Zobrazovacie zariadenia sú výstupné zariadenia na prezentáciu informácií v textovej alebo obrazovej forme. Výstupné zariadenie je vec, ktorá poskytuje spôsob zobrazovania informácií vonkajšiemu svetu. Pre správne zobrazenie informácií musia byť tieto zariadenia ovládané niektorými inými externými zariadeniami. Ovládanie je možné vykonať prepojením týchto displejov s ovládacími zariadeniami.
Mikrokontroléry sú užitočné do tej miery, že komunikujú s externými zariadeniami, ako sú prepínače, klávesnice, displeje, pamäť a dokonca aj s inými mikrokontrolérmi. Na riešenie komplexných problémov pri komunikácii s displejmi bolo vyvinutých veľa techník prepojenia.
Niektoré displeje môžu zobrazovať iba číslice a alfanumerické znaky. Niektoré displeje môžu zobrazovať obrázky a všetky typy znakov. Najbežnejšie používané displeje spolu s mikrokontrolérmi sú LED, LCD, GLCD a 7-segmentové displeje
Pozrime sa na podrobnosti o každom type dostupných displejov
Zobrazenie pomocou LED:
Svetelná dióda (LED) je najbežnejšie používaným zariadením na zobrazovanie stavu pinov mikrokontroléra. Tieto zobrazovacie zariadenia sa bežne používajú na indikáciu alarmov, vstupov a časovačov. Existujú dva spôsoby, ako môžeme pripojiť LED k jednotke mikrokontroléra. Tieto dva spôsoby sú aktívna vysoká logika a aktívna nízka logika. Aktívna vysoká logika znamená, že LED bude svietiť, keď je kolík portu 1 a LED bude VYPNUTÁ, keď je kolík 0. Aktívna vysoká znamená, že LED bude nesvietiť, keď je kolík portu 1 a LED bude svietiť, keď je pin portu 0.
Aktívne nízke LED pripojenie s pinom mikrokontroléra
7-segmentový LED displej:
7-segmentový LED displej možno použiť na zobrazenie číslic a niekoľkých znakov. Sedem segmentový displej sa skladá zo 7 LED diód usporiadaných do tvaru štvorca „8“ a jednej LED diódy ako bodkový znak. Výberom požadovaných segmentov LED môžu byť zobrazené rôzne znaky. Sedemsedem segmentový displej je elektronický displej, ktorý zobrazuje 0-9 digitálnych informácií. Sú k dispozícii v režime bežnej katódy a režime bežnej anódy. V LED sú štátne čiary, anóda je kladná a katóda záporná, potom LED bude svietiť.
V spoločnej katóde sú záporné vývody všetkých LED diód pripojené k bežným kolíkom k zemi a konkrétna LED dióda svieti, keď je jej zodpovedajúci kolík vysoký. Katódy všetkých LED sú spojené dohromady do jednej svorky a anódy všetkých LED sú ponechané osamote.
V spoločnom usporiadaní anódy má spoločný kolík vysokú logiku a kolíky LED sú nízke, aby zobrazovali číslo. V spoločnej anóde sú všetky anódy spojené dohromady a všetky katódy zostávajú samy. Takže keď dáme prvý signál je vysoký alebo 1, potom je len chudý displej, ak nie, nie je žiadny chudý displej.
LED vzor pre zobrazenie číslic pomocou 7-segmentového displeja
Prepojenie 7-segmentového displeja s mikrokontrolérom 8051
Dot Matrix LED displej:
Bodový maticový LED displej obsahuje skupinu LED ako dvojrozmerné pole. Môžu zobrazovať rôzne typy znakov alebo skupinu znakov. Ihličkový displej sa vyrába v rôznych rozmeroch. Usporiadanie LED diód v maticovom vzore sa uskutočňuje jedným z dvoch spôsobov: riadková anódová-stĺpcová katóda alebo riadková katódová-stĺpcová anóda. Použitím tohto maticového displeja môžeme znížiť počet pinov potrebných na ovládanie všetkých LED diód.
Bodová matica je dvojrozmerné pole bodiek používané na reprezentáciu znakov, symbolov a správ. Na displejoch sa používa bodová matica. Je to zobrazovacie zariadenie, ktoré sa používa na zobrazenie informácií na mnohých zariadeniach, ako sú stroje, hodiny, ukazovatele odchodu železnice atď.
Bodová matica LED pozostáva z radu LED diód, ktoré sú spojené tak, že anóda každej LED diódy je spojená dohromady v rovnakom stĺpci a katóda každej LED diódy je spojená dohromady v rovnakom rade alebo naopak. LED bodový maticový displej môže mať aj viac LED diód s rôznymi farbami za každou bodkou v matici, ako je červená, zelená, modrá atď.
Tu predstavuje každá bodka kruhové šošovky pred LED diódami. To sa deje s cieľom minimalizovať počet pinov potrebných na ich pohon. Napríklad matica LED 8X8 by potrebovala 64 I / O pinov, jeden pre každý LED pixel. Spojením všetkých anód LED spolu v stĺpci a všetkých katód spolu v rade sa požadovaný počet vstupných a výstupných pinov zníži na 16. Každá LED bude oslovená číslom svojho riadku a stĺpca.
Schéma 8X8 LED Matrix pomocou 16 I / O pinov
Schéma 8X8 LED Matrix pomocou 16 I / O pinov
Ovládanie LED Matrix:
Pretože všetky LED diódy v matici zdieľajú svoje kladné a záporné vývody v každom riadku a stĺpci, nie je možné ovládať každú LED súčasne. Matica sa ovláda cez každý riadok veľmi rýchlo spustením správnych kolíkov stĺpca, aby rozsvietili požadované LED diódy pre konkrétny riadok. Ak sa prepínanie uskutočňuje s pevnou rýchlosťou, ľudia nemôžu vidieť správu na displeji, pretože ľudské oko nedokáže detekovať obrázky s pomocou milisekúnd. Zobrazenie správy na matici LED musí byť teda riadené tak, aby sa riadky skenovali postupne rýchlosťou väčšou ako 40 MHz, pričom sa údaje zo stĺpca odosielajú presne rovnakou rýchlosťou. Tento druh ovládania je možné vykonať pripojením rozhrania maticového displeja LED k mikrokontroléru.
Prepojenie displeja LED Matrix s mikrokontrolérom:
Výber mikrokontroléra na prepojenie s LED maticovým displejom, ktorý sa má ovládať, závisí od počtu vstupných a výstupných pinov potrebných na riadenie všetkých LED diód v danom maticovom displeji, množstva prúdu, ktorý môže každý pin napájať a klesať, a rýchlosti ktorým môže mikrokontrolér vysielať riadiace signály. So všetkými týmito špecifikáciami je možné vykonať prepojenie pre maticový displej LED s mikrokontrolérom.
Pomocou 12 I / O pinov ovládajúcich Matrix displej 32 LED
12 I / O pinov ovládajúcich Matrix displej 32 LED
Na vyššie uvedenom diagrame má každý sedemsegmentový displej 8 LED. Celkový počet LED diód je teda 32. Na riadenie všetkých 32 LED diód je potrebných 8 informačných liniek a 4 riadiace linky, to znamená na zobrazenie správy na matici 32 LED diód je potrebných 12 liniek, keď sú zapojené do maticového zápisu. Pomocou pokynov mikrokontroléra je možné previesť pokyny na signály, ktoré zapínajú alebo vypínajú svetlá v matici. Potom sa môže zobraziť požadovaná správa. Ovládaním pomocou mikrokontroléra môžeme meniť, ktoré farebné LED diódy svietia v rovnomerných intervaloch.
Existuje niekoľko možností výberu mikrokontroléra a LED matice. Najjednoduchším spôsobom je najprv zvoliť bodovú maticu LED a potom zvoliť mikrokontrolér, ktorý vyžaduje kontrolu nad LED. Po dokončení týchto výberov spočíva hlavná časť v programovaní skenovania stĺpcov a napájaní riadkov príslušnými hodnotami pre maticu LED, aby sa zobrazili rôzne vzory na zobrazovanie požadovanej správy.
Displej z tekutých kryštálov (LCD):
Displej z tekutých kryštálov (LCD) má materiál, ktorý spája vlastnosti tekutých aj kryštálov. Majú teplotný rozsah, v ktorom sú častice v podstate také mobilné, ako by mohli byť v kvapaline, sú však zhromažďované v poradí podobnom kryštálu.
LCD je omnoho informatívnejšie výstupné zariadenie ako jedna LED. LCD je displej, ktorý na svojej obrazovke dokáže ľahko zobraziť znaky. Majú pár riadkov až po veľké displeje. Niektoré LCD displeje sú špeciálne navrhnuté pre konkrétne aplikácie na zobrazovanie grafických obrázkov. Bežne sa používa modul 16 × 2 LCD (HD44780). Tieto moduly nahrádzajú 7-segmentové a ďalšie viacsegmentové LED. Displej LCD možno ľahko prepojiť s mikrokontrolérom, aby sa zobrazila správa alebo stav zariadenia. Môže byť prevádzkovaný v dvoch režimoch: 4-bitový režim a 8-bitový režim. Tento LCD má dva registre, a to príkazový register a dátový register. Má tri výberové riadky a 8 dátových riadkov. Spojením troch výberových a dátových liniek s mikrokontrolérom je možné správy zobraziť na LCD displeji.
Sada pokynov LCD na ovládanie LCD displeja pomocou mikrokontrolérov
Prepojovací LCD displej 16 × 2 s mikrokontrolérom 8051
Na vyššie uvedenom obrázku sa na ovládanie LCD displeja použijú 3 vybrané riadky EN, R / W, RS. PIN EN sa použije na umožnenie komunikácie LCD displeja s mikrokontrolérom. Na výber registra sa použije RS.
Keď je nastavený RS, mikrokontrolér bude posielať pokyny ako dáta a keď je RS jasný, mikrokontrolér bude posielať pokyny ako príkazy. Pre zápis dát by RW mala byť 0 a pre čítanie RW by mala byť 1.
LC
Popis kódu PIN
Prepojenie LCD 16 × 2 s mikrokontrolérom:
Prepojenie LCD 16 × 2 s mikrokontrolérom:Mnoho zariadení s mikrokontrolérom používa na výstup vizuálne informácie inteligentné LCD displeje. Pre 8-bitovú dátovú zbernicu vyžaduje displej napájanie + 5V plus 11 I / O liniek. 4-bitová dátová zbernica vyžaduje napájacie vedenie a 7 ďalších vedení. Ak nie je LCD displej povolený, dátové vedenia sú trojstavové, čo znamená, že sú v stave vysokej impedancie, čo znamená, že nenarušujú činnosť mikrokontroléra, keď sa displej nepoužíva.
Tri riadiace vedenia sa označujú ako EN, RS a RW.
- Na odoslanie údajov na LCD sa používa riadiaci riadok EN (Povoliť). Prechod z vysokej na nízku na tomto kolíku umožní modul.
- Ak je hodnota RS alebo Register Select nízka, údaje sa majú považovať za príkaz príkazu. Ak je RS vysoká, odosielané údaje sa zobrazia na obrazovke. Pre inštanciu, aby sme na obrazovke zobrazili akýkoľvek znak, nastavili sme RS vysoko.
- Keď je riadok RW alebo riadiaci obvod čítania / zápisu nízky, informácie na dátovej zbernici sa zapisujú na displej LCD. Keď je RW vysoký, program efektívne číta LCD. RW linka bude vždy nízka.
Dátová zbernica sa skladá zo 4 alebo 8 riadkov, čo závisí od prevádzkového režimu zvoleného používateľom. Riadky 8-bitovej dátovej zbernice sa označujú ako DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 a DB7.
Typická aplikácia 16 × 2 LCD displeja:
V tejto aplikácii sledujeme koncept podobný CAN (Control Area Network), ktorý sa bežne používa v automobiloch, automobiloch a priemysle. Ako už z názvu vyplýva, sieť riadiacej oblasti znamená, že mikrokontrolér je pripojený sieťovým spôsobom ako počítače, aby si mohol medzi sebou vymieňať údaje. Tu používame dva mikrokontroléry spojené sieťovým spôsobom pomocou dvojice vodičov pripojených k pinom 10 a 11 (tj. P3.0, P3.1) portu 3 každého kolíka mikrokontroléra na prenos a príjem údajov medzi sebou pomocou sériovej komunikácie RS232 pomocou dvojice vodičov. Keď je prvý mikrokontrolér prepojený s maticovou klávesnicou 4 × 3, ktorá je pripojená k vstupným portom prvého mikrokontroléra a druhého mikrokontroléra, je prepojený s LCD displejom na príjem údajov z prvého mikrokontroléra. LCD, ktorý používame, je 16 × 2, ktorý dokáže zobraziť 16 znakov v dvoch riadkoch.
Pre každý mikrokontrolér je v C a zapísaný samostatný program, ktorý je napálený na príslušný mikrokontrolér. Keď pripojíme napájanie do obvodu, na LCD displeji sa zobrazí správa WAITING, čo znamená, že čaká na nejaké dáta. Napríklad heslo ako 1234, keď je stlačené 1 z klávesnice, potom LCD zobrazí 1 a keď je stlačené 2, zobrazí sa 2 a to isté pre 3, ale keď je stlačené 4 z klávesnice, zobrazia sa všetky a dátová komunikácia prebieha cez Rx a Tx pár, aby sa tranzistor uskutočnil. Ak zadáme nesprávne heslo, zaznie bzučiak, ktorý indikuje nesprávne heslo.
Grafické LCD displeje:
Displeje LCD 16X2 majú svoje vlastné obmedzenia. Môžu zobrazovať znaky určitých obmedzení. Grafické displeje LCD možno použiť na zobrazenie prispôsobených znakov a obrázkov. Grafické displeje LCD nachádzajú využitie v mnohých aplikáciách, ako sú videohry, mobilné telefóny a výťahy, ako zobrazovacie jednotky. Najčastejšie používaným GLCD je JHD12864E. Tento LCD má formát displeja 128 × 64 bodov. Tieto grafické LCD displeje sú potrebné ovládače na vykonávanie interných operácií. Tieto displeje LCD majú schémy stránok. Schémy stránok je možné pochopiť pomocou nasledujúcej tabuľky. Tu CS znamená výber ovládacieho prvku.
Schéma stránky pre grafický displej LCD JHD12864E
Displej 128 × 64 LCD obsahuje 128 stĺpcov a 64 riadkov. Na rozdiel od bežných LCD a LED diód sa obrázky zobrazia vo forme pixelov.
Technológia elektroluminiscenčného displeja
Elektroluminiscenčná zobrazovacia technológia je v súčasnosti jednou z najbežnejšie používaných metód pre zobrazovacie riešenia. V zásade sú to druh plochého panelového displeja.
Teraz sú populárne displeje LED a fosfor, ktoré využívajú princíp elektroluminiscencie. Je to vlastnosť, na základe ktorej polovodič emituje fotóny alebo kvantum svetelnej energie, keď je napájaný elektrinou. Elektroluminiscencia je výsledkom rádioaktívnej rekombinácie elektrónov a dier vplyvom elektrického náboja. V LED tvorí dopingový materiál prechod p-n, ktorý oddeľuje elektróny a otvory. Keď prúd prechádza LED, dochádza k rekombinácii elektrónov a otvorov, čo vedie k emisii fotónov. Ale na displejoch Phosphor je mechanizmus vyžarovania svetla iný. Vplyvom elektrického náboja sa elektróny urýchľujú, čo vedie k emisii svetla.
Základný princíp činnosti
Elektroluminiscenčný displej sa skladá z tenkého filmu z fosforeskujúceho materiálu vloženého medzi dve platne, z ktorých jedna je potiahnutá zvislými drôtmi a druhá vodorovnými drôtmi. Keď prúd prechádza drôtmi, materiál medzi doskami začne žiariť.
EL displej sa javí byť jasnejší ako LED displej a jas povrchu sa javí rovnako zo všetkých uhlov pohľadu. Svetlo z EL displeja nie je smerové, takže ho nie je možné merať v lúmenoch. Svetlo z EL displeja je monochromatické a má veľmi malú šírku pásma a je viditeľné z veľkej vzdialenosti. EL svetlo je možné dobre vnímať, pretože je homogénne. Napätie privádzané do zariadenia EL riadi svetelný výstup. Keď sa zvýši napätie a frekvencia, proporčne sa zvýši aj svetelný výkon.
EL-SVETLO
Vo vnútri zariadenia EL:
Zariadenia EL pozostávajú z tenkej vrstvy alebo z materiálu, buď organického alebo anorganického, dotovaného polovodičovým materiálom. Obsahuje tiež do-nohavice, ktoré dodajú farbu. Typickými látkami používanými v zariadeniach EL sú sírnik zinočnatý dotovaný meďou alebo striebrom, modrý diamant dotovaný bórom, gálium arzenid atď. Na zabezpečenie žltooranžového svetla sa ako prísada používa zmes zinku a mangánu. Zariadenie EL má dve elektródy - Sklenená elektróda a zadná elektróda. Sklenená elektróda je predná priehľadná elektróda potiahnutá oxidom india alebo oxidom cínu. Zadná elektróda je potiahnutá reflexným materiálom. Medzi sklenenou a zadnou elektródou je prítomný polovodičový materiál.
Aplikácia zariadenia EL
Jednou typickou aplikáciou zariadenia EL je osvetlenie panelov, ako je napríklad panel palubnej dosky automobilu. Používa sa tiež v audio zariadeniach a iných elektronických prístrojoch s displejmi. U niektorých značiek notebookov sa ako podsvietenie používa panel Powder Phosphor. V dnešnej dobe sa väčšinou používa v prenosných počítačoch. Osvetlenie EL prístroja je lepšie ako pri LCD. Používa sa tiež na osvetlenie klávesnice, ciferníky hodiniek, kalkulačky, mobilné telefóny atď. Spotreba energie EL displeja je veľmi nízka, takže je ideálnym riešením na úsporu energie v batériových zariadeniach. Farba displeja EL môže byť modrá, zelená a biela atď.
Fotografický kredit
