se corresponden con los electrodos posteriores y con los electrodos frontales. Se van activando secuencialmente y la interseccin de una fila (electrodo posterior) y una columna (electrodo frontal) genera la activacin del correspondiente elemento de imagen

Siguiente Dgito

Control multiplexado de display numrico de 7 segmentosPantallas de Cristal Lquido (LCD)ATE-Universidad de Oviedo

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CONTROL MULTIPLEXADO (II)Los electrodos posteriores (COMn) mantienen siempre una forma de onda alterna e idntica con valor medio nulo Disposicin matricial

Los electrodos de los segmentos que se quieran representar deben tener una forma como la indicadaPantallas de Cristal Lquido (LCD)ATE-Universidad de Oviedo

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CONTROL MULTIPLEXADO (III):Relacin contraste - valor eficaz de tensin entre los electrodos

Valor umbral

Ejemplo de formas de onda aplicadas: Con contraste Sin contraste

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CONTRASTE DEL LCD: La temperatura afecta a las propiedades del cristal, con demasiado fro el cristal es opaco y con temperaturas altas el cristal es transparente La temperatura ambiente puede afectar de modo importante al contraste al igual que la tensin de excitacin Se pueden incluir circuitos de compensacin de contraste como el que se muestra en la figura con diodos que se comportan como R dependientes de T

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Tipos de LCD: Reflectivos: con espejo posterior que refleja la luz incidente. No sirven en ambientes sin luz pero tienen consumos muy bajos. Transmisivos: con un generador de luz posterior (incandescencia, ctodo fro, diodos led) Transreflectivos: mixtos combinacin de los dos anteriores

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TECNOLOGAS DE FABRICACIN: De plano comn: Pocos electrodos posteriores para aplicaciones simples: relojes, calculadoras De matriz pasiva Para generar imgenes en una configuracin matricial de electrodos en la parte frontal y en la posterior, la interseccin de cada horizontal y vertical forma los puntos, elementos de imagen o pxels. (256x256 lneas genera 65536 pxels). Modo multiplexado y con circuitos integrados especializados De matriz activa (TFT) En la cara interna posterior existe una matriz de transistores de pelcula fina (Thin Film Transistor) y condensadores. La tensin de cada condensador puede controlar el nivel de contraste (escala de grises)Pantallas de Cristal Lquido (LCD)ATE-Universidad de Oviedo

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TECNOLOGAS DE LCD EN COLOR Cada pxel se divide en 3 sub-pxels, cada uno con un filtro ptico diferente Cada sub-pxel tiene su propio transistor/condensador que puede generar 256 niveles de contraste por lo que la combinacin de colores posibles sera de 256x256x256=16,7 millones de colores

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APLICACIONES BASADAS EN MICROCONTROLADORES: Representacin de caracteres alfanumricos la mayora de las veces Posibilidades: a).- Control de los electrodos: el microcontrolador genera las formas de onda necesarias para la representacin (Driver hardware para LCD)

COM-SEG: b).- Usar un LCD con su driver especfico: se tratara de comunicar con el micro del driver (p.e. HD44780 de Hitachi como ms popular)

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Opcin 1: Control directo de los electrodos del LCD Algunos microcontroladores PIC de la gama media (PIC16) y alta de 8 bits (PIC18) disponen de un mdulo interno para el manejo directo de pantallas LCD El driver tiene la capacidad de generar los tiempos y las formas de onda necesarias para la visualizacin de los elementos visibles existentes Permite tanto un control esttico (nico electrodo comn) como multiplexado (hasta 4 electrodos comunes en los PIC16F91x) El nmero de segmentos (electrodos frontales) que se pueden manejar depende de la versin del microcontrolador