Dispositivos de exibição são os dispositivos de saída para apresentação de informações na forma de texto ou imagem. Um dispositivo de saída é uma coisa que fornece uma maneira de mostrar informações para o mundo exterior. Para exibir as informações de maneira adequada, esses dispositivos devem ser controlados por alguns outros dispositivos externos. O controle pode ser feito através da interface desses visores com os dispositivos de controle.
Os microcontroladores são úteis na medida em que se comunicam com dispositivos externos, como interruptores, teclados, monitores, memória e até mesmo outros microcontroladores. Muitas técnicas de interface foram desenvolvidas para resolver os problemas complexos de comunicação com monitores.
Alguns visores podem mostrar apenas dígitos e caracteres alfanuméricos. Alguns monitores podem mostrar imagens e todos os tipos de caracteres. Os monitores mais comumente usados junto com microcontroladores são LEDs, LCD, GLCD e monitores de 7 segmentos
Vamos ver os detalhes sobre cada tipo de monitores disponíveis
Exibir usando LED:
O diodo emissor de luz (LED) é o dispositivo mais comumente usado para exibir o status dos pinos do microcontrolador. Esses dispositivos de exibição são comumente usados para a indicação de alarmes, entradas e temporizadores. Existem duas maneiras de conectar os LEDs à unidade do microcontrolador. Essas duas formas são lógica alta ativa e lógica baixa ativa. Lógica alta ativa significa que o LED estará LIGADO quando o pino da porta for 1 e o LED estará DESLIGADO quando o pino for 0. Alto ativo significa que o LED estará DESLIGADO quando o pino da porta for 1 e o LED estará LIGADO quando o pino da porta for 0.
Conexão baixa de LED ativa com pino do microcontrolador
Display LED de 7 segmentos:
O display LED de 7 segmentos pode ser usado para exibir dígitos e alguns caracteres. Um display de sete segmentos consiste em 7 LEDs dispostos na forma de Square ‘8’ e um único LED como caractere de ponto. Diferentes caracteres podem ser exibidos selecionando os segmentos de LED necessários. Um display de 7 sete segmentos é um display eletrônico, que exibe informações digitais de 0-9. Eles estão disponíveis no modo catodo comum e modo anodo comum. Existem linhas de estado no LED, o ânodo é fornecido ao terminal positivo e o cátodo é fornecido ao terminal negativo, então o LED acenderá.
No cátodo comum, os terminais negativos de todos os LEDs são conectados aos pinos comuns para aterrar e um determinado LED brilha quando o pino correspondente é alto. Os cátodos de todos os LEDs são conectados juntos a um único terminal e os ânodos de todos os LEDs são deixados sozinhos.
No arranjo de ânodo comum, o pino comum recebe uma lógica alta e os pinos do LED são dados baixos para exibir um número. No ânodo comum, todos os ânodos são conectados entre si e todos os cátodos são deixados sozinhos. Assim, quando dermos o primeiro sinal é alto ou 1, então só haverá inclinação na tela, se não, não haverá inclinação na tela.
Padrão de LED para exibição de dígitos usando display de 7 segmentos
Interface de display de 7 segmentos com microcontrolador 8051
Display LED Dot Matrix:
O display LED de matriz de pontos contém o grupo de LEDs como uma matriz bidimensional. Eles podem exibir diferentes tipos de personagens ou um grupo de personagens. O display matricial é fabricado em várias dimensões. O arranjo dos LEDs no padrão de matriz é feito de uma das duas maneiras: ânodo-coluna de linha catodo ou ânodo de coluna-catodo de linha. Usando este display de matriz de pontos, podemos reduzir o número de pinos necessários para controlar todos os LEDs.
Uma matriz de pontos é uma matriz bidimensional de pontos usados para representar caracteres, símbolos e mensagens. A matriz de pontos é usada em monitores. É um dispositivo de exibição usado para exibir informações em muitos dispositivos, como máquinas, relógios, indicadores de partida ferroviária, etc.
Uma matriz de pontos de LED consiste em uma matriz de LEDs que são conectados de modo que o ânodo de cada LED seja conectado na mesma coluna e o cátodo de cada LED seja conectado na mesma linha ou vice-versa. Um display de matriz de pontos de LED também pode vir com vários LEDs de cores variadas atrás de cada ponto na matriz, como vermelho, verde, azul, etc.
Aqui, cada ponto representa lentes circulares na frente dos LEDs. Isso é feito para minimizar o número de pinos necessários para acioná-los. Por exemplo, uma matriz 8X8 de LEDs precisaria de 64 pinos de E / S, um para cada pixel de LED. Ao conectar todos os ânodos de LEDs juntos em uma coluna e todos os cátodos juntos em linha, o número necessário de pinos de entrada e saída reduzido para 16. Cada LED será endereçado por seu número de linha e coluna.
Diagrama de matriz de LED 8X8 usando 16 pinos de E / S
Diagrama de matriz de LED 8X8 usando 16 pinos de E / S
Controlando a matriz de LED:
Como todos os LEDs em uma matriz compartilham seus terminais positivo e negativo em cada linha e coluna, não é possível controlar cada LED ao mesmo tempo. A matriz controlada através de cada linha muito rapidamente, acionando os pinos de coluna corretos para acender os LEDs desejados para essa linha particular. Se a troca for feita com uma taxa fixa, os humanos não podem ver a mensagem exibida, porque o olho humano não consegue detectar as imagens nos milissegundos de tempo. Assim, a exibição de uma mensagem na matriz de LED deve ser controlada, com as linhas sendo varridas sequencialmente a uma taxa superior a 40 MHz, enquanto os dados da coluna são enviados na mesma taxa exata. Esse tipo de controle pode ser feito através da interface do display de matriz de LED com o microcontrolador.
Interface do monitor de matriz de LED com o microcontrolador:
A escolha de um microcontrolador para fazer a interface com a tela de matriz de LED que deve ser controlada depende do número de pinos de entrada e saída necessários para controlar todos os LEDs na tela de matriz dada, a quantidade de corrente que cada pino pode fornecer e diminuir e a velocidade no qual o microcontrolador pode enviar sinais de controle. Com todas essas especificações, a interface pode ser feita para display de matriz de LED com um microcontrolador.
Usando 12 pinos de E / S controlando a exibição Matrix de 32 LEDs
12 pinos de E / S controlando a exibição Matrix de 32 LEDs
No diagrama acima, cada display de sete segmentos tem 8 LEDs. Portanto, o número total de LEDs é 32. Para controlar todos os 32 LEDs, são necessárias 8 linhas de informação e 4 linhas de controle, ou seja, para exibir a mensagem na matriz de 32 LEDs, são necessárias 12 linhas quando eles estão conectados em notação de matriz. Usando o microcontrolador, as instruções podem ser convertidas em sinais que ligam ou desligam as luzes na matriz. Em seguida, a mensagem necessária pode ser exibida. Ao controlar com o microcontrolador, podemos alterar as cores dos LEDs acesos em intervalos regulares.
Existem várias opções para escolher o microcontrolador e a matriz de LED. A maneira mais fácil é primeiro escolher a matriz de pontos de LED e, em seguida, selecionar um microcontrolador que precisa que os requisitos dos LEDs sejam controlados. Uma vez que essas seleções são concluídas, a maior parte está na programação para digitalizar as colunas e alimentar as linhas com os valores apropriados para que a matriz de LED exiba diferentes padrões para exibir a mensagem necessária.
Tela de cristal líquido (LCD):
A tela de cristal líquido (LCD) possui um material que une as propriedades do líquido e dos cristais. Eles têm uma faixa de temperatura dentro da qual as partículas são essencialmente tão móveis quanto poderiam ser em um líquido, no entanto, são reunidas em uma forma semelhante a um cristal.
O LCD é um dispositivo de saída muito mais informativo do que um único LED. O LCD é um display que pode mostrar facilmente os caracteres em sua tela. Eles têm algumas linhas para telas grandes. Alguns LCDs são especialmente projetados para aplicativos específicos para exibir imagens gráficas. O módulo 16 × 2 LCD (HD44780) é comumente usado. Esses módulos estão substituindo LEDs de 7 segmentos e outros LEDs de vários segmentos. O LCD pode ser facilmente conectado ao microcontrolador para exibir uma mensagem ou status do dispositivo. Pode ser operado em dois modos: modo de 4 bits e modo de 8 bits. Este LCD tem dois registros, a saber, registro de comando e registro de dados. Ele tem três linhas de seleção e 8 linhas de dados. Ao conectar as três linhas de seleção e linhas de dados com o microcontrolador, as mensagens podem ser exibidas no LCD.
Instruções de LCD definidas para controlar o display LCD usando microcontroladores
Interface de display LCD 16 × 2 com microcontrolador 8051
Na figura 3 acima, as linhas selecionadas EN, R / W, RS serão usadas para controlar o display LCD. O pino EN será usado para habilitar o display LCD para comunicação com o microcontrolador. RS será usado para seleção de registro.
Quando RS está definido, o microcontrolador enviará instruções como dados e quando RS estiver limpo, o microcontrolador enviará as instruções como comandos. Para escrever dados, RW deve ser 0 e para ler RW deve ser 1.
LC
Descrição do PIN
Interface de LCD 16 × 2 com microcontrolador:
Interface de LCD 16 × 2 com microcontrolador:Muitos dispositivos microcontrolados estão usando monitores LCD inteligentes para gerar informações visuais. Para um barramento de dados de 8 bits, o display requer uma alimentação de + 5 V mais 11 linhas de E / S. Um barramento de dados de 4 bits requer linha de alimentação, bem como 7 linhas extras. Quando o display LCD não está habilitado, as linhas de dados estão em três estados, o que significa que estão em um estado de alta impedância e isso significa que não interferem na operação do microcontrolador quando o display não é usado.
As três linhas de controle são referidas como EN, RS e RW.
- A linha de controle EN (Ativar) é usada para enviar os dados para o LCD. Uma transição de alto para baixo neste pino habilitará o módulo.
- Quando RS ou Seleção de Registro é baixo, os dados devem ser tratados como uma instrução de comando. Quando RS está alto, os dados que estão sendo enviados são exibidos na tela. Por exemplo, para exibir qualquer caractere na tela, definimos RS alto.
- Quando RW ou linha de controle de leitura / gravação está baixa, as informações no barramento de dados estão sendo gravadas no LCD. Quando RW está alto, o programa está efetivamente lendo o LCD. A linha RW sempre será baixa.
O barramento de dados é composto por 4 ou 8 linhas, dependendo do modo de operação selecionado pelo usuário. As linhas de um barramento de dados de 8 bits são referidas como DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 e DB7.
Uma aplicação típica do display LCD 16 × 2:
Nesta aplicação, seguimos um conceito do tipo CAN (Control Area Network) geralmente utilizado em automóveis, automóveis e indústrias. Como o nome indica, rede de área de controle significa que o microcontrolador está conectado em uma rede como os computadores para que possa trocar dados entre si. Aqui estamos usando 2 microcontroladores conectados em rede por um par de fios conectado aos pinos 10 e 11 (ou seja, P3.0, P3.1) da porta 3 de cada pino do microcontrolador para a transmissão e recepção de dados entre eles com a ajuda da comunicação serial RS232 usando um par de fios. Onde o primeiro microcontrolador tem interface com o teclado de matriz 4 × 3 que está conectado às portas de entrada do primeiro microcontrolador e o segundo microcontrolador tem interface com um display LCD para receber dados do primeiro microcontrolador. Um LCD que estamos usando é de 16 × 2, que pode exibir 16 caracteres em duas linhas.
Para cada programa separado do microcontrolador é escrito em C e arquivos hexadecimais são gravados no respectivo microcontrolador. Quando aplicamos energia ao circuito, o LCD exibe uma mensagem WAITING, o que significa que está aguardando alguns dados. Por exemplo, uma senha como 1234, quando 1 é pressionado no teclado, o LCD exibe 1 e quando 2 é pressionado exibe 2 e o mesmo para 3, mas quando 4 é pressionado no teclado, todos são exibidos e a comunicação de dados ocorre por meio de Rx e Tx par para fazer transistor para conduzir. Se inserirmos a senha incorreta, uma campainha soará indicando a senha incorreta.
Visores LCD gráficos:
LCDs 16X2 têm suas próprias limitações. Eles podem exibir caracteres com certas limitações. Os LCDs gráficos podem ser usados para exibir personagens e imagens personalizadas. Os LCDs gráficos são usados em muitas aplicações, como videogames, telefones celulares e elevadores como unidades de exibição. O GLCD mais comumente usado é JHD12864E. Este LCD tem um formato de exibição de 128 × 64 pontos. Esses LCDs gráficos são controladores necessários para executar suas operações internas. Esses LCDs têm esquemas de página. Os esquemas de página podem ser entendidos usando a tabela a seguir. Aqui CS significa seleção de controle.
Esquema de página para o LCD gráfico JHD12864E
O LCD de 128 × 64 implica 128 colunas e 64 linhas. As imagens serão exibidas na forma de pixels, ao contrário de LCDs e LEDs normais.
Tecnologia de display eletroluminescente
A tecnologia de display eletroluminescente é uma das técnicas mais amplamente utilizadas atualmente para soluções de display. Eles são basicamente um tipo de tela plana.
Os visores de LED e fósforo agora são populares e usam o princípio da eletroluminescência. É a propriedade em virtude da qual um semicondutor emite fótons ou quantum de energia luminosa quando fornecido com eletricidade. A eletroluminescência resulta da recombinação radioativa de elétrons e lacunas pela influência de uma carga elétrica. No LED, o material de dopagem forma a junção p-n que separa os elétrons e os buracos. Quando a corrente passa pelo LED, ocorre a recombinação de elétrons e lacunas, resultando na emissão de fótons. Mas nos visores de fósforo, o mecanismo de emissão de luz é diferente. Por influência da carga elétrica, os elétrons são acelerados levando à emissão de luz.
Princípio Básico de Operação
Um display eletroluminescente consiste em uma fina película de material fosforescente imprensada entre duas placas, uma das quais revestida com fios verticais e outra com fios horizontais. Conforme a corrente passa pelos fios, o material entre as placas começa a brilhar.
O display EL parece ser mais brilhante do que o display LED e o brilho da superfície parece o mesmo de todos os ângulos de visão. A luz do display EL não é direcional, de modo que não pode ser medida em lumens. A luz do display EL é monocromática e tem largura de banda muito estreita e é visível de longa distância. A luz EL pode ser percebida bem porque a luz é homogênea. A tensão aplicada ao dispositivo EL controla a saída de luz. Quando a tensão e a frequência aumentam, a saída de luz também aumenta proporcionalmente.
EL-LIGHT
Dentro do dispositivo EL:
Os dispositivos EL consistem em uma camada fina ou material orgânico ou inorgânico dopado com um material semicondutor. Também contém cuecas para dar cor. As substâncias típicas usadas em dispositivos EL são sulfeto de zinco dopado com cobre ou prata, diamante azul dopado com boro, arsenieto de gálio, etc. Para dar luz amarelo-laranja, o do-pant usado é uma mistura de zinco e manganês. O dispositivo EL tem dois eletrodos - Eletrodo de vidro e eletrodo traseiro. O eletrodo de vidro é o eletrodo transparente frontal que é revestido com óxido de índio ou óxido de estanho. O eletrodo traseiro é revestido com um material reflexivo. Entre o vidro e os eletrodos traseiros, o material semicondutor está presente.
Aplicação de dispositivo EL
Uma aplicação típica do dispositivo EL é a iluminação do painel, como o painel do painel automotivo. Também é utilizado em equipamentos de áudio e outros aparelhos eletrônicos com monitores. Em algumas marcas de laptops, o painel de pó de fósforo é usado como luz de fundo. É usado principalmente em computadores portáteis atualmente. A iluminação do dispositivo EL é mais superior à do LCD. Ele também é usado em iluminação de teclado, mostradores de relógio, calculadoras, telefones celulares, etc. O consumo de energia do display EL é muito baixo, por isso é uma solução ideal para economizar energia em dispositivos operados por bateria. A cor da tela EL pode ser azul, verde e branco, etc.
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