Thiết bị hiển thị là thiết bị đầu ra để trình bày thông tin dưới dạng văn bản hoặc hình ảnh. Thiết bị đầu ra là một thứ cung cấp cách hiển thị thông tin ra thế giới bên ngoài. Để hiển thị thông tin theo cách thích hợp, các thiết bị này phải được điều khiển bởi một số thiết bị bên ngoài khác. Điều khiển có thể được thực hiện bằng cách giao diện các màn hình này với các thiết bị điều khiển.

Bộ vi điều khiển hữu ích ở mức độ mà chúng giao tiếp với các thiết bị bên ngoài, chẳng hạn như công tắc, bàn phím, màn hình, bộ nhớ và thậm chí cả các bộ vi điều khiển khác. Nhiều kỹ thuật giao tiếp đã được phát triển để giải quyết các vấn đề phức tạp khi giao tiếp với màn hình.

Một số màn hình chỉ có thể hiển thị chữ số và ký tự chữ và số. Một số màn hình có thể hiển thị hình ảnh và tất cả các loại ký tự. Hầu hết các màn hình thường được sử dụng cùng với bộ vi điều khiển là đèn LED, LCD, GLCD và màn hình 7 đoạn

Hãy để chúng tôi xem chi tiết về từng loại Màn hình Có sẵn

Màn hình sử dụng đèn LED:

Diode phát quang (LED) là thiết bị được sử dụng phổ biến nhất để hiển thị trạng thái của các chân vi điều khiển. Các thiết bị hiển thị này thường được sử dụng để chỉ báo cảnh báo, đầu vào và bộ hẹn giờ. Có hai cách để chúng ta có thể kết nối đèn LED với bộ vi điều khiển. Hai cách đó là logic cao hoạt động và logic thấp hoạt động. Mức logic cao hoạt động có nghĩa là đèn LED sẽ BẬT khi chân cổng là 1 và đèn LED sẽ TẮT khi chân cổng là 0. Mức cao hoạt động có nghĩa là đèn LED sẽ TẮT khi chân cổng là 1 và đèn LED sẽ BẬT khi chân cổng là 0.

“bán dẫn loại n vs p ”

Kết nối LED thấp hoạt động với chân vi điều khiển

Màn hình LED 7 đoạn:

Màn hình LED 7 đoạn có thể được sử dụng để hiển thị chữ số và ít ký tự. Màn hình bảy phân đoạn bao gồm 7 đèn LED được sắp xếp theo hình vuông '8' và một đèn LED duy nhất dưới dạng ký tự chấm. Các ký tự khác nhau có thể được hiển thị bằng cách chọn các đoạn LED cần thiết. Màn hình 7 bảy đoạn là màn hình điện tử, hiển thị thông tin số 0-9. Chúng có sẵn ở chế độ cực âm chung và chế độ cực dương chung. Có các vạch trạng thái trong đèn LED, cực dương được cấp cho cực dương và cực âm được đưa cho cực âm khi đó đèn LED sẽ phát sáng.

Trong cực âm chung, các cực âm của tất cả các đèn LED được kết nối với các chân chung để nối đất và một đèn LED cụ thể phát sáng khi chân tương ứng của nó được đưa lên mức cao. Các cực âm của tất cả các đèn LED được kết nối với nhau thành một thiết bị đầu cuối duy nhất và cực dương của tất cả các đèn LED được để riêng.

Trong cách sắp xếp anốt chung, chân chung có mức logic cao và chân LED được đưa ra mức thấp để hiển thị một số. Trong anốt chung, tất cả các cực dương được nối với nhau và tất cả các cực âm được để riêng. Vì vậy, khi chúng tôi đưa ra tín hiệu đầu tiên là cao hoặc 1 thì chỉ có hiển thị nghiêng nếu không nói là không có hiển thị nghiêng.

Mẫu đèn LED để hiển thị chữ số bằng màn hình 7 đoạn

Giao diện của màn hình 7 đoạn với vi điều khiển 8051

Màn hình LED ma trận chấm:

Màn hình LED ma trận điểm chứa nhóm đèn LED như một mảng hai chiều. Chúng có thể hiển thị các loại ký tự khác nhau hoặc một nhóm ký tự. Màn hình ma trận điểm được sản xuất theo nhiều kích thước khác nhau. Việc sắp xếp các đèn LED trong mẫu ma trận được thực hiện theo một trong hai cách: Hàng cực dương-cột hoặc Cực dương hàng-cột. Bằng cách sử dụng màn hình ma trận điểm này, chúng tôi có thể giảm số lượng chân cần thiết để điều khiển tất cả các đèn LED.

Ma trận điểm là một mảng hai chiều gồm các dấu chấm được sử dụng để biểu diễn các ký tự, ký hiệu và thông điệp. Ma trận điểm được sử dụng trong màn hình. Nó là một thiết bị hiển thị được sử dụng để hiển thị thông tin trên nhiều thiết bị như máy móc, đồng hồ, đèn báo khởi hành của đường sắt, v.v.

Ma trận điểm LED bao gồm một dãy đèn LED được kết nối sao cho cực dương của mỗi đèn LED được kết nối với nhau trong cùng một cột và cực âm của mỗi đèn LED được kết nối với nhau trong cùng một hàng hoặc ngược lại. Màn hình ma trận điểm LED cũng có thể đi kèm với nhiều đèn LED có màu sắc khác nhau đằng sau mỗi điểm trong ma trận như đỏ, lục, lam, v.v.

Ở đây mỗi chấm đại diện cho các thấu kính tròn ở phía trước đèn LED. Điều này được thực hiện để giảm thiểu số lượng chân cần thiết để điều khiển chúng. Ví dụ, ma trận 8X8 của đèn LED sẽ cần 64 chân I / O, một chân cho mỗi pixel LED. Bằng cách kết nối tất cả các cực dương của đèn LED với nhau trong một cột và tất cả các cực âm với nhau theo hàng, số lượng chân đầu vào và đầu ra yêu cầu giảm xuống còn 16. Mỗi đèn LED sẽ được đánh địa chỉ bằng số hàng và cột của nó.

Sơ đồ Ma trận LED 8X8 sử dụng 16 chân I / O

Điều khiển Ma trận LED:

Vì tất cả các đèn LED trong ma trận chia sẻ các cực dương và cực âm của chúng trong mỗi hàng và cột, nên không thể điều khiển từng đèn LED cùng một lúc. Ma trận được điều khiển qua từng hàng rất nhanh chóng bằng cách kích hoạt các chân cột chính xác để chiếu sáng đèn LED mong muốn cho hàng cụ thể đó. Nếu quá trình chuyển đổi được thực hiện với tốc độ cố định, con người không thể nhìn thấy thông báo hiển thị vì mắt người không thể phát hiện hình ảnh trong một phần nghìn giây thời gian. Do đó, việc hiển thị thông báo trên ma trận LED phải được kiểm soát, với các hàng được quét tuần tự với tốc độ lớn hơn 40 MHz trong khi gửi dữ liệu cột với tốc độ chính xác như nhau. Loại điều khiển này có thể được thực hiện khi tôi kết nối màn hình ma trận LED với bộ vi điều khiển.

Giao tiếp giữa Màn hình LED ma trận với Vi điều khiển:

Việc chọn một bộ vi điều khiển để giao tiếp với màn hình ma trận LED sẽ được điều khiển phụ thuộc vào số lượng chân đầu vào và đầu ra cần thiết để điều khiển tất cả các đèn LED trong màn hình ma trận nhất định, lượng dòng điện mà mỗi chân có thể cấp và chìm và tốc độ tại đó bộ vi điều khiển có thể gửi tín hiệu điều khiển. Với tất cả các thông số kỹ thuật này, giao tiếp có thể được thực hiện cho màn hình ma trận LED với bộ vi điều khiển.

Sử dụng 12 chân I / O điều khiển màn hình Ma trận của 32 đèn LED

12 chân I / O điều khiển màn hình Ma trận của 32 đèn LED

Trong sơ đồ trên, mỗi màn hình bảy đoạn có 8 đèn LED. Do đó tổng số đèn LED là 32. Để điều khiển tất cả 32 đèn LED, cần 8 dòng thông tin và 4 dòng điều khiển, tức là để hiển thị thông báo trên ma trận 32 đèn LED, cần 12 dòng khi chúng được kết nối trong ký hiệu ma trận. Sử dụng hướng dẫn của bộ vi điều khiển có thể được chuyển đổi thành tín hiệu bật đèn BẬT hoặc TẮT trong ma trận. Sau đó, thông báo yêu cầu có thể được hiển thị. Bằng cách điều khiển bằng bộ vi điều khiển, chúng ta có thể thay đổi đèn LED màu nào sẽ sáng trong các khoảng thời gian đều nhau.

Có một số tùy chọn để lựa chọn vi điều khiển và ma trận LED. Cách dễ nhất là trước tiên chọn ma trận điểm LED và sau đó chọn một bộ vi điều khiển cần các yêu cầu của đèn LED được điều khiển. Sau khi các lựa chọn này được hoàn thành, một phần chính nằm ở việc lập trình quét các cột và cung cấp các hàng với các giá trị thích hợp để ma trận LED hiển thị các mẫu khác nhau để hiển thị thông báo cần thiết.

Màn hình tinh thể lỏng (LCD):

Màn hình tinh thể lỏng (LCD) có vật liệu kết hợp với nhau các đặc tính của cả chất lỏng và tinh thể. Chúng có một phạm vi nhiệt độ trong đó các hạt về cơ bản di động giống như chúng có thể ở trong chất lỏng, tuy nhiên được tập hợp lại với nhau theo một dạng trật tự tương tự như tinh thể.

Màn hình LCD là thiết bị xuất nhiều thông tin hơn so với một đèn LED. Màn hình LCD là màn hình có thể dễ dàng hiển thị các ký tự trên màn hình. Họ có một vài dòng đến màn hình lớn. Một số màn hình LCD được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng cụ thể để hiển thị hình ảnh đồ họa. Mô-đun LCD 16 × 2 (HD44780) thường được sử dụng. Các mô-đun này đang thay thế các đèn LED 7 đoạn và các đèn LED nhiều đoạn khác. LCD có thể dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển để hiển thị thông báo hoặc trạng thái của thiết bị. Nó có thể hoạt động ở hai chế độ: chế độ 4 bit và chế độ 8 bit. LCD này có hai thanh ghi là thanh ghi lệnh và thanh ghi dữ liệu. Nó có ba dòng lựa chọn và 8 dòng dữ liệu. Bằng cách kết nối ba đường lựa chọn và đường dữ liệu với bộ vi điều khiển, các thông báo có thể được hiển thị trên màn hình LCD.

Bộ hướng dẫn LCD để điều khiển màn hình LCD bằng vi điều khiển

Giao diện màn hình LCD 16x2 với vi điều khiển 8051

Giao diện màn hình LCD 16 × 2 với vi điều khiển 8051

Trong hình trên, 3 dòng được chọn EN, R / W, RS sẽ được sử dụng để điều khiển màn hình LCD. Chân EN sẽ được sử dụng để kích hoạt màn hình LCD giao tiếp với vi điều khiển. RS sẽ được sử dụng để lựa chọn thanh ghi.

Khi RS được thiết lập, vi điều khiển sẽ gửi hướng dẫn dưới dạng dữ liệu và khi RS rõ ràng, vi điều khiển sẽ gửi hướng dẫn dưới dạng lệnh. Để ghi dữ liệu, RW phải là 0 và để đọc RW phải là 1.

Mô tả mã PIN

Giao diện LCD 16 × 2 với Vi điều khiển:

Nhiều thiết bị vi điều khiển đang sử dụng màn hình LCD thông minh để xuất thông tin trực quan. Đối với bus dữ liệu 8 bit, màn hình yêu cầu nguồn điện + 5V cộng với 11 đường I / O. Một bus dữ liệu 4 bit yêu cầu đường cung cấp cũng như 7 đường phụ. Khi màn hình LCD không được bật, các đường dữ liệu ở trạng thái ba có nghĩa là chúng ở trạng thái trở kháng cao và điều này có nghĩa là chúng không can thiệp vào hoạt động của bộ vi điều khiển khi không sử dụng màn hình.

Ba đường điều khiển được gọi là EN, RS và RW.

Dòng điều khiển EN (Enable) được sử dụng để gửi dữ liệu đến màn hình LCD. Quá trình chuyển đổi từ cao xuống thấp ở chân này sẽ kích hoạt mô-đun.
Khi RS hoặc Register Select ở mức thấp, dữ liệu sẽ được coi như một lệnh lệnh. Khi RS ở mức cao, dữ liệu đang được gửi sẽ hiển thị trên màn hình. Đối với Instance, để hiển thị bất kỳ ký tự nào trên màn hình, chúng tôi đặt RS cao.
Khi dòng RW hoặc Read / Write Control ở mức thấp, thông tin trên bus dữ liệu đang được ghi vào màn hình LCD. Khi RW cao, chương trình đang đọc hiệu quả màn hình LCD. Dòng RW sẽ luôn ở mức thấp.

Bus dữ liệu bao gồm 4 hoặc 8 đường, nó phụ thuộc vào phương thức hoạt động mà người dùng lựa chọn. Các dòng của bus dữ liệu 8 bit được gọi là DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 và DB7.

LCD Cir

Một ứng dụng điển hình của màn hình LCD 16 × 2:

Trong ứng dụng này, chúng tôi tuân theo một CAN (Mạng vùng điều khiển) giống như khái niệm thường được sử dụng trong ô tô, ô tô và các ngành công nghiệp. Như tên của nó, mạng vùng điều khiển có nghĩa là vi điều khiển được kết nối theo kiểu mạng giống như máy tính để nó có thể trao đổi dữ liệu giữa chúng với nhau. Ở đây chúng tôi đang sử dụng 2 bộ vi điều khiển được kết nối theo kiểu mạng bằng một cặp dây kết nối với chân 10 và 11 (tức là P3.0, P3.1) của cổng 3 của mỗi chân vi điều khiển để truyền và nhận dữ liệu giữa chúng với sự trợ giúp của giao tiếp nối tiếp RS232 bằng cách sử dụng một cặp dây. Trong đó vi điều khiển đầu tiên được giao tiếp với bàn phím ma trận 4 × 3 được kết nối với các cổng đầu vào của vi điều khiển thứ nhất và vi điều khiển thứ hai được giao tiếp với màn hình LCD để nhận dữ liệu từ vi điều khiển thứ nhất. Màn hình LCD mà chúng tôi đang sử dụng là 16 × 2 có thể hiển thị 16 ký tự trong hai dòng.

Đối với mỗi bộ vi điều khiển, chương trình riêng biệt được viết bằng C và các tệp Hex của nó được ghi vào bộ vi điều khiển tương ứng. Khi chúng ta cấp nguồn vào mạch thì màn hình LCD hiển thị thông báo WAITING có nghĩa là nó đang chờ một số dữ liệu. Ví dụ mật khẩu là 1234, khi nhấn phím 1 từ bàn phím thì màn hình LCD hiển thị 1 và khi nhấn phím 2 thì hiển thị 2 và tương tự cho 3 nhưng khi nhấn phím 4 từ bàn phím thì tất cả đều được hiển thị và truyền dữ liệu diễn ra thông qua Rx và Tx ghép nối để làm tranzito dẫn điện. Nếu chúng ta nhập sai mật khẩu thì còi sẽ phát ra dấu hiệu sai mật khẩu.

LCD Cr

Màn hình LCD đồ họa:

Màn hình LCD 16X2 có những hạn chế riêng. Chúng có thể hiển thị các ký tự có giới hạn nhất định. Màn hình LCD đồ họa có thể được sử dụng để hiển thị các ký tự và hình ảnh tùy chỉnh. Màn hình LCD đồ họa được sử dụng trong nhiều ứng dụng như trò chơi điện tử, điện thoại di động và thang máy làm đơn vị hiển thị. GLCD được sử dụng phổ biến nhất là JHD12864E. Màn hình LCD này có định dạng hiển thị 128 × 64 điểm. Các LCD đồ họa này là bộ điều khiển cần thiết để thực thi các hoạt động bên trong của nó. Các màn hình LCD này đang có các lược đồ trang. Các lược đồ trang có thể được hiểu bằng cách sử dụng bảng sau. Ở đây CS là viết tắt của control select.

Lược đồ trang cho màn hình LCD đồ họa JHD12864E

Màn hình LCD 128 × 64 ngụ ý 128 cột và 64 hàng. Các hình ảnh sẽ được hiển thị dưới dạng pixel không giống như LCD và đèn LED thông thường.

“Bảng sự thật so sánh 4 bit ”

Công nghệ màn hình điện phát quang

Công nghệ màn hình điện phát quang là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay cho các giải pháp hiển thị. Về cơ bản chúng là một loại màn hình phẳng.

Màn hình LED và Phosphor hiện đang phổ biến sử dụng nguyên lý Điện phát quang. Nó là đặc tính mà chất bán dẫn phát ra photon hoặc lượng tử năng lượng ánh sáng khi được cung cấp điện. Điện phát quang là kết quả của sự tái kết hợp phóng xạ của các điện tử và lỗ trống do ảnh hưởng của điện tích. Trong đèn LED, vật liệu pha tạp tạo thành tiếp giáp p-n ngăn cách các điện tử và lỗ trống. Khi dòng điện đi qua đèn LED, sự kết hợp lại của các điện tử và lỗ trống diễn ra dẫn đến phát xạ photon. Nhưng trong màn hình Phosphor, cơ chế phát ánh sáng lại khác. Do ảnh hưởng của điện tích, các electron được tăng tốc dẫn đến sự phát ra ánh sáng.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản

Màn hình điện phát quang bao gồm một màng mỏng vật liệu phát quang được kẹp giữa hai bản, một trong số đó được phủ bằng dây dọc và một bản khác có dây ngang. Khi dòng điện chạy qua các dây dẫn, vật liệu giữa các tấm bắt đầu phát sáng.

Màn hình EL có vẻ sáng hơn màn hình LED và độ sáng của bề mặt xuất hiện như nhau từ mọi góc nhìn. Ánh sáng từ màn hình EL không định hướng nên không thể đo bằng Lumens. Ánh sáng từ màn hình EL là Đơn sắc và có băng thông rất hẹp và có thể nhìn thấy từ khoảng cách xa. Ánh sáng EL có thể được cảm nhận tốt vì ánh sáng là đồng nhất. Điện áp đặt vào thiết bị EL sẽ điều khiển công suất phát sáng. Khi điện áp và tần số tăng, công suất ánh sáng cũng sẽ tăng theo tỷ lệ thuận.

EL-LIGHT

Bên trong Thiết bị EL:

Thiết bị EL bao gồm một lớp mỏng hoặc vật liệu được pha tạp chất hữu cơ hoặc vô cơ với vật liệu bán dẫn. Nó cũng chứa quần để tạo màu sắc. Các chất điển hình được sử dụng trong các thiết bị EL là Kẽm Sulphide pha tạp với Đồng hoặc Bạc, Kim cương xanh pha tạp Boron, Gali Arsenide, v.v. Để tạo ra ánh sáng Vàng-Cam, do-pant được sử dụng là hỗn hợp Kẽm và Mangan. Thiết bị EL có hai điện cực - Điện cực thủy tinh và Điện cực lưng. Điện cực thủy tinh là điện cực trong suốt phía trước được phủ một lớp Oxit Indi hoặc Thiếc. Điện cực Mặt sau được phủ một lớp vật liệu phản chiếu. Ở giữa kính và điện cực mặt sau, vật liệu bán dẫn có mặt.

Ứng dụng thiết bị EL

Một ứng dụng điển hình của thiết bị EL là chiếu sáng bảng điều khiển như bảng điều khiển ô tô. Nó cũng được sử dụng trong thiết bị âm thanh và các thiết bị điện tử khác có màn hình. Trong một số loại máy tính xách tay, bảng điều khiển Powder Phosphor được sử dụng làm đèn nền. Ngày nay, nó chủ yếu được sử dụng trong các máy tính xách tay. Ánh sáng của thiết bị EL vượt trội hơn so với LCD. Nó cũng được sử dụng trong chiếu sáng bàn phím, mặt số đồng hồ, máy tính, điện thoại di động, v.v. Mức tiêu thụ năng lượng của màn hình EL rất thấp nên nó là giải pháp lý tưởng để tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị hoạt động bằng pin. Màu của màn hình EL có thể là Xanh lam, Xanh lục và Trắng, v.v.

Tín dụng hình ảnh