Kuvaseadmed on väljundseadmed teabe esitamiseks teksti või pildi kujul. Väljundseade on asi, mis annab võimaluse teavet välismaailmale näidata. Teabe sobivaks kuvamiseks peab neid seadmeid juhtima mõni muu väline seade. Juhtimist saab teha, ühendades need kuvarid juhtimisseadmetega.
Mikrokontrollerid on kasulikud sel määral, et nad suhtlevad väliste seadmetega, näiteks lülitite, klaviatuuride, ekraanide, mälu ja isegi teiste mikrokontrolleritega. Ekraanidega suhtlemise keerukate probleemide lahendamiseks on välja töötatud palju liidestamismeetodeid.
Mõni kuva võib näidata ainult numbreid ja tähtnumbrilisi tähemärke. Mõnes ekraanis saab näidata pilte ja igat tüüpi märke. Kõige sagedamini kasutatakse koos mikrokontrolleritega LED-ekraane, LCD-, GLCD- ja 7-segmendilisi ekraane
Vaatame iga saadaoleva kuvari tüübi üksikasju
LED-i kasutav ekraan:
Valgusdiood (LED) on kõige sagedamini kasutatav seade mikrokontrolleri tihvtide oleku kuvamiseks. Neid kuvaseadmeid kasutatakse tavaliselt häirete, sisendite ja taimerite näitamiseks. Valgusdioodide ühendamiseks mikrokontrolleri seadmega on kaks võimalust. Need kaks võimalust on aktiivne kõrge loogika ja aktiivne madal loogika. Aktiivne kõrge loogika tähendab, et LED põleb, kui pordi tihvt on 1, ja LED põleb, kui tihvt on 0. Aktiivne kõrge tähendab, et LED põleb, kui pordi tihvt on 1, ja LED põleb, kui pordi tihvt on 0.
Aktiivne madal LED-ühendus mikrokontrolleri tihvtiga
7-segmendiline LED-ekraan:
7-segmendilist LED-ekraani saab kasutada numbrite ja väheste tähemärkide kuvamiseks. Seitsmesegmendiline ekraan koosneb 7-st LED-ist, mis on paigutatud ruudu '8' kujul, ja ühest LED-ist tähemärgina. Nõutavate LED-segmentide valimisega saab kuvada erinevaid märke. Seitsme segmendiga ekraan on elektrooniline ekraan, mis kuvab 0–9 digitaalset teavet. Need on saadaval tavalises katoodirežiimis ja tavalises anoodirežiimis. LED-is on olekuliinid, positiivsele klemmile antakse anood ja negatiivsele kataadile, siis LED süttib.
Tavalises katoodis on kõigi LED-ide negatiivsed klemmid ühendatud tavaliste tihvtidega maapinnale ja konkreetne LED-tuli põleb, kui selle vastav nõel on kõrge. Kõigi LED-ide katoodid on ühendatud ühe klemmiga ja kõigi LED-ide anoodid jäävad üksi.
Tavalises anoodide paigutuses antakse ühisele tihvtile kõrge loogika ja LED-tihvtidele madal number numbri kuvamiseks. Tavalises anoodis on kõik anoodid ühendatud ja kõik katoodid jäävad üksi. Seega, kui anname esimese signaali, on kõrge või 1, siis kuvatakse ainult lahja, kui mitte, siis pole ekraanil lahja.
LED-muster numbrite kuvamiseks 7-segmendilise ekraaniga
7-segmendilise ekraani liidestamine mikrokontrolleriga 8051
Dot Matrix LED-ekraan:
Punktmaatriksiga LED-ekraan sisaldab LED-ide rühma kahemõõtmelisena. Nad võivad kuvada erinevat tüüpi märke või märkide rühma. Punktmaatriksekraani toodetakse erinevates mõõtmetes. Valgusdioodide paigutus maatriksjoonises toimub kahel viisil: rida-anood-sambakatood või rida-katoodkolonn-anood. Selle punktmaatrikskuvari abil saame vähendada kõigi LED-ide juhtimiseks vajalike tihvtide arvu.
Punktmaatriks on punktide kahemõõtmeline massiiv, mida kasutatakse märkide, sümbolite ja sõnumite tähistamiseks. Punktmaatriksit kasutatakse ekraanidel. See on kuvamisseade, mida kasutatakse paljude seadmete, näiteks masinate, kellade, raudtee väljumise näidikute jms teabe kuvamiseks.
LED-punktmaatriks koosneb valgusdioodide hulgast, mis on ühendatud nii, et iga LED-i anood on ühendatud ühes ja samas veerus ja iga LED-i katood on ühendatud samas reas või vastupidi. LED-punktmaatriksnäidikul võib olla ka mitu erineva värvusega LED-i maatriksi iga punkti taga, nagu punane, roheline, sinine jne.
Siin tähistab iga punkt ringikujulisi läätsesid LED-ide ees. Seda tehakse nende juhtimiseks vajalike tihvtide arvu minimeerimiseks. Näiteks 8X8 LED-de maatriks vajaks 64 sisend- / väljundnõela, ühe iga LED-piksli kohta. Ühendades kõik LED-ide anoodid veergu ja kõik katoodid üksteise järel, väheneb vajalik arv sisend- ja väljundnõelu 16-ni. Iga LED-i adresseeritakse selle rea ja veeru numbriga.
8X8 LED-maatriksi skeem, kasutades 16 sisend- / väljundnõela
8X8 LED-maatriksi skeem, kasutades 16 sisend- / väljundnõela
LED-maatriksi juhtimine:
Kuna kõik maatriksi LED-id jagavad oma positiivseid ja negatiivseid klemme igas reas ja veerus, ei ole võimalik iga LED-i korraga juhtida. Maatriks kontrollis iga rida väga kiiresti, käivitades õiged veerunõelad, et valgustada selle rea jaoks soovitud LED-id. Kui vahetamine toimub fikseeritud kiirusega, ei näe inimesed kuvatavat teadet, kuna inimsilm ei suuda pilte millisekundite jooksul tuvastada. Seega tuleb juhtida sõnumi kuvamist LED-maatriksil, kusjuures ridu skaneeritakse järjestikku kiirusega üle 40 MHz, saates samal ajal veerus olevad andmed täpselt sama kiirusega. Sellist juhtimist saab teha nii, et ma ühendan LED-maatriksi ekraani mikrokontrolleriga.
LED-maatriksnäidise ühendamine mikrokontrolleriga:
Mikrokontrolleri valimine juhitavate LED-maatriksnäidikutega liidestamiseks sõltub sisend- ja väljundnõelte arvust, mis on vajalikud kõigi antud maatriksinäidiku LED-ide juhtimiseks, vooluhulgast, mida iga tihvt saab hankida ja vajuda, ning kiirusest mille juures mikrokontroller saab juhtimissignaale välja saata. Kõigi nende spetsifikatsioonide järgi saab mikrokontrolleriga LED-maatrikskuvari jaoks liidestada.
Kasutades 12 sisend- / väljundnõela, juhtides 32 LED-i maatriksi ekraani
12 sisend- / väljundnõela, mis juhivad 32 LED-i maatriksi ekraani
Ülaltoodud diagrammil on igal seitsmel segmendinäidikul 8 LED-i. Seega on LED-ide koguarv 32. Kõigi 32 LED-i juhtimiseks on vaja 8 infoliini ja 4 juhtimisjoont, st 32 LED-i maatriksil oleva teate kuvamiseks on vaja 12 rida, kui need on ühendatud maatriksiga. Mikrokontrolleri abil saab juhiseid teisendada signaalideks, mis maatriksis tuled sisse või välja lülitavad. Seejärel saab kuvada vajaliku teate. Mikrokontrolleriga juhtides saame ühtlaste vahedega muuta, millised värvilised LED-id põlevad.
Mikrokontrolleri ja LED-maatriksi valimiseks on mitu võimalust. Lihtsaim viis on kõigepealt valida LED-punktmaatriks ja seejärel valida mikrokontroller, mis vajab juhtimiseks LED-ide nõudeid. Kui need valikud on lõpule viidud, seisneb suurem osa veergude skaneerimise ja ridade etteandmises LED-maatriksi sobivate väärtustega programmeerimises, et kuvada nõutava teate kuvamiseks erinevaid mustreid.
Vedelkristallekraan (LCD):
Vedelkristallekraanil (LCD) on materjal, mis ühendab nii vedelike kui ka kristallide omadused. Neil on temperatuurivahemik, milles osakesed on põhimõtteliselt sama liikuvad kui vedelikus, kuid on siiski kokku pandud kristalliga sarnases järjekorras.
LCD on palju informatiivsem väljundseade kui üks LED. LCD on ekraan, mis võimaldab ekraanil hõlpsasti märke näidata. Neil on paar rida suurte väljapanekuteni. Mõned LCD-ekraanid on spetsiaalselt loodud konkreetsete rakenduste jaoks graafiliste piltide kuvamiseks. Tavaliselt kasutatakse 16 × 2 LCD (HD44780) moodulit. Need moodulid asendavad 7-segmendilisi ja muid mitme segmendiga LED-e. LCD-d saab hõlpsasti liidestada mikrokontrolleriga, et kuvada seadme teade või olek. Seda saab kasutada kahes režiimis: 4-bitises režiimis ja 8-bitises režiimis. Sellel LCD-l on kaks registrit, nimelt käsuregister ja andmeregister. Sellel on kolm valikurida ja 8 andmerida. Kolme valikurea ja andmerea ühendamisel mikrokontrolleriga saab teateid kuvada LCD-ekraanil.
LCD-juhised, mis on määratud LCD-ekraani juhtimiseks mikrokontrollerite abil
Liidestav 16 × 2 LCD-ekraan 8051 mikrokontrolleriga
Ülaloleval joonisel 3 kasutatakse LCD ekraani juhtimiseks valitud ridu EN, R / W, RS. Pistikut EN kasutatakse LCD-ekraani lubamiseks mikrokontrolleriga suhtlemiseks. RS-d kasutatakse registri valimisel.
Kui RS on määratud, saadab mikrokontroller juhised andmetena ja kui RS on selge, saadab mikrokontroller juhised käsudena. Andmete kirjutamiseks peaks RW olema 0 ja lugemiseks RW 1.
LC
PIN-koodi kirjeldus
Liidesega 16 × 2 LCD mikrokontrolleriga:
Liidesega 16 × 2 LCD mikrokontrolleriga:Paljud mikrokontrollerseadmed kasutavad visuaalse teabe väljastamiseks nutikaid LCD-ekraane. 8-bitise andmesiini jaoks on ekraanil vaja + 5 V toiteallikat pluss 11 sisend- / väljundliini. 4-bitise andmesiini jaoks on vaja nii toiteliini kui ka 7 lisarida. Kui vedelkristallekraan ei ole lubatud, on andmeliinid kolmeastmelised, mis tähendab, et nad on suure impedantsiga olekus ja see tähendab, et nad ei sega mikrokontrolleri tööd, kui kuva ei kasutata.
Neid kolme juhtliini nimetatakse EN, RS ja RW.
- Juhtimisliini EN (lubamine) kasutatakse andmete LCD-le saatmiseks. Selle tihvti üleminek madalast madalale võimaldab moodulit.
- Kui RS või Register Select on vähe, käsitletakse andmeid käsukäskudena. Kui RS on kõrge, kuvatakse ekraanil saadetavaid andmeid. Näiteks mis tahes tähemärgi kuvamiseks ekraanil seadsime RS kõrge.
- Kui RW või Read / Write Control liin on madal, kirjutatakse LCD-ekraanile andmesiini teavet. Kui RW on kõrge, loeb programm efektiivselt vedelkristallekraani. RW liin on alati madal.
Andmesiin koosneb 4 või 8 reast, see sõltub kasutaja valitud töörežiimist. 8-bitise andmesiini liinidele viidatakse kui DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 ja DB7.
16 × 2 LCD-ekraani tüüpiline rakendus:
Selles rakenduses järgime CAN-i (juhtimispiirkonna võrgu) sarnast kontseptsiooni, mida tavaliselt kasutatakse autodes, autodes ja tööstuses. Nagu nimigi viitab juhtimispiirkonna võrgule, tähendab see, et mikrokontroller on ühendatud võrgu moodi nagu arvutid, et see saaks omavahel andmeid vahetada. Siin kasutame 2 mikrokontrollerit, mis on ühendatud iga mikrokontrolleri tihvti 3. pordi tihvtidega 10 ja 11 (st P3.0, P3.1) ühendatud juhtmepaari abil võrgu viisil andmete edastamiseks ja vastuvõtmiseks RS232 jadaühenduse abil paar traati. Kui esimene mikrokontroller on ühendatud 4 × 3 maatriksiga klahvistikuga, mis on ühendatud esimese mikrokontrolleri sisendportidega, ja teine mikrokontroller on ühendatud LCD-ekraaniga, et esimesest mikrokontrollerist andmeid vastu võtta. Meie kasutatav LCD-ekraan on 16 × 2, mis võib kuvada 16 märki kahel real.
Iga mikrokontrolleri jaoks kirjutatakse eraldi programm C-vormingus ja selle Hex-failid põletatakse edasi vastavasse mikrokontrollerisse. Kui lülitame voolu voolu, kuvatakse vedelkristallekraanil teade OOTAB, mis tähendab, et see ootab andmeid. Näiteks parool 1234, kui klahvistikult vajutatakse 1, siis LCD-ekraanil kuvatakse 1 ja kui vajutatakse 2, kuvatakse 2 ja sama 3 jaoks, kuid kui klaviatuurilt 4 vajutatakse, kuvatakse kõik ja andmeside toimub Rx ja Tx kaudu paar, et saada transistor juhtimiseks. Kui sisestame vale parooli, kostab helisignaal, mis näitab vale parooli.
Graafilised LCD-ekraanid:
16X2 LCD-del on omad piirangud. Nad saavad kuvada teatud piirangutega tähemärke. Graafilisi LCD-sid saab kasutada kohandatud märkide ja piltide kuvamiseks. Graafilised vedelkristallekraanid leiavad kasutamist paljudes rakendustes, näiteks videomängudes, mobiiltelefonides ja tõstukites kuvaseadmetena. Kõige sagedamini kasutatav GLCD on JHD12864E. Selle vedelkristallekraani kuvavorming on 128 × 64 punkti. Need graafilised LCD-ekraanid on vajalikud tema sisemiste toimingute teostamiseks. Nendel LCD-del on leheskeemid. Lehe skeeme saab mõista järgmise tabeli abil. Siin CS tähistab kontrolli valimist.
Graafilise LCD JHD12864E lehe skeem
128 × 64 LCD tähendab 128 veergu ja 64 rida. Pilte kuvatakse pikslite kujul, erinevalt tavalistest LCD-dest ja LED-idest.
Elektroluminestsentsnäidikutehnoloogia
Elektroluminestsentsnäidikutehnoloogia on tänapäeval üks levinumaid tehnikaid ekraanilahenduste jaoks. Põhimõtteliselt on need teatud tüüpi lameekraaniga ekraanid.
LED- ja fosforiekraanid on nüüd populaarsed, mis kasutavad elektroluminestsentsi põhimõtet. See on omadus, mille tõttu pooljuht kiirgab elektriga varustatuna footoneid või kvantvalgusenergiat. Elektroluminestsents tuleneb elektronide ja aukude radioaktiivsest rekombinatsioonist elektrilaengu mõjul. LEDis moodustab dopingumaterjal p-n ristmiku, mis eraldab elektrone ja auke. Kui vool läbib LED-i, toimub elektronide ja aukude rekombinatsioon, mille tulemuseks on footoni emissioon. Kuid fosfori ekraanidel on valguse kiirgamise mehhanism erinev. Elektrilaengu mõjul elektronid kiirenevad, põhjustades valguse kiirguse.
Toimimispõhimõte
Elektroluminestsentsekraan koosneb õhukesest fosforestseeruvast kilest, mis on paigutatud kahe plaadi vahele, millest üks on kaetud vertikaalsete ja teine horisontaalse juhtmega. Kui vool läbib juhtmeid, hakkab plaatide vaheline materjal hõõguma.
EL-ekraan näib olevat eredam kui LED-ekraan ja pinna heledus näib kogu vaatenurga alt sama. EL-ekraani valgus ei ole suunatud, nii et seda ei saa mõõta luumenites. EL-ekraani valgus on ühevärviline, ribalaiusega väga kitsas ja nähtav pika vahemaa tagant. EL-valgust on hästi tajutav, kuna valgus on homogeenne. EL-seadmele rakendatav pinge kontrollib valgusvõimsust. Pinge ja sageduse suurenemisel suureneb proportsionaalselt ka valgusvõimsus.
EL-LIGHT
EL-seadme sees:
EL-seadmed koosnevad õhukesest kihist või materjalist, mis on orgaanilisest või anorgaanilisest materjalist legeeritud pooljuhtmaterjaliga. Värvi andmiseks sisaldab see ka pükse. Tüüpilised EL-seadmetes kasutatavad ained on vasega või hõbedaga legeeritud tsingisulfiid, booriga legeeritud sinine teemant, galliumarseniid jne. Kollakasoranži valguse saamiseks on kasutatud tsinki ja mangaani segu. EL-seadmel on kaks elektroodi - Klaaselektrood ja tagumine elektrood. Klaaselektrood on eesmine läbipaistev elektrood, mis on kaetud indiumoksiidi või tinaoksiidiga. Tagumine elektrood on kaetud peegeldava materjaliga. Klaasi ja tagumise elektroodi vahel on pooljuhtmaterjal.
EL seadme rakendus
EL-seadme üheks tüüpiliseks rakenduseks on paneelivalgustus nagu autode armatuurlaua paneel. Seda kasutatakse ka heliseadmetes ja muudes ekraanidega elektroonilistes vidinates. Mõnes sülearvuti tootes kasutatakse taustvalgusena Powder Phosphori paneeli. Tänapäeval kasutatakse seda enamasti kaasaskantavates arvutites. EL-seadme valgustus on LCD-ekraanist parem. Seda kasutatakse ka klahvistiku valgustuses, kellanuppudes, kalkulaatorites, mobiiltelefonides jne. EL-ekraanide energiatarve on väga väike, nii et see on ideaalne lahendus aku abil töötavate seadmete energia säästmiseks. EL-ekraani värv võib olla sinine, roheline ja valge jne.
Foto krediit
