Устройства отображения - это устройства вывода для представления информации в текстовой или графической форме. Устройство вывода - это то, что позволяет отображать информацию внешнему миру. Для отображения информации надлежащим образом эти устройства должны управляться некоторыми другими внешними устройствами. Управление может осуществляться путем сопряжения этих дисплеев с управляющими устройствами.
Микроконтроллеры полезны в той степени, в которой они взаимодействуют с внешними устройствами, такими как переключатели, клавиатуры, дисплеи, память и даже другие микроконтроллеры. Для решения сложных проблем связи с дисплеями было разработано множество методов взаимодействия.
Некоторые дисплеи могут отображать только цифры и буквенно-цифровые символы. Некоторые дисплеи могут отображать изображения и все типы символов. Наиболее часто используемые дисплеи наряду с микроконтроллерами - это светодиоды, ЖК-дисплеи, GLCD и 7-сегментные дисплеи.
Давайте рассмотрим подробную информацию о каждом типе доступных дисплеев
Дисплей с использованием светодиода:
Светоизлучающий диод (LED) - наиболее часто используемый прибор для отображения состояния выводов микроконтроллера. Эти устройства отображения обычно используются для индикации сигналов тревоги, входов и таймеров. Есть два способа подключения светодиодов к микроконтроллеру. Эти два способа - активная высокая логика и активная низкая логика. Активный высокий логический уровень означает, что светодиод будет включен, когда контакт порта равен 1, и светодиод будет выключен, когда контакт порта равен 0. Активный высокий уровень означает, что светодиод будет выключен, когда контакт порта равен 1, а светодиод будет включен, когда контакт порта будет 0.
Активное низкое соединение светодиода с выводом микроконтроллера
7-сегментный светодиодный дисплей:
7-сегментный светодиодный дисплей может использоваться для отображения цифр и нескольких символов. Семисегментный дисплей состоит из 7 светодиодов, расположенных в форме квадрата «8», и одного светодиода в виде точки. Можно отобразить разные символы, выбрав необходимые сегменты светодиода. 7-сегментный дисплей представляет собой электронный дисплей, на котором отображается цифровая информация от 0 до 9. Они доступны в режиме с общим катодом и с общим анодом. В светодиоде есть линии состояния, анод подключен к положительному выводу, а катод подключен к отрицательному выводу, тогда светодиод будет светиться.
В общем катоде отрицательные выводы всех светодиодов подключены к общим выводам на землю, и конкретный светодиод светится, когда на его соответствующий вывод подается высокий уровень. Катоды всех светодиодов соединены вместе с одной клеммой, а аноды всех светодиодов оставлены в покое.
При обычном расположении анода общему выводу присваивается высокий логический уровень, а выводам светодиода - низкий уровень для отображения числа. В общем аноде все аноды соединены вместе, а все катоды оставлены в покое. Таким образом, когда мы даем первый сигнал «высокий» или «1», то только на дисплее наблюдается наклон, если нет, то на дисплее нет наклона.
Светодиодный индикатор для отображения цифр на 7-сегментном дисплее
Взаимодействие 7-сегментного дисплея с микроконтроллером 8051
Точечно-матричный светодиодный дисплей:
Точечно-матричный светодиодный дисплей содержит группу светодиодов в виде двухмерного массива. Они могут отображать разные типы символов или группу символов. Точечно-матричный дисплей изготавливается различных размеров. Размещение светодиодов в матричном шаблоне осуществляется одним из двух способов: рядный анод-столбец катода или рядный катод-столбик анода. Используя этот матричный дисплей, мы можем уменьшить количество контактов, необходимых для управления всеми светодиодами.
Точечная матрица - это двумерный массив точек, используемый для представления символов, символов и сообщений. В дисплеях используется точечная матрица. Это устройство отображения, используемое для отображения информации на многих устройствах, таких как машины, часы, указатели отправления поездов и т. Д.
Точечная матрица светодиодов состоит из массива светодиодов, которые соединены таким образом, что аноды каждого светодиода соединены вместе в одном столбце, а катоды каждого светодиода соединены вместе в одном ряду или наоборот. Светодиодный точечно-матричный дисплей также может иметь несколько светодиодов разного цвета за каждой точкой в матрице, например красный, зеленый, синий и т. Д.
Здесь каждая точка представляет собой круглые линзы перед светодиодами. Это сделано, чтобы свести к минимуму количество штифтов, необходимых для их установки. Например, матрице светодиодов 8X8 потребуется 64 контакта ввода / вывода, по одному на каждый пиксель светодиода. Путем соединения всех анодов светодиодов вместе в столбце и всех катодов вместе в строке необходимое количество входных и выходных контактов уменьшается до 16. Каждый светодиод будет адресован по его номеру строки и столбца.
Схема светодиодной матрицы 8X8 с использованием 16 контактов ввода / вывода
Схема светодиодной матрицы 8X8 с использованием 16 контактов ввода / вывода
Управление светодиодной матрицей:
Поскольку все светодиоды в матрице имеют общие положительные и отрицательные клеммы в каждой строке и столбце, невозможно управлять каждым светодиодом одновременно. Матрица очень быстро управляет каждой строкой, активируя правильные выводы столбца, чтобы загореться желаемые светодиоды для этой конкретной строки. Если переключение выполняется с фиксированной скоростью, люди не могут видеть отображаемое сообщение, потому что человеческий глаз не может обнаружить изображения за миллисекунды времени. Таким образом, отображение сообщения на светодиодной матрице должно контролироваться, при этом строки сканируются последовательно с частотой более 40 МГц, при этом данные столбца отправляются с точно такой же скоростью. Такое управление можно осуществить, подключив светодиодный матричный дисплей к микроконтроллеру.
Подключение светодиодного матричного дисплея к микроконтроллеру:
Выбор микроконтроллера для взаимодействия со светодиодным матричным дисплеем, которым необходимо управлять, зависит от количества входных и выходных контактов, необходимых для управления всеми светодиодами в данном матричном дисплее, величины тока, который каждый контакт может отдавать и потреблять, а также скорости при котором микроконтроллер может посылать управляющие сигналы. При всех этих характеристиках может быть выполнено сопряжение светодиодного матричного дисплея с микроконтроллером.
Использование 12 контактов ввода / вывода для управления матричным дисплеем из 32 светодиодов
12 контактов ввода / вывода, управляющих матричным дисплеем из 32 светодиодов
На приведенной выше диаграмме каждый семисегментный дисплей имеет 8 светодиодов. Таким образом, общее количество светодиодов равно 32. Для управления всеми 32 светодиодами необходимо 8 информационных линий и 4 управляющих строки, т.е. для отображения сообщения на матрице из 32 светодиодов необходимо 12 строк, когда они соединены в матричной нотации. С помощью микроконтроллера инструкции могут быть преобразованы в сигналы, которые включают или выключают свет в матрице. Затем можно отобразить необходимое сообщение. Управляя микроконтроллером, мы можем менять цвет светодиода, который светится через равные промежутки времени.
Возможны несколько вариантов выбора микроконтроллера и светодиодной матрицы. Самый простой способ - сначала выбрать точечную матрицу светодиодов, а затем выбрать микроконтроллер, которому нужно управлять требованиями светодиодов. После того, как эти выборы завершены, основная часть заключается в программировании сканирования столбцов и подачи в строки соответствующих значений для светодиодной матрицы для отображения различных шаблонов для отображения требуемого сообщения.
Жидкокристаллический дисплей (ЖКД):
Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) состоит из материала, который объединяет свойства жидкости и кристаллов. У них есть диапазон температур, в котором частицы по существу столь же подвижны, как и в жидкости, однако собраны вместе в форме порядка, подобной кристаллу.
ЖК-дисплей является гораздо более информативным устройством вывода, чем отдельный светодиод. ЖК-дисплей - это дисплей, который может легко отображать символы на своем экране. У них есть пара строк на большие дисплеи. Некоторые ЖК-дисплеи специально разработаны для определенных приложений для отображения графических изображений. Обычно используется ЖК-модуль 16 × 2 (HD44780). Эти модули заменяют 7-сегментные и другие многосегментные светодиоды. ЖК-дисплей можно легко подключить к микроконтроллеру для отображения сообщения или статуса устройства. Он может работать в двух режимах: 4-битный режим и 8-битный режим. Этот ЖК-дисплей имеет два регистра, а именно регистр команд и регистр данных. Он имеет три строки выбора и 8 строк данных. Соединив три линии выбора и линии данных с микроконтроллером, сообщения могут отображаться на ЖК-дисплее.
Набор инструкций ЖК-дисплея для управления ЖК-дисплеем с помощью микроконтроллеров
Сопряжение ЖК-дисплея 16 × 2 с микроконтроллером 8051
На рисунке выше 3 выбранные строки EN, R / W, RS будут использоваться для управления ЖК-дисплеем. Контакт EN будет использоваться для включения ЖК-дисплея для связи с микроконтроллером. RS будет использоваться для выбора регистра.
Когда RS установлен, микроконтроллер будет отправлять инструкции в виде данных, а когда RS очищен, микроконтроллер будет отправлять инструкции в виде команд. Для записи данных RW должно быть 0, а для чтения RW должно быть 1.
LC
PIN Описание
Сопряжение ЖК-дисплея 16 × 2 с микроконтроллером:
Сопряжение ЖК-дисплея 16 × 2 с микроконтроллером:Многие микроконтроллеры используют интеллектуальные ЖК-дисплеи для вывода визуальной информации. Для 8-битной шины данных для дисплея требуется питание +5 В плюс 11 линий ввода / вывода. 4-битная шина данных требует линии питания, а также 7 дополнительных линий. Когда ЖК-дисплей не включен, линии данных находятся в трех состояниях, что означает, что они находятся в состоянии высокого импеданса, и это означает, что они не мешают работе микроконтроллера, когда дисплей не используется.
Три линии управления обозначаются как EN, RS и RW.
- Линия управления EN (Enable) используется для отправки данных на ЖК-дисплей. Переход с высокого уровня на низкий на этом выводе активирует модуль.
- Когда RS или выбор регистра низкий, данные должны обрабатываться как команда. Когда RS высокий, отправляемые данные отображаются на экране. Например, для отображения любого символа на экране мы устанавливаем высокий RS.
- Когда линия управления RW или чтения / записи имеет низкий уровень, информация по шине данных записывается на ЖК-дисплей. Когда RW высокий, программа эффективно считывает ЖК-дисплей. Линия RW всегда будет низкой.
Шина данных состоит из 4 или 8 линий, в зависимости от режима работы, выбранного пользователем. Линии 8-битной шины данных обозначаются как DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 и DB7.
Типичное применение ЖК-дисплея 16 × 2:
В этом приложении мы следуем концепции CAN (Control Area Network), которая обычно используется в автомобилях, автомобилях и промышленности. Как следует из названия, сеть зон управления означает, что микроконтроллер подключен по сети, как компьютеры, так что он может обмениваться данными между собой. Здесь мы используем 2 микроконтроллера, соединенных сетевым способом парой проводов, подключенных к контактам 10 и 11 (т.е. P3.0, P3.1) порта 3 каждого контакта микроконтроллера для передачи и приема данных между собой с помощь последовательной связи RS232 с использованием пары проводов. Где первый микроконтроллер сопряжен с матричной клавиатурой 4 × 3, которая подключена к входным портам первого микроконтроллера, а второй микроконтроллер сопряжен с ЖК-дисплеем для приема данных от первого микроконтроллера. Используемый нами ЖК-дисплей размером 16 × 2 может отображать 16 символов в две строки.
Для каждого микроконтроллера отдельная программа написана на языке C, и ее шестнадцатеричные файлы записываются на соответствующий микроконтроллер. Когда мы подаем питание на схему, на ЖК-дисплее отображается сообщение WAITING, что означает, что он ожидает некоторых данных. Например, пароль 1234, когда 1 нажимается с клавиатуры, на ЖК-дисплее отображается 1, а когда нажимается 2, отображается 2 и то же самое для 3, но когда 4 нажимается с клавиатуры, все они отображаются, и передача данных происходит через Rx и Tx пара, чтобы транзистор проводил. Если мы введем неправильный пароль, то раздастся звуковой сигнал, указывающий на неправильный пароль.
Графические ЖК-дисплеи:
ЖК-дисплеи 16X2 имеют свои ограничения. Они могут отображать символы определенных ограничений. Графические ЖК-дисплеи можно использовать для отображения настраиваемых символов и изображений. Графические ЖК-дисплеи находят применение во многих приложениях, таких как видеоигры, мобильные телефоны и лифты в качестве дисплеев. Наиболее часто используемый GLCD - это JHD12864E. Этот ЖК-дисплей имеет формат отображения 128 × 64 точки. Эти графические ЖК-дисплеи необходимы контроллерам для выполнения внутренних операций. Эти ЖК-дисплеи имеют схемы страниц. Схемы страниц можно понять, используя следующую таблицу. Здесь CS означает выбор управления.
Схема страницы для графического ЖК-дисплея JHD12864E
ЖК-экран 128 × 64 подразумевает 128 столбцов и 64 строки. Изображения будут отображаться в виде пикселей, в отличие от обычных ЖК-дисплеев и светодиодов.
Электролюминесцентный дисплей
Электролюминесцентные дисплеи - одна из наиболее широко используемых в наши дни технологий для дисплеев. По сути, это разновидность плоских дисплеев.
Сейчас популярны светодиодные и люминофорные дисплеи, в которых используется принцип электролюминесценции. Это свойство, благодаря которому полупроводник излучает фотоны или квант световой энергии при подаче электричества. Электролюминесценция возникает в результате радиоактивной рекомбинации электронов и дырок под действием электрического заряда. В светодиодах легирующий материал образует p-n-переход, который разделяет электроны и дырки. Когда ток проходит через светодиод, происходит рекомбинация электронов и дырок, что приводит к испусканию фотонов. Но в дисплеях Phosphor механизм излучения света другой. Под действием электрического заряда электроны ускоряются, что приводит к испусканию света.
Основной принцип работы
Электролюминесцентный дисплей состоит из тонкой пленки фосфоресцирующего материала, зажатой между двумя пластинами, одна из которых покрыта вертикальными проволоками, а другая - горизонтальными. По мере прохождения тока по проводам материал между пластинами начинает светиться.
EL-дисплей кажется ярче, чем светодиодный, а яркость поверхности одинакова со всех сторон. Свет от дисплея EL не является направленным, поэтому его нельзя измерить в люменах. Свет от EL-дисплея является монохроматическим, имеет очень узкую полосу пропускания и виден с большого расстояния. Электролюминесцентный свет хорошо воспринимается, поскольку он однородный. Напряжение, приложенное к устройству EL, регулирует световой поток. Когда напряжение и частота увеличиваются, световой поток также увеличивается пропорционально.
EL-LIGHT
Внутри устройства EL:
Электролюминесцентные устройства состоят из тонкого слоя или материала, либо органического, либо неорганического, легированного полупроводниковым материалом. Он также содержит штаны для придания цвета. Типичными веществами, используемыми в устройствах EL, являются сульфид цинка, легированный медью или серебром, синий алмаз, легированный бором, арсенид галлия и т. Д. Для получения желто-оранжевого света используется смесь цинка и марганца. Устройство EL имеет два электрода: Стеклянный электрод и задний электрод. Стеклянный электрод - это передний прозрачный электрод, покрытый оксидом индия или оксидом олова. Задний электрод покрыт отражающим материалом. Между стеклянным и задним электродами находится полупроводниковый материал.
Приложение EL устройства
Одним из типичных применений устройства EL является освещение панели, например, автомобильная приборная панель. Он также используется в аудиооборудовании и других электронных устройствах с дисплеями. В некоторых моделях ноутбуков панель с порошковым люминофором используется в качестве подсветки. В наши дни он в основном используется в портативных компьютерах. Освещение устройства EL лучше, чем у ЖК-дисплея. Он также используется в подсветке клавиатуры, циферблатах часов, калькуляторах, мобильных телефонах и т. Д. Энергопотребление EL-дисплея очень низкое, так что это идеальное решение для экономии энергии в устройствах с батарейным питанием. Цвет EL-дисплея может быть синим, зеленым, белым и т. Д.
Фото Кредит
