Weergaveapparaten zijn de uitvoerapparaten voor de presentatie van informatie in tekst- of beeldvorm. Een uitvoerapparaat is iets dat een manier biedt om informatie aan de buitenwereld te tonen. Om de informatie op de juiste manier weer te geven, moeten deze apparaten worden bestuurd door een aantal andere externe apparaten. Bediening kan worden gedaan door deze displays te koppelen aan de bedieningsapparaten.

Microcontrollers zijn nuttig in de mate dat ze communiceren met externe apparaten, zoals schakelaars, keypads, displays, geheugen en zelfs andere microcontrollers. Er zijn veel interfacing-technieken ontwikkeld om de complexe problemen bij het communiceren met beeldschermen op te lossen.

Sommige displays kunnen alleen cijfers en alfanumerieke tekens weergeven. Sommige displays kunnen afbeeldingen en alle soorten tekens weergeven. De meest gebruikte displays samen met microcontrollers zijn LED's, LCD-, GLCD- en 7-segment-displays

Laten we details bekijken over elk type beschikbare displays

Weergave met LED:

Light Emitting Diode (LED) is het meest gebruikte apparaat om de status van microcontrollerpennen weer te geven. Deze weergaveapparaten worden veel gebruikt voor de indicatie van alarmen, ingangen en timers. Er zijn twee manieren waarop we LED's kunnen verbinden met de microcontroller-eenheid. Deze twee manieren zijn active high logic en active low logic. Actieve hoge logica betekent dat de LED AAN is wanneer poortpin 1 is en LED UIT is wanneer pin 0 is. Actief hoog betekent dat LED UIT is wanneer poortpin 1 is en LED brandt wanneer poortpin 0 is.

“ac overspanningsbeveiligingscircuit ”

Actieve lage LED-verbinding met microcontroller-pin

7-segment LED-display:

7-segment LED-display kan worden gebruikt voor het weergeven van cijfers en enkele tekens. Een display met zeven segmenten bestaat uit 7 LED's in de vorm van een vierkant '8' en een enkele LED als puntteken. Door het selecteren van de gewenste LED-segmenten kunnen verschillende karakters worden weergegeven. Een 7-segmentendisplay is een elektronisch display dat 0-9 digitale informatie weergeeft. Ze zijn beschikbaar in de gemeenschappelijke kathodemodus en de gemeenschappelijke anodemodus. Er zijn statuslijnen in de LED, de anode wordt aan de positieve pool gegeven en de kathode aan de negatieve pool en de LED zal gloeien.

In de gemeenschappelijke kathode zijn de negatieve aansluitingen van alle LED's verbonden met de gemeenschappelijke pinnen naar aarde en een bepaalde LED licht op wanneer de bijbehorende pin hoog wordt gegeven. De kathodes van alle LED's zijn met elkaar verbonden met een enkele aansluiting en de anodes van alle LED's worden met rust gelaten.

In een gewone anode-opstelling krijgt de gemeenschappelijke pin een hoge logica en worden de LED-pinnen laag gegeven om een nummer weer te geven. Bij een gewone anode zijn alle anodes met elkaar verbonden en worden alle kathodes met rust gelaten. Dus als we geven dat het eerste signaal hoog is of 1, dan is er alleen een lean in display, zo niet is er geen lean in display.

LED-patroon voor het weergeven van cijfers met een 7-segmentendisplay

Koppeling van 7-segmentendisplay met 8051 microcontroller

Dot Matrix LED-scherm:

Dot matrix LED-display bevat de groep LED's als een tweedimensionale array. Ze kunnen verschillende soorten tekens of een groep tekens weergeven. Dot matrix display is vervaardigd in verschillende afmetingen. De rangschikking van LED's in het matrixpatroon wordt op een van de twee manieren gemaakt: rij-anode-kolom-kathode of rij-kathode-kolom-anode. Door dit dotmatrix-display te gebruiken, kunnen we het aantal pinnen dat nodig is voor het aansturen van alle LED's verminderen.

Een puntmatrix is een tweedimensionale reeks punten die wordt gebruikt om tekens, symbolen en berichten weer te geven. Dot matrix wordt gebruikt in displays. Het is een weergaveapparaat dat wordt gebruikt om informatie weer te geven op veel apparaten zoals machines, klokken, spoorwegvertrekindicatoren enz.

Een LED-dotmatrix bestaat uit een reeks LED's die zo zijn verbonden dat de anode van elke LED met elkaar is verbonden in dezelfde kolom en de kathode van elke LED met elkaar is verbonden in dezelfde rij of vice versa. Een LED-puntmatrix-display kan ook worden geleverd met meerdere LED's met verschillende kleuren achter elke punt in de matrix, zoals rood, groen, blauw enz.

Hier vertegenwoordigt elke stip ronde lenzen voor LED's. Dit wordt gedaan om het aantal pinnen dat nodig is om ze aan te drijven te minimaliseren. Een 8X8-matrix van LED's zou bijvoorbeeld 64 I / O-pinnen nodig hebben, één voor elke LED-pixel. Door alle anodes van LED's samen in een kolom en alle kathodes samen in een rij te verbinden, wordt het vereiste aantal input- en outputpennen teruggebracht tot 16. Elke LED wordt aangesproken door zijn rij- en kolomnummer.

Diagram van 8X8 LED-matrix met 16 I / O-pinnen

De LED-matrix besturen:

Aangezien alle LED's in een matrix hun positieve en negatieve aansluitingen in elke rij en kolom delen, is het niet mogelijk om elke LED tegelijkertijd aan te sturen. De matrix bestuurde elke rij zeer snel door de juiste kolompinnen te activeren om de gewenste LED's voor die specifieke rij te laten branden. Als het overschakelen gebeurt met een vaste snelheid, kunnen mensen het weergegeven bericht niet zien, omdat het menselijk oog de beelden niet binnen milliseconden kan detecteren. De weergave van een bericht op een LED-matrix moet dus worden gecontroleerd, waarbij de rijen opeenvolgend worden gescand met een snelheid groter dan 40 MHz, terwijl de kolomgegevens met exact dezelfde snelheid worden verzonden. Dit soort besturing kan worden gedaan door het LED-matrixdisplay te koppelen aan de microcontroller.

Koppeling van het LED-matrixdisplay met de microcontroller:

Het kiezen van een microcontroller voor koppeling met het LED-matrixdisplay dat moet worden bestuurd, is afhankelijk van het aantal invoer- en uitvoerpinnen dat nodig is voor het besturen van alle LED's in het gegeven matrixscherm, de hoeveelheid stroom die elke pin kan genereren en zinken en de snelheid waarop de microcontroller stuursignalen kan uitzenden. Met al deze specificaties kan een interface worden gemaakt voor LED-matrixdisplays met een microcontroller.

Met behulp van 12 I / O-pinnen die de Matrix-weergave van 32 LED's besturen

12 I / O-pinnen die de Matrix-weergave van 32 LED's besturen

In het bovenstaande diagram heeft elk display met zeven segmenten 8 LED's. Het totale aantal LED's is dus 32. Voor het aansturen van alle 32 LED's zijn 8 informatielijnen en 4 controlelijnen nodig, d.w.z. voor het weergeven van berichten op de matrix van 32 LED's zijn 12 lijnen nodig wanneer ze in matrixnotatie zijn aangesloten. Met behulp van de microcontroller kunnen instructies worden omgezet in signalen die de lichten in de matrix AAN of UIT zetten. Vervolgens kan het gewenste bericht worden weergegeven. Door te besturen met de microcontroller, kunnen we veranderen welke kleur LED's met gelijke tussenpozen branden.

Er zijn verschillende opties om microcontroller en LED-matrix te kiezen. De eenvoudigste manier is om eerst de led-puntmatrix te kiezen en vervolgens een microcontroller te selecteren die de vereisten van leds moet regelen. Zodra deze selecties zijn voltooid, ligt een belangrijk deel in het programmeren om de kolommen te scannen en de rijen te voeden met de juiste waarden voor de LED-matrix om verschillende patronen weer te geven voor het weergeven van het vereiste bericht.

Liquid Crystal Display (LCD):

Liquid crystal display (LCD) heeft materiaal dat de eigenschappen van zowel vloeistof als kristallen met elkaar verbindt. Ze hebben een temperatuurbereik waarbinnen de deeltjes in wezen net zo mobiel zijn als ze zouden kunnen zijn in een vloeistof, maar worden verzameld in een volgorde die lijkt op een kristal.

Het LCD-scherm is een veel informatiever uitvoerapparaat dan een enkele LED. Het LCD-scherm is een display dat gemakkelijk tekens op het scherm kan weergeven. Ze hebben een paar regels naar grote displays. Sommige LCD's zijn speciaal ontworpen voor specifieke toepassingen om grafische afbeeldingen weer te geven. 16 × 2 LCD (HD44780) -module wordt vaak gebruikt. Deze modules vervangen 7-segmenten en andere multi-segment LED's. LCD kan eenvoudig worden gekoppeld aan een microcontroller om een bericht of de status van het apparaat weer te geven. Het kan in twee modi worden gebruikt: 4-bit-modus en 8-bit-modus. Deze LCD heeft twee registers namelijk commandoregister en dataregister. Het heeft drie selectielijnen en 8 datalijnen. Door de drie selectielijnen en datalijnen met de microcontroller te verbinden, kunnen de berichten op het LCD-scherm worden weergegeven.

LCD-instructieset voor het bedienen van het LCD-scherm met behulp van microcontrollers

Interfaced 16x2 LCD-scherm met 8051 microcontroller

Aansluiting 16 × 2 LCD-scherm met 8051 microcontroller

In de bovenstaande afbeelding worden 3 geselecteerde regels EN, R / W, RS gebruikt voor het bedienen van het LCD-scherm. EN-pin wordt gebruikt om het LCD-scherm in staat te stellen te communiceren met de microcontroller. RS wordt gebruikt voor registerselectie.

Als RS is ingesteld, verzendt de microcontroller instructies als gegevens en als RS vrij is, verzendt de microcontroller de instructies als opdrachten. Voor het schrijven van gegevens moet RW 0 zijn en voor lezen moet RW 1 zijn.

PIN Beschrijving

16 × 2 LCD-interface met microcontroller:

Veel microcontroller-apparaten gebruiken slimme LCD-schermen om visuele informatie uit te voeren. Voor een 8-bits databus heeft het display een + 5V-voeding plus 11 I / O-lijnen nodig. Een 4-bits databus vereist een voedingslijn en 7 extra lijnen. Als het LCD-scherm niet is ingeschakeld, zijn de datalijnen tri-state, wat betekent dat ze zich in een toestand van hoge impedantie bevinden en dit betekent dat ze de werking van de microcontroller niet verstoren wanneer het scherm niet wordt gebruikt.

De drie stuurlijnen worden EN, RS en RW genoemd.

De EN (Enable) -controlelijn wordt gebruikt om de gegevens naar het LCD-scherm te sturen. Een hoge naar lage overgang op deze pin zal de module inschakelen.
Als RS of Register Select laag is, moeten de gegevens worden behandeld als een opdrachtinstructie. Als RS hoog is, worden de verzonden gegevens op het scherm weergegeven. Om een willekeurig teken op het scherm weer te geven, stellen we RS bijvoorbeeld hoog in.
Wanneer de RW- of lees- / schrijfcontrolelijn laag is, wordt de informatie op de databus naar het LCD-scherm geschreven. Als RW hoog is, leest het programma effectief het LCD-scherm. RW-lijn zal altijd laag zijn.

De databus bestaat uit 4 of 8 lijnen en is afhankelijk van de door de gebruiker geselecteerde modus. De lijnen van een 8-bits databus worden DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 en DB7 genoemd.

LCD Cir

Een typische toepassing van 16 × 2 LCD-scherm:

In deze applicatie volgen we een CAN (Control Area Network) -achtig concept dat algemeen wordt gebruikt in auto's, auto's en industrieën. Zoals de naam al aangeeft, betekent control area network dat de microcontroller op een netwerkachtige manier is verbonden, zoals computers, zodat deze onderling gegevens kan uitwisselen. Hier gebruiken we 2 microcontrollers die op een netwerkwijze zijn verbonden door een paar draden die zijn verbonden met pin 10 en 11 (dwz P3.0, P3.1) van poort 3 van elke microcontroller-pinnen voor de overdracht en ontvangst van gegevens onderling met de hulp van RS232 seriële communicatie met behulp van een paar draden. Waar de eerste microcontroller is aangesloten op een 4 × 3 matrix toetsenbord dat is aangesloten op de invoerpoorten van de eerste microcontroller en de tweede microcontroller is gekoppeld aan een LCD-scherm om gegevens van de eerste microcontroller te ontvangen. Een LCD die we gebruiken is 16 × 2 die 16 karakters in twee regels kan weergeven.

Voor elke microcontroller wordt een apart programma geschreven in C en Hex-bestanden ervan worden op de respectievelijke microcontroller gebrand. Wanneer we het circuit van stroom voorzien, geeft het LCD-scherm een bericht WAITING weer, wat betekent dat het op wat gegevens wacht. Bijvoorbeeld een wachtwoord als 1234, wanneer 1 wordt ingedrukt vanaf het toetsenbord, dan geeft LCD 1 weer en wanneer 2 wordt ingedrukt toont het 2 en hetzelfde voor 3 maar wanneer 4 wordt ingedrukt vanaf het toetsenbord worden ze allemaal weergegeven en vindt datacommunicatie plaats via de Rx en Tx paar om transistor te laten geleiden. Als we een verkeerd wachtwoord invoeren, klinkt er een zoemer die aangeeft dat het wachtwoord verkeerd is.

LCD Cr

Grafische LCD-schermen:

16X2 LCD's hebben hun eigen beperkingen. Ze kunnen tekens met bepaalde beperkingen weergeven. De grafische LCD's kunnen worden gebruikt om aangepaste tekens en afbeeldingen weer te geven. De grafische LCD's worden in veel toepassingen gebruikt, zoals videogames, mobiele telefoons en liften als weergave-eenheden. De meest gebruikte GLCD is JHD12864E. Dit LCD-scherm heeft een weergaveformaat van 128 × 64 dots. Deze grafische LCD's zijn controllers nodig om de interne bewerkingen uit te voeren. Deze LCD's hebben paginaschema's. De paginaschema's kunnen worden begrepen aan de hand van de volgende tabel. Hier staat CS voor control select.

“tweede orde actief hoogdoorlaatfilter ”

Paginaschema voor de grafische LCD JHD12864E

Het 128 × 64 LCD-scherm omvat 128 kolommen en 64 rijen. De afbeeldingen worden weergegeven in de vorm van pixels in tegenstelling tot normale LCD's en LED's.

Elektroluminescerende weergavetechnologie

Elektroluminescerende beeldschermtechnologie is tegenwoordig een van de meest gebruikte technieken voor beeldschermoplossingen. Ze zijn in feite een soort plat beeldscherm.

LED- en fosforbeeldschermen zijn nu populair die het principe van elektroluminescentie gebruiken. Het is de eigenschap waardoor een halfgeleider fotonen of een kwantum lichtenergie uitzendt wanneer hij van elektriciteit wordt voorzien. Elektroluminescentie is het resultaat van de radioactieve recombinatie van elektronen en gaten onder invloed van een elektrische lading. In de LED vormt het dopingmateriaal de p-n-overgang die de elektronen en gaten scheidt. Wanneer er stroom door de LED gaat, vindt de recombinatie van elektronen en gaten plaats, wat resulteert in fotonenemissie. Maar bij fosforbeeldschermen is het mechanisme van lichtemissie anders. Door de invloed van de elektrische lading worden de elektronen versneld wat leidt tot de emissie van licht.

Basisprincipe van de werking

Een elektroluminescerend scherm bestaat uit een dunne film van fosforescerend materiaal dat is ingeklemd tussen twee platen, waarvan de ene is bedekt met verticale draden en de andere met horizontale draad. Terwijl de stroom door de draden gaat, begint het materiaal tussen de platen te gloeien.

EL-display lijkt helderder te zijn dan LED-display en de helderheid van het oppervlak lijkt vanuit alle gezichtshoeken hetzelfde. Het licht van het EL-display is niet richtingsgevoelig, zodat het niet in lumen kan worden gemeten. Het licht van het EL-display is monochromatisch en heeft een zeer smalle bandbreedte en is van grote afstand zichtbaar. Het EL-licht is goed waarneembaar omdat het licht homogeen is. De spanning die op het EL-apparaat wordt toegepast, regelt de lichtopbrengst. Als de spanning en frequentie toeneemt, neemt ook de lichtopbrengst proportioneel toe.

EL-LIGHT

Binnen het EL-apparaat:

De EL-apparaten bestaan uit een dunne laag of materiaal, hetzij organisch of anorganisch, gedoteerd met een halfgeleidermateriaal. Er zit ook een do-pants in om kleur te geven. Typische stoffen die worden gebruikt in EL-apparaten zijn zinksulfide gedoteerd met koper of zilver, blauwe diamant gedoteerd met boor, galliumarsenide enz. Om geel-oranje licht te geven, is de gebruikte do-pant een mengsel van zink en mangaan. Het EL-apparaat heeft twee elektroden - Glaselektrode en achterelektrode. De glaselektrode is de voorste transparante elektrode die is bekleed met indiumoxide of tinoxide. De achterelektrode is bedekt met een reflecterend materiaal. Tussen het glas en de achterelektroden is het halfgeleidermateriaal aanwezig.

EL-apparaattoepassing

Een typische toepassing van EL-apparaat is de paneelverlichting zoals het dashboard van een auto. Het wordt ook gebruikt in audioapparatuur en andere elektronische gadgets met displays. In sommige merken laptops wordt het poederfosforpaneel gebruikt als achtergrondverlichting. Het wordt tegenwoordig vooral op draagbare computers gebruikt. De verlichting van EL-apparaat is superieur aan die van LCD. Het wordt ook gebruikt in toetsenbordverlichting, wijzerplaten, rekenmachines, mobiele telefoons enz. Het stroomverbruik van de EL-display is erg laag, zodat het een ideale oplossing is om stroom te besparen in op batterijen werkende apparaten. De kleur van het EL-display kan blauw, groen en wit zijn, enz.

Fotokrediet