Dispozitivele de afișare sunt dispozitivele de ieșire pentru prezentarea informațiilor sub formă de text sau imagine. Un dispozitiv de ieșire este un lucru care oferă o modalitate de a arăta informații către lumea exterioară. Pentru afișarea informațiilor într-un mod adecvat, aceste dispozitive trebuie să fie controlate de alte dispozitive externe. Controlul se poate face prin interfața acestor afișaje cu dispozitivele de control.
Microcontrolerele sunt utile în măsura în care comunică cu dispozitive externe, cum ar fi comutatoare, tastaturi, afișaje, memorie și chiar și alte microcontrolere. Multe tehnici de interfață au fost dezvoltate pentru a rezolva problemele complexe de comunicare cu afișajele.
Unele afișaje pot afișa numai cifre și caractere alfanumerice. Unele afișaje pot afișa imagini și toate tipurile de caractere. Ecranele cele mai frecvent utilizate împreună cu microcontrolerele sunt LED-uri, LCD, GLCD și afișaje pe 7 segmente
Permiteți-ne să vizualizăm detalii despre fiecare tip de afișaje disponibile
Afișaj cu LED:
Dioda emițătoare de lumină (LED) este cel mai frecvent utilizat dispozitiv pentru afișarea stării pinilor microcontrolerului. Aceste dispozitive de afișare sunt utilizate în mod obișnuit pentru indicarea alarmelor, a intrărilor și a temporizatoarelor. Există două modalități prin care putem conecta LED-urile la unitatea de microcontroler. Aceste două moduri sunt logica activă înaltă și logica activă scăzută. Logica activă ridicată înseamnă că LED-ul va fi aprins când pinul portului este 1 și LED-ul va fi stins când pinul este 0. Activul ridicat înseamnă LED-ul va fi stins când pinul portului este 1 și LED-ul va fi aprins când pinul portului este 0.
Conexiune activă cu LED scăzut cu pinul microcontrolerului
Afișaj LED cu 7 segmente:
Afișajul LED cu 7 segmente poate fi utilizat pentru afișarea cifrelor și a câtorva caractere. Un afișaj cu șapte segmente este format din 7 LED-uri dispuse sub formă de pătrat „8” și un singur LED ca caracter punct. Diferite caractere pot fi afișate selectând segmentele LED necesare. Un afișaj pe 7 segmente este un afișaj electronic, care afișează informații digitale 0-9. Sunt disponibile în modul catod comun și modul anod comun. Există linii de stare în LED, anodul este dat terminalului pozitiv și catodul este dat terminalului negativ, apoi LED-ul va lumina.
În catodul comun, bornele negative ale tuturor LED-urilor sunt conectate la pinii comuni la masă și un anumit LED luminează atunci când pinul corespunzător este ridicat. Catozii tuturor LED-urilor sunt conectați împreună la un singur terminal și anodii tuturor LED-urilor sunt lăsați singuri.
În aranjamentul comun al anodului, pinul comun are o logică ridicată, iar pinii LED sunt reduși pentru a afișa un număr. În anodul comun, toți anodii sunt conectați împreună și toți catodii sunt lăsați singuri. Astfel, atunci când dăm primul semnal este ridicat sau 1, atunci există doar un slab în afișaj, dacă nu, nu există slab în afișaj.
Model LED pentru afișarea cifrelor utilizând afișajul pe 7 segmente
Interfațarea afișajului pe 7 segmente cu microcontroler 8051
Afișaj LED cu matrice de puncte:
Afișajul LED cu matrice de puncte conține grupul de LED-uri ca o matrice bidimensională. Ele pot afișa diferite tipuri de caractere sau un grup de caractere. Afișajul cu matrice de puncte este fabricat în diferite dimensiuni. Aranjarea LED-urilor în modelul matricial se face în oricare dintre cele două moduri: Rând anod-coloană catodică sau Rând catod-coloană anodică. Prin utilizarea acestui afișaj cu matrice de puncte putem reduce numărul de pini necesari pentru controlul tuturor LED-urilor.
O matrice de puncte este o matrice bidimensională de puncte utilizate pentru a reprezenta caractere, simboluri și mesaje. Matricea de puncte este utilizată în afișaje. Este un dispozitiv de afișare folosit pentru a afișa informații pe multe dispozitive precum mașini, ceasuri, indicatori de plecare a căii ferate etc.
O matrice de puncte LED constă dintr-o serie de LED-uri care sunt conectate astfel încât anodul fiecărui LED să fie conectat împreună în aceeași coloană și catodul fiecărui LED să fie conectat împreună în același rând sau invers. Un afișaj cu matrice de puncte LED poate veni, de asemenea, cu mai multe LED-uri de culori diferite în spatele fiecărui punct din matrice, cum ar fi roșu, verde, albastru etc.
Aici fiecare punct reprezintă lentile circulare în fața LED-urilor. Acest lucru se face pentru a minimiza numărul de pini necesari pentru a le conduce. De exemplu, o matrice 8X8 de LED-uri ar avea nevoie de 64 de pini I / O, câte unul pentru fiecare pixel LED. Prin conectarea tuturor anodilor LED-urilor împreună într-o coloană și a tuturor catodurilor împreună în rând, numărul necesar de pini de intrare și ieșire redus la 16. Fiecare LED va fi adresat prin numărul său de rând și coloană.
Schema matricei LED 8X8 folosind 16 pini I / O
Schema matricei LED 8X8 folosind 16 pini I / O
Controlul matricei LED:
Deoarece toate LED-urile dintr-o matrice își împart terminalele pozitive și negative în fiecare rând și coloană, nu este posibil să controlați fiecare LED în același timp. Matricea a controlat rapid fiecare rând prin declanșarea știfturilor corecte ale coloanei pentru a aprinde LED-urile dorite pentru acel rând. Dacă comutarea se face cu o rată fixă, oamenii nu pot vedea mesajul afișat, deoarece ochiul uman nu poate detecta imaginile cu în milisecunde de timp. Astfel, afișarea unui mesaj pe matricea LED trebuie controlată, rândurile fiind scanate secvențial la o rată mai mare de 40 MHz în timp ce trimit datele coloanei la aceeași rată. Acest tip de control se poate face interfațând afișajul matricei LED cu microcontrolerul.
Interfața afișajului cu matrice LED cu microcontroler:
Alegerea unui microcontroler pentru interfața cu afișajul cu matrice LED care urmează să fie controlat depinde de numărul de pini de intrare și de ieșire necesari pentru controlul tuturor LED-urilor din afișajul matricial dat, de cantitatea de curent pe care fiecare pin o poate sursa și scufunda și de la care microcontrolerul poate trimite semnale de control. Cu toate aceste specificații, interfața se poate face pentru afișarea cu matrice LED cu un microcontroler.
Folosind 12 pini I / O care controlează afișajul Matrix de 32 de LED-uri
12 pini I / O care controlează afișajul Matrix de 32 de LED-uri
În diagrama de mai sus, fiecare afișaj cu șapte segmente are 8 LED-uri. Prin urmare, numărul total de LED-uri este de 32. Pentru controlul tuturor celor 32 de LED-uri sunt necesare 8 linii de informații și 4 linii de control, adică pentru afișarea mesajului pe matricea de 32 de LED-uri, sunt necesare 12 linii când sunt conectate în notație matricială. Utilizarea instrucțiunilor microcontrolerului poate fi convertită în semnale care aprind sau opresc luminile din matrice. Apoi, mesajul necesar poate fi afișat. Prin controlul cu microcontrolerul, putem schimba ce culoare LED-urile sunt aprinse la intervale uniforme.
Există mai multe opțiuni pentru alegerea microcontrolerului și a matricei LED. Cea mai simplă modalitate este alegerea mai întâi a matricei de puncte LED și apoi selectarea unui microcontroler care necesită controlul cerințelor LED-urilor. Odată ce aceste selecții sunt finalizate, o parte majoră constă în programarea pentru a scana coloanele și a alimenta rândurile cu valori adecvate pentru matricea LED pentru a afișa diferite modele pentru afișarea mesajului necesar.
Afișaj cu cristale lichide (LCD):
Afișajul cu cristale lichide (LCD) are un material care unește proprietățile lichidelor și ale cristalelor. Au un domeniu de temperatură în care particulele sunt în esență la fel de mobile pe cât ar putea fi într-un lichid, totuși sunt adunate împreună într-o formă de ordine similară unui cristal.
LCD-ul este un dispozitiv de ieșire mult mai informativ decât un singur LED. LCD-ul este un afișaj care poate afișa cu ușurință caractere pe ecranul său. Au câteva linii pentru afișaje mari. Unele LCD-uri sunt special concepute pentru aplicații specifice de afișare a imaginilor grafice. Modulul LCD 16 × 2 (HD44780) este frecvent utilizat. Aceste module înlocuiesc 7 segmente și alte LED-uri cu mai multe segmente. Ecranul LCD poate fi ușor interfațat cu microcontrolerul pentru a afișa un mesaj sau starea dispozitivului. Poate fi operat în două moduri: modul 4 biți și modul 8 biți. Acest LCD are două registre și anume registrul de comandă și registrul de date. Are trei linii de selecție și 8 linii de date. Prin conectarea celor trei linii de selecție și linii de date cu microcontrolerul, mesajele pot fi afișate pe ecranul LCD.
Set de instrucțiuni LCD pentru controlul afișajului LCD utilizând microcontrolere
Afișare ecran LCD 16 × 2 cu microcontroler 8051
În figura de mai sus, 3 linii selectate EN, R / W, RS vor fi utilizate pentru controlul afișajului LCD. PIN-ul EN va fi utilizat pentru activarea afișajului LCD pentru comunicarea cu microcontrolerul. RS va fi utilizat pentru selectarea registrului.
Când RS este setat, microcontrolerul va trimite instrucțiuni ca date și când RS este clar, microcontrolerul va trimite instrucțiunile ca comenzi. Pentru scrierea datelor RW ar trebui să fie 0 și pentru citirea RW ar trebui să fie 1.
LC
Descriere PIN
Interfață LCD 16 × 2 cu microcontroler:
Interfață LCD 16 × 2 cu microcontroler:Multe dispozitive cu microcontroler utilizează afișaje LCD inteligente pentru a transmite informații vizuale. Pentru o magistrală de date pe 8 biți, afișajul necesită o sursă de + 5V plus 11 linii I / O. O magistrală de date de 4 biți necesită linie de alimentare, precum și 7 linii suplimentare. Când afișajul LCD nu este activat, liniile de date sunt tri-stare, ceea ce înseamnă că sunt într-o stare de impedanță ridicată și acest lucru înseamnă că nu interferează cu funcționarea microcontrolerului atunci când afișajul nu este utilizat.
Cele trei linii de control sunt denumite EN, RS și RW.
- Linia de control EN (Enable) este utilizată pentru a trimite datele pe ecranul LCD. O tranziție de la înalt la scăzut la acest pin va permite modulul.
- Când RS sau Register Select este redus, datele vor fi tratate ca o instrucțiune de comandă. Când RS este ridicat, datele trimise sunt afișate pe ecran. Pentru instanță, pentru a afișa orice caracter pe ecran, setăm RS ridicat.
- Când linia de control RW sau Read / Write este redusă, informațiile de pe magistrala de date sunt scrise pe ecranul LCD. Când RW este mare, programul citește efectiv ecranul LCD. Linia RW va fi întotdeauna scăzută.
Magistrala de date este formată din 4 sau 8 linii, depinde de modul de operare selectat de utilizator. Liniile unei magistrale de date pe 8 biți sunt denumite DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 și DB7.
O aplicație tipică a ecranului LCD 16 × 2:
În această aplicație, urmărim un concept CAN (Control Area Network), utilizat în general în mașini, automobile și industrii. După cum sugerează și numele, rețeaua de zonă de control înseamnă că microcontrolerul este conectat într-o rețea ca computerele, astfel încât să poată face schimb de date între ele. Aici folosim 2 microcontrolere conectate într-o rețea printr-o pereche de fire conectate la pinii 10 și 11 (adică, P3.0, P3.1) din portul 3 al fiecărui pin de microcontroler pentru transmiterea și recepția de date între ele cu ajutorul comunicării seriale RS232 folosind o pereche de fire. În cazul în care primul microcontroler este interfațat cu tastatura matricială 4 × 3 care este conectată la porturile de intrare ale primului microcontroler și al doilea microcontroler este interfațat la un afișaj LCD pentru a primi date de la primul microcontroler. Un ecran LCD pe care îl folosim este 16 × 2, care poate afișa 16 caractere în două rânduri.
Pentru fiecare microcontroler, programul separat este scris în C, iar fișierele Hex ale acestuia sunt arse pe microcontrolerul respectiv. Când alimentăm circuitul, ecranul LCD afișează un mesaj WAITING, ceea ce înseamnă că așteaptă anumite date. De exemplu, o parolă ca 1234, când 1 este apăsat de la tastatură, atunci LCD afișează 1 și când 2 este apăsat, afișează 2 și același pentru 3, dar când 4 este apăsat de la tastatură, acestea sunt afișate și comunicarea datelor are loc prin Rx și Tx pereche pentru a face tranzistorul pentru a conduce. Dacă introducem o parolă greșită, atunci se va auzi un buzzer care indică o parolă greșită.
Afișaje grafice LCD:
Ecranele LCD 16X2 au propriile limitări. Ele pot afișa caractere cu anumite limitări. Ecranele LCD grafice pot fi utilizate pentru a afișa caractere și imagini personalizate. LCD-urile grafice își găsesc utilizarea în multe aplicații, cum ar fi jocurile video, telefoanele mobile și lifturile, ca unități de afișare. Cel mai frecvent utilizat GLCD este JHD12864E. Acest ecran LCD are un format de afișare de 128 × 64 puncte. Aceste LCD-uri grafice sunt necesare controlere pentru a-și executa operațiunile interne. Aceste LCD-uri au scheme de pagini. Schemele de pagini pot fi înțelese folosind tabelul următor. Aici CS reprezintă control select.
Schemă de pagină pentru ecranul grafic LCD JHD12864E
Ecranul LCD de 128 × 64 implică 128 de coloane și 64 de rânduri. Imaginile vor fi afișate sub formă de pixeli, spre deosebire de LCD-urile și LED-urile normale.
Tehnologie de afișare electroluminiscentă
Tehnologia de afișare electroluminiscentă este una dintre cele mai utilizate tehnici în zilele noastre pentru soluțiile de afișare. Acestea sunt practic un tip de afișaj cu ecran plat.
Afișajele cu LED și Fosfor sunt acum populare, care folosește principiul Electroluminiscenței. Este proprietatea în virtutea căreia un semiconductor emite fotoni sau cuantică de energie luminoasă atunci când este alimentat cu energie electrică. Electroluminiscența rezultă din recombinarea radioactivă a electronilor și a găurilor prin influența unei sarcini electrice. În LED, materialul dopant formează joncțiunea p-n care separă electronii și găurile. Când curentul trece prin LED, are loc recombinarea electronilor și a găurilor, rezultând emisia de fotoni. Dar în afișajele cu fosfor, mecanismul de emisie a luminii este diferit. Prin influența sarcinii electrice, electronii sunt accelerați ducând la emisia de lumină.
Principiul de bază al funcționării
Un afișaj electroluminiscent constă dintr-o peliculă subțire de material fosforescent intercalat între două plăci, dintre care una este acoperită cu fire verticale și alta cu sârmă orizontală. Pe măsură ce curentul trece prin fire, materialul dintre plăci începe să strălucească.
Afișajul EL pare a fi mai luminos decât afișajul cu LED, iar luminozitatea suprafeței pare aceeași din orice unghi de vedere. Lumina de pe afișajul EL nu este direcțională, astfel încât nu poate fi măsurată în lumeni. Lumina de pe afișajul EL este monocromatică și are lățime de bandă foarte îngustă și este vizibilă de la distanță mare. Lumina EL poate fi percepută bine, deoarece lumina este omogenă. Tensiunea aplicată dispozitivului EL controlează puterea de lumină. Când crește tensiunea și frecvența, ieșirea luminii va crește, de asemenea, proporțional.
EL-LIGHT
În interiorul dispozitivului EL:
Dispozitivele EL constau dintr-un strat subțire sau material, fie organic, fie anorganic, dopat cu un material semiconductor. De asemenea, conține pantaloni pentru a da culoare. Substanțele tipice utilizate în dispozitivele EL sunt sulfura de zinc dopată cu cupru sau argint, diamant albastru dopat cu bor, arsenidă de galiu etc. Pentru a da lumină galben-portocalie, pantalonii folosiți sunt amestecul de zinc și mangan. Dispozitivul EL are doi electrozi - Electrod din sticlă și electrod din spate. Electrodul de sticlă este electrodul frontal transparent care este acoperit cu oxid de indiu sau oxid de staniu. Electrodul din spate este acoperit cu un material reflectorizant. Între sticla și electrozii din spate, materialul semiconductor este prezent.
Aplicație dispozitiv EL
O aplicație tipică a dispozitivului EL este iluminarea panoului, cum ar fi panoul de bord auto. Este, de asemenea, utilizat în echipamente audio și alte dispozitive electronice care au afișaje. În unele mărci de laptopuri, panoul Powder Phosphor este folosit ca lumină de fundal. În zilele noastre este folosit mai ales în computerele portabile. Iluminarea dispozitivului EL este mai mare decât cea a ecranului LCD. Este, de asemenea, utilizat în iluminarea tastaturii, cadrane de ceas, calculatoare, telefoane mobile etc. Consumul de energie al afișajului EL este foarte mic, astfel încât este o soluție ideală pentru a economisi energie în dispozitivele cu baterii. Culoarea afișajului EL poate fi albastru, verde și alb etc.
Credit foto
