ماژول OLED / LCD

اغلب مردم فکر می‌کنند که نمایشگرها کاربردهای عمومی دارند. نمایشگرهای الکترونیکی فقط برای کاربردهای عمومی نیستند و بسیار تنوع دارند. در این متن سعی کرده‌ایم به سوالات شما پاسخ دهیم، تیترها را دنبال کنید.

شناخت نمایشگر الکترونیکی

نمایشگرها قابلیت نمایش یک سری پارامتر و یا تصاویر را دارند. ساده‌ترین و در دسترس ترین نمایشگر، صفحه موبایل‌ها هستند. که در زندگی تمامی افراد وجود دارند. به کمک این نمایشگر پارامترهای مناسب را نمایش می‌دهد و براساس آن، قابلیت تصمیم گیری و اقدام فراهم می‌شود. نمایشگرها در سایزهای مختلف با کاربری‌های مختلف تولید می‌شوند. ابعاد نمایشگر، کاربری، رنگی یا غیر رنگی، پروتکل ارتباطی و... همگی در دسته بندی نمایشگرها دخیل هستند. اما در پروژه‌های الکترونیکی نمایشگرهای LCD و OLED و مدلهای کارکتری و گرافیکی و همچنین مدل‌های تک رنگ و رنگی قابل خرید هستند.

انواع نمایشگر LCD ال سی دی

انواع ال سی دی گرافیکی و کاراکتری و کلیه نمایشگر LCD ال سی دی تاچ، رنگی و کاراکتری تک رنگ  دسته بندی می‌شوند. عملکرد تمامی این نمایشگرها برای نمایش پارامترها در پروژه‌های الکترونیکی است.  نمایشگر LCD ال سی دی برای آردوینو به صورت شیلد و دیگر بردهای امبدد قرار دارند. نمایشگر OLED از جذاب‌تزین نمایشگرها برای بردهای میکروکنترلر است. ماژول OLED نوعی نمایشگر با خاصیت ارایه نور اورگانیک را دارند. کارکردن با ماژول OLED بسیار جذاب و پر مصرف می‌باشد. ماژول سگمنت Segment نوعی دیگر از نمایشگر است. دارای ال ای دی داخلی می‌باشد.

ال سی دی کاراکتری و ال سی دی گرافیکی

ال سی دی کاراکتری به صورت کاراکتر در بخش نمایشگر تقسیم بندی شده است. برای نمایش پارامترهای مختلف، امکان استفاده از کاراکتر را خواهید داشت. ولی در ال سی دی گرافیکی امکان ترسیم انواع شکل‌های مختلف فراهم خواهد بود. به عبارت دیگر ال سی دی کارکتری برای نمایش متن انتخاب مناسبی است. البته امکان نمایش آیکون‌های مختلف را هم دارند ولی محدودیت در ابعاد نمایش آیکون یکی از تفاوت‌های آن‌ها است. در حالی که نمایشگرهای گرافیکی باتوجه به پیکسلی بودن‌شان امکان نمایش متن و آیکون‌ها را با ابعاد قابل تنظیم دارند. در تصویر زیر تفاوت این دو ال سی دی را مشاهده می‌کنید.

همانطور که مشاهده میکنید، ال سی دی کاراکتری 2x16 شامل دو سطر و 16 ستون از کاراکتر است. در تصویر زیر نمایی از یک ال سی دی گرافیکی 128x64 را مشاهده می‌کنید. 

ال سی دی گرافیکی 128x64 یکی از معمول‌ترین و پر کاربرد ترین نمایشگرها بین مهندس‌های الکترونیک است. این مدل دارای 128 ستون و 64 سطر است. با توجه به نزدیک بودن این پیکسل‌ها به یکدیگر امکان ترسیم انواع شکل‌ها و نمودارها و متن‌ها را دارد. در ادامه روش راه اندازی هر دو مدل ال سی دی را توضیح خواهیم داد. 

پایه‌های PinOut در ال سی دی کاراکتری و گرافیکی

پایه‌های خروجی یا همان Pinout روی برد به صورت چاپ شده قرار دارند. کافیست طبق همان موارد اقدام به بررسی و اتصال پایه‌های ماژول ال سی دی به آردوینو یا میکروکنترلر مورد نظرتان کنید. بردهای راه انداز نمایشگرها یا همان درایور LCD نسخه‌های متنوعی دارند به همین دلیل هر کدام تفاوت‌هایی در پایه‌های PinOut دارند. برای تشخیص هم بایستی از چاپ راهنمای رو برد استفاده کرد. هم بایستی به دیتاشیت ماژول مراجعه کرد. معمول‌ترین روش برای شناخت پایه‌های GPIO ال سی دی گرافیکی و کاراکتری مراجعه به دیتاشیت تراشه و یا تصاویر شماتیک آن است. این موضوع کاملا فنی مهندسی است و برای راه اندازی تراشه و یا طراحی مدار کاربردی است. به صورت پیش فرض برای راه اندازی این نمایشگرها بایستی حداقل از 12 رشته سیم استفاده شود. به تصویر زیر دقت کنید. 

راه اندازی ال سی دی کاراکتری 2x16 و ال سی دی گرافیکی 128x64 توسط آردوینو

LCD کاراکتری ۱۶*۲ یکی از پایه‌ای ترین نمایشگرهای الکترونیکی می‌باشد. این LCD در بسیاری از مدارها کاربرد دارد. یکی از دلایل پر مصرف بودن این مدل ال سی دی در مقابل نمایشگرهایی همچون سون سگمنت، عدم محدودیت در نمایش کاراکترها است. همچنین توانایی ساختن کارکترهای دلخواه را دارند. برای راه اندازی ال سی دی 2x16 از میکروکنترلرهای مختلفی می‌توان استفاده کرد. امکان راه اندازی آن با تراشه‌های AVR و تراشه‌های ARM وجود دارد. اما اگر بخواهید با کمترین دردسر این نمایشگر 2x16 کاراکتری را راه اندازی کنید، استفاده از برد آردوینو را پیشنهاد می‌کنیم. برای نمایش مقادیر و متن در کد نرم افزار آردوینو Arduino IDE نیاز به معرفی و تعریف چند تابع در کدها داریم. 

نصب کتابخانه ال سی دی کاراکتری و ال سی دی گرافیکی در آردوینو چگونه است؟

همانطور که پیشتر توضیح داده شد، نمایشگرهای ال سی دی توسط کتابخانه قابل راه اندازی هستند. برای برنامه نویسی و راه اندازی این نمایشگرها توسط کتابخانه بایستی ابتدا نسبت به نصب کتابخانه در نرم افزار آردوینو اقدام کنید. در نرم افزار آردوینو برای نصب کتابخانه دو روش وجود دارد. روش متداول آن نصب از طریق منوهای نرم افزار است که به صورت آنلاین از مخازن آردوینو نسبت به دانلود کتابخانه اقدام می‌کند. برای درک بهتر تصویر زیر را بررسی کنید.

به همین سادگی امکان افزودن و نصب کتابخانه ال سی دی در آردوینو فراهم است. البته برای راه اندازی ال سی دی کاراکتری بایستی از کتابخانه LiquidCrystal.h استفاده کنید. برای راه اندازی ال سی دی گرافیکی بایستی از کتابخانه‌های glcd.h و یا U8glib.h و یا openGLCD.h استفاده کنید. تمامی این کتابخانه‌ها را به همین روشی که در بالا توضیح داده شد، می‌توانید نصب کنید. دستورات هر کتابخانه برای ارسال فرامین به ال سی دی متفاوت است. برای برنامه نویسی LCD بایستی دستورات هر کتابخانه را به صورت مجزا بررسی کنید.

راه اندازی ال سی دی کاراکتری با مبدل I2C

برای کاهش حجم سیم کشی در راه اندازی ال سی دی های کاراکتری امکان استفاده از مبدل i2c فراهم است. ماژول راه انداز LCD با تراشه PCF8574 و رابط I2C مناسب برای مدیریت ال سی دی‌های کاراکتری است. همچنین به دلیل استفاده از تنها ۴ پایه باعث کاهش حجم سیم کشی در طی پروژه شده است. راه انداز LCD کاراکتری با رابط I2C دارای ۴ پایه SCL , SDA, VC , GND است. اتصالات پروتکل I2C در تمامی بردهای آردوینو استاندارد است. همانطور که میدانید توسط این پروتکل امکان آدرس دهی و استفاده از چندین ماژول دیگر هم فراهم است. کافیست بسته به نوع برد آردوینو یا هر برد میکروکنترلر دیگری که دارید، پایه‌های pinOut را بررسی کنید و اتصالات I2C را روی آن پیدا کنید.

نمایشگر OLED چیست؟

نوع دیگری از نمایشگرهای پر مصرف در الکترونیک، مدل‌های OLED هستند. با ورود ماژول OLED یا به انگلیسی Organic Light emitting diode به دنیای نمایشگرها انقلاب تازه‌ای در الکترونیک رقم زده شد. پرنور، شفاف و بسیار نازک و انتخاب رنگ از ویژگی‌های بارز ماژول نمایشگر OLED است. نمایشگر‌های OLED دارای کانتراست و رزولوشن بالاتری نسبت به ال سی دی هستند. از این رو قابلیت خوانایی زیادی را برای کاربر فراهم می‌کند. نمایشگر OLED فاقد نور پس زمینه (Backlight) است و نور پس‌زمینه را خودشان ایجاد می‌کنند از این رو نسبت به ال سی دی ها باریک‌تر، شفاف‌تر و شکیل‌تر هستند. این ماژول‌های OLED دارای درایورهای راه‌انداز متفاوتی از قبیل SSD1306 ،SH1106  و… هستند. این نمایشگر با پروتکل‌های ارتباطی I2C و SPI طراحی و تولید می‌شوند. هر دو پروتکل از رابط‌های استاندارد هستند و برای تمامی بردهای امبدد فراهم هستند. 

راه اندازی و برنامه نویسی نمایشگر OLED با برد آردوینو

با توجه به اینکه نمایشگر OLED در مدل‌های مختلفی طراحی و تولید شده‌اند. برای راه اندازی هم بایستی درایور مورد استفاده را بررسی کرده و براساس آن اقدام به برنامه نویسی کرد. در کل برای راه اندازی نمایشگر oled نیازمند یک میکروکنترلر در کنار ماژول هستید. بنابراین با برقراری ارتباط SPI و یا iic از طریق میکروکنترلر مربوطه برنامه نویسی انجام می‌گیرد. در چنین حالتی از زبان‌های C و یا میکروپایتون بسته به نوع میکروکنترلر مورد استفاده می‌توان استفاده کرد. جهت استفاده از ماژول‌های OLED با درایور SSD1306 به کتابخانه Adafruit_SSD1306 یا U8glib نیاز داریم. مطابق توضیحات پیش‌تر در این خصوص، نسبت به نصب کتابخانه اقدام کنید.

پایه‌های PinOut در نمایشگر OLED 0.96 inch با رابط iic

پایه‌های خروجی یا همان Pinout روی برد به صورت چاپ شده قرار دارند. کافیست طبق همان موارد اقدام به بررسی و اتصال پایه‌های ماژول OLED به آردوینو یا میکروکنترلر مورد نظرتان کنید. بردهای راه انداز OLED براساس درایوری که دارند، متفاوت هستند. برای تشخیص هم بایستی از چاپ راهنمای رو برد استفاده کرد و هم بایستی به دیتاشیت ماژول مراجعه کرد. معمول‌ترین روش برای شناخت پایه‌های GPIO نمایشگر OLED مراجعه به دیتاشیت تراشه و یا تصاویر شماتیک آن است. این موضوع کاملا فنی مهندسی است و برای راه اندازی تراشه و یا طراحی مدار کاربردی است. به تصویر زیر دقت کنید. 

برنامه نویسی Oled 0.96 با رابط SPI و I2C راه اندازی با آردوینو

بردهای آردوینو کاربردهای بسیار زیادی دارند، همچنین امکان راه اندازی نمایشگرهای OLED با ابعاد 0.96 اینچ و رزلوشن 128x64 با این گروه از بردها فراهم است. همانطور که پیشتر اشاره شد برای راه اندازی و ارتباط با نمایشگر OLED بایستی از طریق ارتباط I2C و یا SPI اقدام کرد. بردهای آردوینو همگی دارای ارتباط I2C و SPI هستند. به همین دلیل برای راه اندازی OLED 0.96 inch با آردوینو کافیست ارتباط i2c و یا spi با این بردها را برقرار کرده و توسط Arduino IDE اقدام به پروگرام کردن و یا راه اندازی oled با آردوینو کنیم. به تصویر زیر دقت کنید، اتصال نمایشگر oled به برد آردوینو توسط دو پرتکل i2c و SPI نمایش داده شده است. 

نمایشگرهای OLED در ابعاد مختلفی طراحی و تولید می‌شوند. برای دسترسی به انواع نمایشگرها میتوانید از منوی سمت راست براساس اندازه نمایشگر، کالاها را فیلتر کرده تا مورد مناسبتان را پیدا کنید. برای خرید هر نوع نمایشگر بایستی حتما پروتکل کاری آن را بررسی و مد نظر قرار دهید. 

نمایشگرهای LCD رنگی 

نمایشگرهای رنگی در ابعاد مختلفی با تکنولوژی‌های مختلفی طراحی و تولید می‌شوند. اکثر بردهای الکترونیکی قابلیت اتصال به یک نمایشگر را دارند. انتخاب نمایشگر به موارد مختلفی بستگی دارد که در ادامه توضیح خواهیم داد. اما برای نمایش اطلاعات روی یک نمایشگر رنگی بایستی ابعاد و پروتکل کاری را مشخص کنید. بردهای آردوینو به عنوان یکی از در دسترس‌ترین بردهای امبدد، دارای لوازم جانبی متعددی در خصوص نمایشگرها هستند. نمایشگر LCD رنگی برای آردوینو معمولا به صورت شیلد طراحی میشود. روی برد قرار گرفته و در ابعاد 1.8 اینچ تا 3.5 اینچ با درایورهای مختلف طراحی می‌شوند. نمایشگر رنگی در ابعاد بزرگتر هم تولید میشوند. بردهای امبدد که دارای سیستم عامل هستند از جمله رزبری پای و یا اورنج پای دارای رابط HDMI هستند. از اینرو قابلیت اتصال به انواع نمایشگر رنگی HDMI را دارند. برای بررسی و انتخاب نمایشگرهای رنگی کافیست از منوی سمت راست کالاهای مورد نظرتان را فیلتر کرده و سپس بررسی کنید.