Anzeigegeräte sind die Ausgabegeräte zur Darstellung von Informationen in Text- oder Bildform. Ein Ausgabegerät bietet die Möglichkeit, Informationen nach außen zu zeigen. Um die Informationen in geeigneter Weise anzuzeigen, müssen diese Geräte von einigen anderen externen Geräten gesteuert werden. Die Steuerung kann durch Anschließen dieser Anzeigen an die Steuergeräte erfolgen.

Mikrocontroller sind insofern nützlich, als sie mit externen Geräten wie Schaltern, Tastaturen, Displays, Speicher und sogar anderen Mikrocontrollern kommunizieren. Es wurden viele Schnittstellentechniken entwickelt, um die komplexen Probleme bei der Kommunikation mit Displays zu lösen.

Einige Anzeigen können nur Ziffern und alphanumerische Zeichen anzeigen. Einige Anzeigen können Bilder und alle Arten von Zeichen anzeigen. Die am häufigsten verwendeten Displays zusammen mit Mikrocontrollern sind LEDs, LCD-, GLCD- und 7-Segment-Displays

Lassen Sie uns Details zu den einzelnen verfügbaren Anzeigetypen anzeigen

Anzeige mit LED:

Die Leuchtdiode (LED) ist das am häufigsten verwendete Gerät zur Anzeige des Status von Mikrocontroller-Pins. Diese Anzeigegeräte werden üblicherweise zur Anzeige von Alarmen, Eingängen und Timern verwendet. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie wir LEDs an die Mikrocontrollereinheit anschließen können. Diese beiden Möglichkeiten sind Active High Logic und Active Low Logic. Active High Logic bedeutet, dass die LED leuchtet, wenn Port Pin 1 ist, und LED leuchtet, wenn Pin 0 ist. Active High bedeutet, dass LED ausgeschaltet ist, wenn Port Pin 1 ist, und LED leuchtet, wenn Port Pin 0 ist.

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Aktive Low-LED-Verbindung mit Mikrocontroller-Pin

7-Segment-LED-Anzeige:

Die 7-Segment-LED-Anzeige kann zur Anzeige von Ziffern und wenigen Zeichen verwendet werden. Eine Sieben-Segment-Anzeige besteht aus 7 LEDs, die in Form einer quadratischen 8 angeordnet sind, und einer einzelnen LED als Punktzeichen. Durch Auswahl der gewünschten LED-Segmente können verschiedene Zeichen angezeigt werden. Eine 7-Sieben-Segment-Anzeige ist eine elektronische Anzeige, die 0-9 digitale Informationen anzeigt. Sie sind im Common-Cathode-Modus und im Common-Anode-Modus verfügbar. Es gibt Zustandslinien in der LED, die Anode ist dem positiven Anschluss und die Kathode ist dem negativen Anschluss zugeordnet, dann leuchtet die LED.

Bei der gemeinsamen Kathode sind die negativen Anschlüsse aller LEDs mit den gemeinsamen Stiften gegen Masse verbunden, und eine bestimmte LED leuchtet, wenn der entsprechende Stift hoch ist. Die Kathoden aller LEDs sind mit einem einzigen Anschluss verbunden, und die Anoden aller LEDs bleiben in Ruhe.

Bei einer gemeinsamen Anodenanordnung erhält der gemeinsame Stift eine hohe Logik und die LED-Stifte eine niedrige Logik, um eine Zahl anzuzeigen. Bei einer gemeinsamen Anode sind alle Anoden miteinander verbunden und alle Kathoden bleiben in Ruhe. Wenn wir also geben, dass das erste Signal hoch oder 1 ist, gibt es nur eine Lean-In-Anzeige, wenn nicht, gibt es keine Lean-In-Anzeige.

LED-Muster zur Anzeige von Ziffern mit 7-Segment-Anzeige

Schnittstelle der 7-Segment-Anzeige mit dem 8051-Mikrocontroller

Punktmatrix-LED-Anzeige:

Die Punktmatrix-LED-Anzeige enthält die Gruppe von LEDs als zweidimensionales Array. Sie können verschiedene Arten von Zeichen oder eine Gruppe von Zeichen anzeigen. Die Punktmatrixanzeige wird in verschiedenen Abmessungen hergestellt. Die Anordnung der LEDs im Matrixmuster erfolgt auf eine der beiden folgenden Arten: Reihenanodensäulenkathode oder Reihenkathodensäulenanode. Mit dieser Punktmatrixanzeige können wir die Anzahl der zur Steuerung aller LEDs erforderlichen Pins reduzieren.

Eine Punktmatrix ist eine zweidimensionale Anordnung von Punkten, die zur Darstellung von Zeichen, Symbolen und Nachrichten verwendet werden. Die Punktmatrix wird in Anzeigen verwendet. Es ist ein Anzeigegerät, mit dem Informationen auf vielen Geräten wie Maschinen, Uhren, Abfahrtsanzeigen usw. angezeigt werden.

Eine LED-Punktmatrix besteht aus einer Anordnung von LEDs, die so verbunden sind, dass die Anode jeder LED in derselben Spalte miteinander verbunden ist und die Kathode jeder LED in derselben Reihe miteinander verbunden ist oder umgekehrt. Eine LED-Punktmatrixanzeige kann auch mit mehreren LEDs unterschiedlicher Farbe hinter jedem Punkt in der Matrix wie Rot, Grün, Blau usw. geliefert werden.

Hier repräsentiert jeder Punkt kreisförmige Linsen vor LEDs. Dies geschieht, um die Anzahl der zum Antreiben erforderlichen Stifte zu minimieren. Zum Beispiel würde eine 8X8-Matrix von LEDs 64 E / A-Pins benötigen, einen für jedes LED-Pixel. Durch Verbinden aller Anoden von LEDs in einer Spalte und aller Kathoden in einer Reihe wird die erforderliche Anzahl von Eingangs- und Ausgangspins auf 16 reduziert. Jede LED wird durch ihre Zeilen- und Spaltennummer adressiert.

Diagramm der 8X8 LED Matrix mit 16 E / A-Pins

Steuerung der LED-Matrix:

Da alle LEDs in einer Matrix ihre positiven und negativen Anschlüsse in jeder Zeile und Spalte gemeinsam haben, ist es nicht möglich, jede LED gleichzeitig zu steuern. Die Matrix durchläuft jede Zeile sehr schnell, indem sie die richtigen Spaltenstifte auslöst, um die gewünschten LEDs für diese bestimmte Zeile zu beleuchten. Wenn die Umschaltung mit einer festen Rate erfolgt, kann der Mensch die angezeigte Meldung nicht sehen, da das menschliche Auge die Bilder innerhalb von Millisekunden nicht erkennen kann. Daher muss die Anzeige einer Nachricht auf der LED-Matrix gesteuert werden, wobei die Zeilen nacheinander mit einer Rate von mehr als 40 MHz abgetastet werden, während die Spaltendaten mit genau derselben Rate gesendet werden. Diese Art der Steuerung kann durch Anschließen der LED-Matrixanzeige an den Mikrocontroller erfolgen.

Verbindung des LED-Matrix-Displays mit dem Mikrocontroller:

Die Wahl eines Mikrocontrollers für die Schnittstelle mit der zu steuernden LED-Matrixanzeige hängt von der Anzahl der Eingangs- und Ausgangspins ab, die zur Steuerung aller LEDs in der gegebenen Matrixanzeige benötigt werden, von der Strommenge, die jeder Pin erzeugen und senken kann, und von der Geschwindigkeit an dem der Mikrocontroller Steuersignale senden kann. Mit all diesen Spezifikationen kann eine Schnittstelle für die LED-Matrixanzeige mit einem Mikrocontroller hergestellt werden.

Verwendung von 12 E / A-Pins zur Steuerung der Matrixanzeige von 32 LEDs

12 E / A-Pins steuern die Matrixanzeige von 32 LEDs

Im obigen Diagramm hat jede Anzeige mit sieben Segmenten 8 LEDs. Daher beträgt die Gesamtzahl der LEDs 32. Zum Steuern aller 32 LEDs werden 8 Informationsleitungen und 4 Steuerleitungen benötigt, d. H. Zum Anzeigen einer Nachricht auf der Matrix von 32 LEDs werden 12 Zeilen benötigt, wenn sie in Matrixnotation verbunden sind. Mithilfe des Mikrocontrollers können Anweisungen in Signale umgewandelt werden, die die Lichter in der Matrix ein- oder ausschalten. Dann kann die gewünschte Meldung angezeigt werden. Durch die Steuerung mit dem Mikrocontroller können wir ändern, welche Farb-LEDs in gleichmäßigen Abständen leuchten.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, einen Mikrocontroller und eine LED-Matrix auszuwählen. Am einfachsten ist es, zuerst die LED-Punktmatrix und dann einen Mikrocontroller auszuwählen, bei dem die Anforderungen der LEDs gesteuert werden müssen. Sobald diese Auswahl abgeschlossen ist, liegt ein Hauptteil in der Programmierung zum Scannen der Spalten und zum Zuführen der Zeilen mit geeigneten Werten für die LED-Matrix, um verschiedene Muster zum Anzeigen der erforderlichen Nachricht anzuzeigen.

Flüssigkristallanzeige (LCD):

Flüssigkristallanzeige (LCD) hat Material, das die Eigenschaften von Flüssigkeit und Kristallen miteinander verbindet. Sie haben einen Temperaturbereich, in dem die Partikel im Wesentlichen so beweglich sind, wie sie sich in einer Flüssigkeit befinden könnten, jedoch in einer Ordnungsform ähnlich einem Kristall gesammelt werden.

Das LCD ist ein viel informativeres Ausgabegerät als eine einzelne LED. Das LCD ist ein Display, auf dem leicht Zeichen auf dem Bildschirm angezeigt werden können. Sie haben ein paar Zeilen zu großen Displays. Einige LCDs wurden speziell für bestimmte Anwendungen zur Anzeige von Grafiken entwickelt. Üblicherweise wird ein 16 × 2-LCD-Modul (HD44780) verwendet. Diese Module ersetzen 7-Segmente und andere Multisegment-LEDs. Das LCD kann einfach mit dem Mikrocontroller verbunden werden, um eine Meldung oder den Status des Geräts anzuzeigen. Es kann in zwei Modi betrieben werden: 4-Bit-Modus und 8-Bit-Modus. Dieses LCD hat zwei Register, nämlich ein Befehlsregister und ein Datenregister. Es hat drei Auswahlleitungen und 8 Datenleitungen. Durch Verbinden der drei Auswahlleitungen und Datenleitungen mit dem Mikrocontroller können die Meldungen auf dem LCD angezeigt werden.

LCD-Befehlssatz zur Steuerung der LCD-Anzeige mit Mikrocontrollern

Schnittstelle zwischen 16x2-LCD-Display und 8051-Mikrocontroller

Schnittstelle zwischen 16 × 2-LCD-Display und 8051-Mikrocontroller

In der obigen Abbildung werden 3 ausgewählte Zeilen EN, R / W, RS zur Steuerung der LCD-Anzeige verwendet. Der EN-Pin wird verwendet, um das LCD-Display für die Kommunikation mit dem Mikrocontroller zu aktivieren. RS wird zur Registerauswahl verwendet.

Wenn RS eingestellt ist, sendet der Mikrocontroller Anweisungen als Daten, und wenn RS klar ist, sendet der Mikrocontroller die Anweisungen als Befehle. Zum Schreiben von Daten sollte RW 0 und zum Lesen RW 1 sein.

PIN Beschreibung

16 × 2-LCD mit Mikrocontroller verbinden:

Viele Mikrocontroller verwenden intelligente LCD-Anzeigen, um visuelle Informationen auszugeben. Für einen 8-Bit-Datenbus benötigt die Anzeige eine + 5-V-Versorgung plus 11 E / A-Leitungen. Ein 4-Bit-Datenbus benötigt eine Versorgungsleitung sowie 7 zusätzliche Leitungen. Wenn die LCD-Anzeige nicht aktiviert ist, sind die Datenleitungen dreistufig, was bedeutet, dass sie sich in einem Zustand hoher Impedanz befinden. Dies bedeutet, dass sie den Mikrocontroller-Betrieb nicht stören, wenn die Anzeige nicht verwendet wird.

Die drei Steuerleitungen werden als EN, RS und RW bezeichnet.

Über die EN-Steuerleitung (Enable) werden die Daten an das LCD gesendet. Ein Übergang von hoch nach niedrig an diesem Pin aktiviert das Modul.
Wenn RS oder Registerauswahl niedrig ist, sind die Daten als Befehlsanweisung zu behandeln. Wenn RS hoch ist, werden die gesendeten Daten auf dem Bildschirm angezeigt. Um beispielsweise ein beliebiges Zeichen auf dem Bildschirm anzuzeigen, setzen wir RS hoch.
Wenn die RW- oder Lese- / Schreibsteuerungsleitung niedrig ist, werden die Informationen auf dem Datenbus auf das LCD geschrieben. Wenn RW hoch ist, liest das Programm effektiv das LCD. Die RW-Leitung ist immer niedrig.

Der Datenbus besteht aus 4 oder 8 Leitungen, abhängig von der vom Benutzer gewählten Betriebsart. Die Leitungen eines 8-Bit-Datenbusses werden als DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 und DB7 bezeichnet.

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LCD Cir

Eine typische Anwendung von 16 × 2-LCD-Displays:

In dieser Anwendung folgen wir einem CAN-ähnlichen Konzept (Control Area Network), das allgemein in Autos, Automobilen und Industrien verwendet wird. Wie der Name schon sagt, bedeutet ein Netzwerk im Kontrollbereich, dass der Mikrocontroller wie Computer netzwerkweise verbunden ist, damit er Daten untereinander austauschen kann. Hier verwenden wir 2 Mikrocontroller, die netzwerkweise durch ein Drahtpaar verbunden sind, das mit Pin 10 und 11 (dh P3.0, P3.1) von Port 3 jedes Mikrocontroller-Pins verbunden ist, um Daten untereinander zu senden und zu empfangen die Hilfe der seriellen RS232-Kommunikation über ein Kabelpaar. Wenn der erste Mikrocontroller mit einer 4 × 3-Matrixtastatur verbunden ist, die mit den Eingangsanschlüssen des ersten Mikrocontrollers verbunden ist, und der zweite Mikrocontroller mit einer LCD-Anzeige verbunden ist, um Daten vom ersten Mikrocontroller zu empfangen. Ein LCD, das wir verwenden, ist 16 × 2, das 16 Zeichen in zwei Zeilen anzeigen kann.

Für jeden Mikrocontroller wird ein separates Programm in C geschrieben und Hex-Dateien davon werden auf den jeweiligen Mikrocontroller gebrannt. Wenn wir den Stromkreis mit Strom versorgen, zeigt das LCD eine Meldung WAITING an, was bedeutet, dass es auf einige Daten wartet. Beispiel: Ein Passwort wie 1234: Wenn 1 über die Tastatur gedrückt wird, zeigt das LCD 1 an, und wenn 2 gedrückt wird, werden 2 und dasselbe für 3 angezeigt. Wenn jedoch 4 über die Tastatur gedrückt wird, werden alle angezeigt und die Datenkommunikation erfolgt über Rx und Tx Paar, um den Transistor zum Leiten zu bringen. Wenn wir ein falsches Passwort eingeben, ertönt ein Summer, der auf ein falsches Passwort hinweist.

LCD Cr

Grafische LCD-Anzeigen:

16X2-LCDs haben ihre eigenen Einschränkungen. Sie können Zeichen mit bestimmten Einschränkungen anzeigen. Mit den grafischen LCDs können benutzerdefinierte Zeichen und Bilder angezeigt werden. Die grafischen LCDs werden in vielen Anwendungen wie Videospielen, Mobiltelefonen und Aufzügen als Anzeigeeinheiten verwendet. Die am häufigsten verwendete GLCD ist JHD12864E. Dieses LCD hat ein Anzeigeformat von 128 × 64 Punkten. Diese grafischen LCDs werden als Controller benötigt, um ihre internen Operationen auszuführen. Diese LCDs haben Seitenschemata. Die Seitenschemata können anhand der folgenden Tabelle verstanden werden. Hier steht CS für Control Select.

Seitenschema für das grafische LCD JHD12864E

Das 128 × 64-LCD impliziert 128 Spalten und 64 Zeilen. Die Bilder werden im Gegensatz zu normalen LCDs und LEDs in Form von Pixeln angezeigt.

Elektrolumineszenz-Display-Technologie

Die Elektrolumineszenz-Anzeigetechnologie ist heutzutage eine der am weitesten verbreiteten Techniken für Anzeigelösungen. Sie sind im Grunde eine Art Flachbildschirm.

LED- und Phosphor-Displays sind mittlerweile beliebt und basieren auf dem Prinzip der Elektrolumineszenz. Es ist die Eigenschaft, aufgrund derer ein Halbleiter Photonen oder Quanten Lichtenergie emittiert, wenn er mit Elektrizität versorgt wird. Elektrolumineszenz resultiert aus der radioaktiven Rekombination von Elektronen und Löchern durch den Einfluss einer elektrischen Ladung. In der LED bildet das Dotierungsmaterial den pn-Übergang, der die Elektronen und Löcher trennt. Wenn Strom durch die LED fließt, findet die Rekombination von Elektronen und Löchern statt, was zu einer Photonenemission führt. Bei Phosphor-Displays ist der Mechanismus der Lichtemission jedoch unterschiedlich. Durch den Einfluss der elektrischen Ladung werden die Elektronen beschleunigt, was zur Emission von Licht führt.

Grundprinzip der Funktionsweise

Eine Elektrolumineszenzanzeige besteht aus einem dünnen Film aus phosphoreszierendem Material, der zwischen zwei Platten angeordnet ist, von denen eine mit vertikalen Drähten und eine mit horizontalen Drähten beschichtet ist. Wenn Strom durch die Drähte fließt, beginnt das Material zwischen den Platten zu glühen.

Das EL-Display scheint heller als das LED-Display zu sein und die Helligkeit der Oberfläche erscheint aus allen Blickwinkeln gleich. Das Licht vom EL-Display ist nicht gerichtet, so dass es nicht in Lumen gemessen werden kann. Das Licht vom EL-Display ist monochromatisch, hat eine sehr schmale Bandbreite und ist von weitem sichtbar. Das EL-Licht kann gut wahrgenommen werden, da das Licht homogen ist. Die an das EL-Gerät angelegte Spannung steuert die Lichtleistung. Wenn die Spannung und Frequenz ansteigen, steigt auch die Lichtleistung proportional an.

EL-LICHT

Im EL-Gerät:

Die EL-Bauelemente bestehen aus einer dünnen Schicht oder einem Material, das entweder organisch oder anorganisch mit einem Halbleitermaterial dotiert ist. Es enthält auch Hosen, um Farbe zu geben. Typische Substanzen, die in EL-Geräten verwendet werden, sind mit Kupfer oder Silber dotiertes Zinksulfid, mit Bor dotiertes blauer Diamant, Galliumarsenid usw. Um gelb-orange Licht zu erzeugen, wird eine Zink-Mangan-Mischung verwendet. Das EL-Gerät verfügt über zwei Elektroden - Glaselektrode und Rückelektrode. Die Glaselektrode ist die vordere transparente Elektrode, die mit Indiumoxid oder Zinnoxid beschichtet ist. Die Rückelektrode ist mit einem reflektierenden Material beschichtet. Zwischen der Glas- und der Rückelektrode befindet sich das Halbleitermaterial.

EL-Geräteanwendung

Eine typische Anwendung eines EL-Geräts ist die Schalttafelbeleuchtung wie eine Kfz-Schalttafel. Es wird auch in Audiogeräten und anderen elektronischen Geräten mit Displays verwendet. Bei einigen Laptops wird das Powder Phosphor Panel als Hintergrundbeleuchtung verwendet. Es wird heutzutage hauptsächlich in tragbaren Computern verwendet. Die Beleuchtung des EL-Geräts ist der des LCD überlegen. Es wird auch für Tastaturbeleuchtung, Zifferblätter, Taschenrechner, Mobiltelefone usw. verwendet. Der Stromverbrauch des EL-Displays ist sehr gering, sodass es eine ideale Lösung ist, um in batteriebetriebenen Geräten Strom zu sparen. Die Farbe der EL-Anzeige kann Blau, Grün und Weiß usw. sein.

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