Displayenheter är utdataenheterna för presentation av information i text- eller bildform. En utmatningsenhet är en sak som ger ett sätt att visa information till omvärlden. För att informationen ska visas på ett lämpligt sätt måste dessa enheter styras av andra externa enheter. Styrning kan göras genom att gränssnittet mellan dessa skärmar och de styrande enheterna.
Mikrokontroller är användbara i den utsträckning de kommunicerar med externa enheter, såsom växlar, knappsatser, skärmar, minne och till och med andra mikrokontroller. Många gränssnittsmetoder har utvecklats för att lösa de komplexa problemen för kommunikation med skärmar.
Vissa skärmar kan endast visa siffror och alfanumeriska tecken. Vissa skärmar kan visa bilder och alla typer av tecken. De vanligaste skärmarna tillsammans med mikrokontroller är lysdioder, LCD, GLCD och 7-segment skärmar
Låt oss visa detaljer om varje tillgänglig skärmtyp
Display med LED:
Light emitting diode (LED) är den vanligaste anordningen för att visa status för mikrokontrollerstift. Dessa displayenheter används ofta för att indikera larm, ingångar och timers. Det finns två sätt att ansluta lysdioder till mikrokontroller. Dessa två sätt är aktiv höglogik och aktiv låglogik. Aktiv hög logik betyder att lysdioden lyser när portens stift är 1 och lysdioden kommer att vara av när stiftet är 0. Aktiv hög betyder att lysdioden är av när portstiftet är 1 och lysdioden lyser när portstiftet är 0.
Aktiv låg LED-anslutning med mikrocontrollerstift
7-segment LED-skärm:
7-segments LED-display kan användas för att visa siffror och få tecken. En display med sju segment består av 7 lysdioder ordnade i form av fyrkant '8' och en enda lysdiod som prickkaraktär. Olika tecken kan visas genom att välja önskade LED-segment. En 7-segmentsdisplay är en elektronisk display som visar 0-9 digital information. De finns i vanligt katodläge och gemensamt anodläge. Det finns tillståndslinjer i LED, anod ges till positiv terminal och katod ges till negativ terminal så lyser LED.
I gemensam katod är de negativa anslutningarna på alla lysdioder anslutna till de gemensamma stiften till jord och en viss lysdiod lyser när motsvarande stift ges högt. Katoderna på alla lysdioder är anslutna till en enda terminal och anoderna på alla lysdioderna lämnas ensamma.
I vanligt anodarrangemang ges den gemensamma stiftet en hög logik och LED-stiften ges låga för att visa ett tal. I vanlig anod är alla anoder anslutna och alla katoder lämnas ensamma. Således när vi ger den första signalen är hög eller 1 så är det bara en lean i displayen om det inte finns någon lean i displayen.
LED-mönster för visning av siffror med 7-segment display
Gränssnitt mellan 7-segmentsdisplay och 8051 mikrokontroller
Punktmatris LED-skärm:
Punktmatris LED-skärm innehåller gruppen av lysdioder som en tvådimensionell matris. De kan visa olika typer av tecken eller en grupp tecken. Punktmatrisskärm tillverkas i olika dimensioner. Ordning av lysdioder i matrismönstret görs på något av de två sätten: Radanodkolonnkod eller Radkatodkolonnanod. Genom att använda denna punktmatrisskärm kan vi minska antalet stift som krävs för att kontrollera alla lysdioder.
En punktmatris är en tvådimensionell uppsättning punkter som används för att representera tecken, symboler och meddelanden. Punktmatris används i skärmar. Det är en visningsenhet som används för att visa information om många enheter som maskiner, klockor, indikatorer för järnvägsavgång etc.
En LED-punktmatris består av en rad lysdioder som är anslutna så att anoden för varje lysdiod är ansluten i samma kolumn och katoden för varje lysdiod kopplas ihop i samma rad eller vice versa. En LED-punktmatrisskärm kan också komma med flera lysdioder i olika färger bakom varje punkt i matrisen som röd, grön, blå etc.
Här representerar varje punkt cirkulära linser framför lysdioder. Detta görs för att minimera antalet stift som krävs för att driva dem. Till exempel skulle en 8X8 matris av lysdioder behöva 64 I / O-stift, en för varje LED-pixel. Genom att ansluta alla lysdiodernas anoder i en kolumn och alla katoderna tillsammans i rad reduceras det nödvändiga antalet in- och utgångsstift till 16. Varje lysdiod adresseras av dess rad- och kolumnnummer.
Diagram över 8X8 LED-matris med 16 I / O-stift
Diagram över 8X8 LED-matris med 16 I / O-stift
Styr LED-matrisen:
Eftersom alla lysdioderna i en matris delar sina positiva och negativa terminaler i varje rad och kolumn är det inte möjligt att styra varje lysdiod samtidigt. Matrisen styrs snabbt genom varje rad genom att utlösa rätt kolumnstift för att tända de önskade lysdioderna för just den raden. Om omkopplingen sker med en fast hastighet kan människor inte se meddelandet som visas, eftersom mänskligt öga inte kan upptäcka bilderna med på millisekunder. Således måste visningen av ett meddelande på LED-matrisen kontrolleras, varvid raderna skannas sekventiellt med en hastighet större än 40 MHz medan kolumndata skickas ut med exakt samma hastighet. Denna typ av styrning kan göras när jag kopplar ihop LED-matrisskärmen med mikrokontrollern.
Gränssnitt mellan LED Matrix Display och Microcontroller:
Att välja en mikrokontroller för gränssnitt med LED-matrisdisplay som ska styras beror på antalet ingångs- och utgångsstift som behövs för att kontrollera alla lysdioder i den angivna matrisdisplayen, mängden ström som varje stift kan källa och sjunka och hastigheten där mikrokontrollern kan skicka ut styrsignaler. Med alla dessa specifikationer kan gränssnitt göras för LED-matrisvisning med en mikrokontroller.
Använd 12 I / O-stift för att styra Matrix-displayen på 32 lysdioder
12 I / O-stift som styr matrisdisplayen på 32 lysdioder
I ovanstående diagram har varje sju segment display 8 lysdioder. Följaktligen är det totala antalet lysdioder 32. För att styra alla de 32 lysdioderna behövs 8 informationslinjer och 4 styrlinjer, dvs för att visa meddelande på matrisen på 32 lysdioder, krävs 12 linjer när de är anslutna i matrisnotation. Med hjälp av mikrokontrollinstruktionerna kan konverteras till signaler som tänder eller släcks i matrisen. Då kan önskat meddelande visas. Genom att styra med mikrokontrollern kan vi ändra vilka färg-lysdioder som tänds med jämna mellanrum.
Det finns flera alternativ för att välja mikrokontroller och LED-matris. Det enklaste sättet är att först välja LED-matrisen och sedan välja en mikrokontroller som kräver att LED-kraven ska styras. När väl dessa val är slutförda ligger en viktig del i programmering för att skanna kolumnerna och mata raderna med lämpliga värden för LED-matrisen för att visa olika mönster för att visa önskat meddelande.
Liquid Crystal Display (LCD):
LCD-skärm (Liquid crystal display) har material som sammanfogar egenskaperna hos både flytande och kristaller. De har ett temperaturintervall inom vilket partiklarna är väsentligen lika rörliga som de kan vara i en vätska, men samlas dock i en ordningsform som liknar en kristall.
LCD-skärmen är mycket mer informativ utdataenhet än en enda lysdiod. LCD-skärmen är en skärm som enkelt kan visa tecken på skärmen. De har ett par rader till stora skärmar. Vissa LCD-skärmar är speciellt utformade för specifika applikationer för att visa grafiska bilder. 16 × 2 LCD (HD44780) -modul används ofta. Dessa moduler ersätter 7-segment och andra flersegment-lysdioder. LCD kan enkelt anslutas till mikrokontroller för att visa ett meddelande eller status för enheten. Den kan drivas i två lägen: 4-bitars och 8-bitars läge. Denna LCD-skärm har två register, nämligen kommandoregister och dataregister. Den har tre urvalsrader och åtta datarader. Genom att ansluta de tre markeringslinjerna och datalinjerna till mikrokontrollern kan meddelandena visas på LCD.
LCD-instruktioner för att styra LCD-skärmen med hjälp av mikrokontroller
Gränssnitt 16 × 2 LCD-skärm med 8051 mikrokontroller
I ovanstående figur kommer 3 valda rader EN, R / W, RS att användas för att styra LCD-skärmen. EN-stift kommer att användas för att aktivera LCD-skärmen för kommunikation med mikrokontroller. RS kommer att användas för val av register.
När RS är inställd kommer mikrokontroller att skicka instruktioner som data och när RS är klart kommer mikrokontroller att skicka instruktionerna som kommandon. För att skriva data ska RW vara 0 och för läsning RW bör vara 1.
LC
PIN-beskrivning
Gränssnitt 16 × 2 LCD med mikrokontroller:
Gränssnitt 16 × 2 LCD med mikrokontroller:Många mikrokontroller-enheter använder smarta LCD-skärmar för att mata ut visuell information. För en 8-bitars databuss kräver skärmen en + 5V-matning plus 11 I / O-ledningar. En 4-bitars databuss kräver matningslinje samt 7 extra linjer. När LCD-skärmen inte är aktiverad är dataledningarna tri-state vilket innebär att de befinner sig i ett tillstånd med hög impedans och detta innebär att de inte stör mikroprocessorn när displayen inte används.
De tre styrlinjerna kallas EN, RS och RW.
- Kontrollraden EN (Enable) används för att skicka data till LCD-skärmen. En hög till låg övergång vid denna stift gör det möjligt för modulen.
- När RS eller Register Select är lågt ska uppgifterna behandlas som en kommandoinstruktion. När RS är hög visas data som skickas på skärmen. För instans, för att visa vilket tecken som helst på skärmen, ställer vi in RS högt.
- När RW eller Read / Write Control-linjen är låg skrivs informationen på databussen till LCD-skärmen. När RW är högt läser programmet effektivt LCD-skärmen. RW-linjen kommer alltid att vara låg.
Databussen består av 4 eller 8 rader, det beror på det driftsätt som användaren har valt. Linjerna för en 8-bitars databuss kallas DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 och DB7.
En typisk tillämpning av 16 × 2 LCD-skärm:
I den här applikationen följer vi ett CAN-koncept (Control Area Network) som vanligtvis används i bilar, bilar och industrier. Som namnet antyder betyder kontrollnätverk att mikrokontroller är ansluten på ett nätverk som datorer så att den kan utbyta data mellan sig. Här använder vi två mikrokontroller anslutna på ett nätverksmässigt sätt genom ett par kablar anslutna till stift 10 och 11 (dvs P3.0, P3.1) i port 3 på varje mikrocontrollerstift för överföring och mottagning av data med varandra med hjälp av RS232 seriell kommunikation med ett par trådar. Där den första mikrokontrollern är gränssnitt till 4 × 3 matrisens tangentbord som är ansluten till ingångsportarna på den första mikrokontrollen och den andra mikrokontrollern är gränssnittet till en LCD-skärm för att ta emot data från den första mikrokontrollern. En LCD som vi använder är 16 × 2 som kan visa 16 tecken i två rader.
För varje mikrokontroller skrivs separat program i C och Hex-filer av det bränns på respektive mikrokontroller. När vi använder ström till kretsen visar LCD-skärmen ett meddelande VÄNTAR vilket innebär att den väntar på lite data. Till exempel ett lösenord som 1234, när 1 trycks ned från tangentbordet visar LCD 1 och när 2 trycks ner visar det 2 och samma för 3 men när 4 trycks ned från tangentbordet visas de alla och datakommunikation sker via Rx och Tx par för att göra transistor att leda. Om vi anger fel lösenord kommer en summer att ge en indikation på fel lösenord.
Grafiska LCD-skärmar:
16X2 LCD-skärmar har sina egna begränsningar. De kan visa tecken med vissa begränsningar. De grafiska LCD-skärmarna kan användas för att visa anpassade tecken och bilder. De grafiska LCD-skärmarna används i många applikationer som videospel, mobiltelefoner och hissar som displayenheter. Den vanligaste GLCD är JHD12864E. Denna LCD-skärm har ett visningsformat på 128 × 64 punkter. Dessa grafiska LCD-skärmar behövs kontroller för att utföra sina interna operationer. Dessa LCD-skärmar har sidscheman. Sidscheman kan förstås med hjälp av följande tabell. Här står CS för control select.
Sidschema för grafisk LCD JHD12864E
LCD-skärmen 128 × 64 innebär 128 kolumner och 64 rader. Bilderna visas i form av pixlar till skillnad från vanliga LCD-skärmar och lysdioder.
Elektroluminescerande bildskärmsteknik
Elektroluminescerande bildskärmsteknik är en av de mest använda teknikerna idag för displaylösningar. De är i grunden en typ av platt skärm.
LED- och fosforskärmar är nu populära, vilket använder principen om elektroluminescens. Det är egenskapen genom vilken en halvledare avger fotoner eller kvantitet ljusenergi när den förses med elektricitet. Elektroluminescens härrör från radioaktiv rekombination av elektroner och hål genom påverkan av en elektrisk laddning. I lysdioden bildar dopningsmaterialet p-n-korsningen som separerar elektronerna och hålen. När ström passerar genom lysdioden sker rekombination av elektroner och hål vilket resulterar i fotonemission. Men i fosforskärmar är mekanismen för ljusemission annorlunda. Genom påverkan av den elektriska laddningen accelereras elektronerna vilket leder till utsläpp av ljus.
Grundläggande princip för drift
En elektroluminescerande bildskärm består av en tunn film av fosforescerande material inklämd mellan två plattor, varav en är belagd med vertikala ledningar och en annan med horisontell tråd. När strömmen passerar genom trådarna börjar materialet mellan plattorna glöda.
EL-skärmen verkar vara ljusare än LED-displayen och ytans ljusstyrka verkar vara densamma från alla synvinklar. Belysningen från EL-skärmen är inte riktad så att den inte kan mätas i lumen. Ljuset från EL-skärmen är monokromatiskt och har mycket smal bandbredd och syns långt ifrån. EL-ljuset kan uppfattas bra eftersom ljuset är homogent. Spänningen som appliceras på EL-enheten styr ljuseffekten. När spänningen och frekvensen ökar, ökar också ljuseffekten proportionellt.
EL-LJUS
Inuti EL-enheten:
EL-anordningarna består av ett tunt skikt eller material antingen organiskt eller oorganiskt dopat med ett halvledarmaterial. Den innehåller också byxor för att ge färg. Typiska ämnen som används i EL-enheter är zinksulfid dopad med koppar eller silver, blå diamant dopad med bor, galliumarsenid etc. För att ge gul-orange ljus är do-pant som används zink- och manganblandning. EL-enheten har två elektroder - Glaselektrod och bakelektrod. Glaselektroden är den främre transparenta elektroden som är belagd med indiumoxid eller tennoxid. Ryggelektroden är belagd med ett reflekterande material. Mellan glas- och bakelektroderna är halvledarmaterialet närvarande.
EL-enhetsapplikation
En typisk tillämpning av EL-enheten är panelbelysning som instrumentbrädans panel. Det används också i ljudutrustning och andra elektroniska prylar som har skärmar. I vissa märken av bärbara datorer används pulverfosforpanel som bakgrundsbelysning. Det används oftast i bärbara datorer idag. EL-enhetens belysning är mer överlägsen LCD-skärmen. Den används också i knappsatsbelysning, klockvalsar, miniräknare, mobiltelefoner etc. Elförbrukningen på EL-skärmen är mycket låg så att den är en idealisk lösning för att spara ström i batteridrivna enheter. EL-skärmens färg kan vara blå, grön och vit etc.
Fotokredit
