I dispositivi di visualizzazione sono i dispositivi di output per la presentazione delle informazioni sotto forma di testo o immagine. Un dispositivo di output è una cosa che fornisce un modo per mostrare le informazioni al mondo esterno. Per visualizzare le informazioni in modo appropriato questi dispositivi devono essere controllati da altri dispositivi esterni. Il controllo può essere effettuato interfacciando questi display con i dispositivi di controllo.
I microcontrollori sono utili nella misura in cui comunicano con dispositivi esterni, come interruttori, tastiere, display, memoria e persino altri microcontrollori. Molte tecniche di interfacciamento sono state sviluppate per risolvere i complessi problemi di comunicazione con i display.
Alcuni display possono mostrare solo cifre e caratteri alfanumerici. Alcuni display possono mostrare immagini e tutti i tipi di caratteri. I display più comunemente usati insieme ai microcontrollori sono LED, LCD, GLCD e display a 7 segmenti
Vediamo i dettagli su ogni tipo di display disponibili
Display tramite LED:
Il diodo a emissione luminosa (LED) è il dispositivo più comunemente utilizzato per visualizzare lo stato dei pin del microcontrollore. Questi dispositivi di visualizzazione sono comunemente usati per l'indicazione di allarmi, ingressi e timer. Ci sono due modi per collegare i LED all'unità microcontrollore. Questi due modi sono logica alta attiva e logica bassa attiva. Logica alta attiva significa che il LED sarà acceso quando il pin della porta è 1 e LED sarà spento quando il pin è 0. Attiva alta significa che il LED sarà spento quando il pin della porta è 1 e il LED sarà acceso quando il pin della porta è 0.
Connessione LED attiva bassa con pin del microcontrollore
Display LED a 7 segmenti:
Il display LED a 7 segmenti può essere utilizzato per visualizzare cifre e pochi caratteri. Un display a sette segmenti è composto da 7 LED disposti a forma di '8' quadrato e un singolo LED come carattere punto. È possibile visualizzare caratteri diversi selezionando i segmenti LED richiesti. Un display a 7 sette segmenti è un display elettronico, che visualizza 0-9 informazioni digitali. Sono disponibili in modalità catodo comune e modalità anodo comune. Ci sono linee di stato nel LED, l'anodo è dato al terminale positivo e il catodo è dato al terminale negativo, quindi il LED si accende.
Nel catodo comune, i terminali negativi di tutti i LED sono collegati ai pin comuni a terra e un particolare LED si illumina quando il suo pin corrispondente è alto. I catodi di tutti i LED sono collegati insieme a un singolo terminale e gli anodi di tutti i LED vengono lasciati soli.
Nella disposizione dell'anodo comune, al pin comune viene assegnata una logica alta e ai pin LED viene assegnato un valore basso per visualizzare un numero. Nell'anodo comune, tutti gli anodi sono collegati insieme e tutti i catodi vengono lasciati soli. Pertanto, quando il primo segnale è alto o 1, solo il display è inclinato se non lo è.
Schema LED per la visualizzazione delle cifre utilizzando il display a 7 segmenti
Interfacciamento del display a 7 segmenti con il microcontrollore 8051
Display LED a matrice di punti:
Il display LED a matrice di punti contiene il gruppo di LED come una matrice bidimensionale. Possono visualizzare diversi tipi di caratteri o un gruppo di caratteri. Il display a matrice di punti è prodotto in varie dimensioni. La disposizione dei LED nel modello di matrice viene eseguita in uno dei due modi: fila anodo-colonna catodo o fila anodo catodo-colonna. Utilizzando questo display a matrice di punti possiamo ridurre il numero di pin necessari per il controllo di tutti i LED.
Una matrice di punti è una matrice bidimensionale di punti utilizzata per rappresentare caratteri, simboli e messaggi. La matrice di punti viene utilizzata nei display. È un dispositivo di visualizzazione utilizzato per visualizzare informazioni su molti dispositivi come macchine, orologi, indicatori di partenza ferroviaria ecc.
Una matrice di punti LED è costituita da una matrice di LED che sono collegati in modo tale che gli anodi di ciascun LED siano collegati insieme nella stessa colonna e il catodo di ciascun LED siano collegati insieme nella stessa riga o viceversa. Un display a matrice di punti LED può anche venire con più LED di vari colori dietro ogni punto nella matrice come rosso, verde, blu ecc.
Qui ogni punto rappresenta lenti circolari davanti ai LED. Questo viene fatto per ridurre al minimo il numero di pin necessari per guidarli. Ad esempio, una matrice 8X8 di LED richiederebbe 64 pin I / O, uno per ogni pixel LED. Collegando tutti gli anodi dei LED insieme in una colonna e tutti i catodi insieme in fila, il numero richiesto di pin di input e output ridotto a 16. Ogni LED sarà indirizzato dal suo numero di riga e colonna.
Schema di 8X8 LED Matrix utilizzando 16 pin I / O
Schema di 8X8 LED Matrix utilizzando 16 pin I / O
Controllo della matrice LED:
Poiché tutti i LED in una matrice condividono i loro terminali positivi e negativi in ciascuna riga e colonna, non è possibile controllare ogni LED contemporaneamente. La matrice controllava ogni riga molto rapidamente attivando i perni della colonna corretti per accendere i LED desiderati per quella particolare riga. Se il passaggio viene eseguito con una velocità fissa, gli esseri umani non possono vedere il messaggio visualizzato, perché l'occhio umano non è in grado di rilevare le immagini con nei millisecondi di tempo. Pertanto la visualizzazione di un messaggio sulla matrice LED deve essere controllata, con le righe che vengono scansionate sequenzialmente ad una velocità maggiore di 40 MHz mentre inviano i dati della colonna alla stessa identica velocità. Questo tipo di controllo può essere effettuato interfacciando il display a matrice di LED con il microcontrollore.
Interfacciamento del display a matrice di LED con il microcontrollore:
La scelta di un microcontrollore per l'interfacciamento con il display a matrice di LED che deve essere controllato dipende dal numero di pin di input e output necessari per controllare tutti i LED nel display a matrice dato, dalla quantità di corrente che ciascun pin può generare e assorbire e dalla velocità a cui il microcontrollore può inviare segnali di controllo. Con tutte queste specifiche, è possibile interfacciare il display a matrice di LED con un microcontrollore.
Utilizzo di 12 pin I / O che controllano il display Matrix di 32 LED
12 pin I / O che controllano il display Matrix di 32 LED
Nel diagramma sopra ogni display a sette segmenti ha 8 LED. Quindi il numero totale di LED è 32. Per controllare tutti i 32 LED sono necessarie 8 linee di informazione e 4 linee di controllo, cioè per visualizzare il messaggio sulla matrice di 32 LED, sono necessarie 12 linee quando sono collegate in notazione a matrice. Utilizzando il microcontrollore le istruzioni possono essere convertite in segnali che accendono o spengono le luci nella matrice. Quindi il messaggio richiesto può essere visualizzato. Controllando con il microcontrollore, possiamo cambiare il colore dei LED accesi a intervalli regolari.
Esistono diverse opzioni per la scelta del microcontrollore e della matrice LED. Il modo più semplice è scegliere prima la matrice di punti LED e quindi selezionare un microcontrollore che richiede il controllo dei requisiti dei LED. Una volta completate queste selezioni, una parte importante sta nella programmazione per scansionare le colonne e alimentare le righe con valori appropriati per la matrice LED per visualizzare diversi modelli per la visualizzazione del messaggio richiesto.
Display a cristalli liquidi (LCD):
Il display a cristalli liquidi (LCD) ha un materiale che unisce le proprietà sia del liquido che dei cristalli. Hanno un intervallo di temperatura entro il quale le particelle sono essenzialmente mobili come potrebbero essere in un liquido, tuttavia sono riunite in una forma d'ordine simile a un cristallo.
Il display LCD è un dispositivo di output molto più informativo di un singolo LED. Il display LCD è un display che può facilmente mostrare i caratteri sul suo schermo. Hanno un paio di linee per schermi di grandi dimensioni. Alcuni LCD sono progettati appositamente per applicazioni specifiche per la visualizzazione di immagini grafiche. Il modulo LCD 16 × 2 (HD44780) è comunemente usato. Questi moduli stanno sostituendo 7 segmenti e altri LED multisegmento. Il display LCD può essere facilmente interfacciato con il microcontrollore per visualizzare un messaggio o lo stato del dispositivo. Può essere utilizzato in due modalità: modalità a 4 bit e modalità a 8 bit. Questo LCD ha due registri, ovvero il registro dei comandi e il registro dei dati. Ha tre linee di selezione e 8 linee di dati. Collegando le tre linee di selezione e le linee dati con il microcontrollore, i messaggi possono essere visualizzati su LCD.
Set di istruzioni LCD per il controllo del display LCD tramite microcontrollori
Interfacciamento display LCD 16 × 2 con microcontrollore 8051
Nella figura sopra 3 righe selezionate EN, R / W, RS verranno utilizzate per controllare il display LCD. Il pin EN verrà utilizzato per abilitare il display LCD alla comunicazione con il microcontrollore. RS verrà utilizzato per la selezione del registro.
Quando RS è impostato, il microcontrollore invierà le istruzioni come dati e quando RS è libero il microcontrollore invierà le istruzioni come comandi. Per la scrittura dei dati RW dovrebbe essere 0 e per la lettura RW dovrebbe essere 1.
LC
Descrizione PIN
Interfacciamento LCD 16 × 2 con microcontrollore:
Interfacciamento LCD 16 × 2 con microcontrollore:Molti dispositivi a microcontrollore utilizzano display LCD intelligenti per fornire informazioni visive. Per un bus dati a 8 bit, il display richiede un'alimentazione + 5V più 11 linee I / O. Un bus dati a 4 bit richiede una linea di alimentazione e 7 linee extra. Quando il display LCD non è abilitato, le linee dati sono a tre stati, il che significa che sono in uno stato di alta impedenza e questo significa che non interferiscono con il funzionamento del microcontrollore quando il display non viene utilizzato.
Le tre linee di controllo sono indicate come EN, RS e RW.
- La linea di controllo EN (Enable) viene utilizzata per inviare i dati all'LCD. Una transizione da alto a basso su questo pin abiliterà il modulo.
- Quando RS o Register Select è basso, i dati devono essere trattati come un'istruzione di comando. Quando RS è alto, i dati inviati vengono visualizzati sullo schermo. Ad esempio, per visualizzare qualsiasi carattere sullo schermo, impostiamo RS alto.
- Quando la linea di controllo RW o di lettura / scrittura è bassa, le informazioni sul bus dati vengono scritte sull'LCD. Quando RW è alto, il programma sta effettivamente leggendo il display LCD. La linea RW sarà sempre bassa.
Il bus dati è composto da 4 o 8 linee a seconda della modalità di funzionamento selezionata dall'utente. Le linee di un bus dati a 8 bit sono denominate DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 e DB7.
Un'applicazione tipica del display LCD 16 × 2:
In questa applicazione, seguiamo un concetto simile a CAN (Control Area Network) generalmente utilizzato in automobili, automobili e industrie. Come suggerisce il nome, control area network significa che il microcontrollore è collegato in rete come i computer in modo che possa scambiare dati tra di loro. Qui stiamo usando 2 microcontrollori collegati in rete da una coppia di fili collegati ai pin 10 e 11 (cioè, P3.0, P3.1) della porta 3 di ciascun pin del microcontrollore per la trasmissione e la ricezione dei dati tra di loro con l'aiuto della comunicazione seriale RS232 utilizzando una coppia di fili. Dove il primo microcontrollore è interfacciato a una tastiera a matrice 4 × 3 che è collegata alle porte di ingresso del primo microcontrollore e il secondo microcontrollore è interfacciato a un display LCD per ricevere dati dal primo microcontrollore. Un LCD che stiamo utilizzando è 16 × 2 che può visualizzare 16 caratteri su due righe.
Per ogni microcontrollore viene scritto un programma separato in C e i suoi file esadecimali vengono masterizzati sul rispettivo microcontrollore. Quando applichiamo l'alimentazione al circuito, il display LCD visualizza un messaggio IN ATTESA che significa che è in attesa di alcuni dati. Ad esempio una password come 1234, quando si preme 1 da tastiera il display LCD visualizza 1 e quando si preme 2 si visualizza 2 e lo stesso per 3 ma quando si preme 4 da tastiera vengono visualizzati tutti e la comunicazione dati avviene tramite Rx e Tx coppia per rendere il transistor da condurre. Se si inserisce una password errata, verrà emesso un segnale acustico che indica la password errata.
Display LCD grafici:
Gli LCD 16X2 hanno i loro limiti. Possono visualizzare caratteri con determinate limitazioni. Gli LCD grafici possono essere utilizzati per visualizzare caratteri e immagini personalizzati. Gli LCD grafici trovano impiego in molte applicazioni come videogiochi, telefoni cellulari e ascensori come unità di visualizzazione. Il GLCD più comunemente usato è JHD12864E. Questo LCD ha un formato di visualizzazione di 128 × 64 punti. Questi LCD grafici sono controller necessari per eseguire le sue operazioni interne. Questi LCD hanno schemi di pagina. Gli schemi delle pagine possono essere compresi utilizzando la tabella seguente. Qui CS sta per control select.
Schema della pagina per il display LCD grafico JHD12864E
Il display LCD 128 × 64 implica 128 colonne e 64 righe. Le immagini verranno visualizzate sotto forma di pixel a differenza dei normali LCD e LED.
Tecnologia di visualizzazione elettroluminescente
La tecnologia di visualizzazione elettroluminescente è una delle tecniche più utilizzate oggigiorno per le soluzioni di visualizzazione. Sono fondamentalmente un tipo di display a schermo piatto.
I display a LED e fosfori sono ora popolari che utilizzano il principio dell'elettroluminescenza. È la proprietà in virtù della quale un semiconduttore emette fotoni o quanto di energia luminosa quando alimentato con elettricità. L'elettroluminescenza risulta dalla ricombinazione radioattiva di elettroni e lacune per influenza di una carica elettrica. Nel LED, il materiale drogante forma la giunzione p-n che separa gli elettroni e le lacune. Quando la corrente passa attraverso il LED, avviene la ricombinazione di elettroni e lacune con conseguente emissione di fotoni. Ma nei display al fosforo, il meccanismo di emissione della luce è diverso. Per l'influenza della carica elettrica, gli elettroni vengono accelerati portando all'emissione di luce.
Principio di base di funzionamento
Un display elettroluminescente è costituito da una sottile pellicola di materiale fosforescente inserita tra due piastre, una delle quali è rivestita con fili verticali e l'altra con fili orizzontali. Quando la corrente passa attraverso i fili, il materiale tra le piastre inizia a brillare.
Il display EL sembra essere più luminoso del display a LED e la luminosità della superficie è la stessa da tutti gli angoli di visuale. La luce dal display EL non è direzionale, quindi non può essere misurata in lumen. La luce del display EL è monocromatica e ha una larghezza di banda molto stretta ed è visibile da una lunga distanza. La luce EL può essere percepita bene poiché la luce è omogenea. La tensione applicata al dispositivo EL controlla l'emissione luminosa. Quando la tensione e la frequenza aumentano, anche l'emissione di luce aumenta proporzionalmente.
EL-LIGHT
All'interno del dispositivo EL:
I dispositivi EL sono costituiti da uno strato sottile o da un materiale organico o inorganico drogato con un materiale semiconduttore. Contiene anche do-pants per dare colore. Le sostanze tipiche utilizzate nei dispositivi EL sono solfuro di zinco drogato con rame o argento, diamante blu drogato con boro, arseniuro di gallio ecc. Per dare luce giallo-arancio, il do-pant utilizzato è una miscela di zinco e manganese. Elettrodo di vetro e elettrodo posteriore. L'elettrodo di vetro è l'elettrodo trasparente anteriore che è rivestito con ossido di indio o ossido di stagno. L'elettrodo posteriore è rivestito con un materiale riflettente. Tra il vetro e gli elettrodi posteriori è presente il materiale semiconduttore.
Applicazione dispositivo EL
Una tipica applicazione del dispositivo EL è l'illuminazione del pannello come il pannello del cruscotto automobilistico. Viene anche utilizzato in apparecchiature audio e altri gadget elettronici con display. In alcune marche di laptop, il pannello Powder Phosphor viene utilizzato come retroilluminazione. È utilizzato principalmente nei computer portatili in questi giorni. L'illuminazione del dispositivo EL è superiore a quella dell'LCD. Viene anche utilizzato nell'illuminazione dei tastierini, quadranti di orologi, calcolatrici, telefoni cellulari ecc. Il consumo energetico del display EL è molto basso, quindi è una soluzione ideale per risparmiare energia nei dispositivi a batteria. Il colore del display EL può essere blu, verde e bianco ecc.
Diritti d'autore della foto
