3 tipos diferentes de pantallas disponibles
Los dispositivos de visualización son los dispositivos de salida para la presentación de información en forma de texto o imagen. Un dispositivo de salida es algo que proporciona una forma de mostrar información al mundo exterior. Para mostrar la información de manera apropiada, estos dispositivos deben ser controlados por otros dispositivos externos. El control se puede realizar conectando estas pantallas con los dispositivos de control.
Los microcontroladores son útiles en la medida en que se comunican con dispositivos externos, como interruptores, teclados, pantallas, memoria e incluso otros microcontroladores. Se han desarrollado muchas técnicas de interfaz para resolver los complejos problemas de comunicación con pantallas.
Algunas pantallas solo pueden mostrar dígitos y caracteres alfanuméricos. Algunas pantallas pueden mostrar imágenes y todo tipo de personajes. Las pantallas más utilizadas junto con los microcontroladores son LED, LCD, GLCD y pantallas de 7 segmentos
Veamos detalles sobre cada tipo de pantallas disponibles
Pantalla con LED:
El diodo emisor de luz (LED) es el dispositivo más utilizado para mostrar el estado de los pines del microcontrolador. Estos dispositivos de visualización se utilizan comúnmente para la indicación de alarmas, entradas y temporizadores. Hay dos formas de conectar los LED a la unidad del microcontrolador. Esas dos formas son lógica alta activa y lógica baja activa. Lógica alta activa significa que el LED estará ENCENDIDO cuando el pin del puerto sea 1 y el LED estará APAGADO cuando el pin sea 0. Activo alto significa que el LED estará APAGADO cuando el pin del puerto sea 1 y el LED estará ENCENDIDO cuando el pin del puerto sea 0.
Conexión activa de LED bajo con pin de microcontrolador
Pantalla LED de 7 segmentos:
La pantalla LED de 7 segmentos se puede utilizar para mostrar dígitos y pocos caracteres. Una pantalla de siete segmentos consta de 7 LED dispuestos en forma de cuadrado ‘8’ y un solo LED como carácter de punto. Se pueden mostrar diferentes caracteres seleccionando los segmentos LED requeridos. Una pantalla de siete segmentos es una pantalla electrónica, que muestra información digital 0-9. Están disponibles en modo de cátodo común y modo de ánodo común. Hay líneas de estado en el LED, el ánodo se coloca en el terminal positivo y el cátodo en el terminal negativo, luego el LED se iluminará.
En cátodo común, los terminales negativos de todos los LED están conectados a los pines comunes a tierra y un LED en particular se ilumina cuando su pin correspondiente se da alto. Los cátodos de todos los LED están conectados entre sí a un solo terminal y los ánodos de todos los LED se dejan solos.
En la disposición de ánodo común, al pin común se le da una lógica alta y a los pines LED se les da un valor bajo para mostrar un número. En el ánodo común, todos los ánodos están conectados entre sí y todos los cátodos se dejan solos. Por lo tanto, cuando damos la primera señal es alta o 1, entonces solo hay una inclinación en la pantalla si no, no hay una inclinación en la pantalla.
Patrón de LED para mostrar dígitos con pantalla de 7 segmentos
Interfaz de la pantalla de 7 segmentos con el microcontrolador 8051
Pantalla LED de matriz de puntos:
La pantalla LED de matriz de puntos contiene el grupo de LED como una matriz bidimensional. Pueden mostrar diferentes tipos de personajes o un grupo de personajes. La pantalla de matriz de puntos se fabrica en varias dimensiones. La disposición de los LED en el patrón de matriz se realiza de dos formas: ánodo fila-cátodo columna o fila cátodo-columna ánodo. Al utilizar esta pantalla de matriz de puntos, podemos reducir la cantidad de pines necesarios para controlar todos los LED.
Una matriz de puntos es una matriz bidimensional de puntos que se utiliza para representar caracteres, símbolos y mensajes. La matriz de puntos se utiliza en pantallas. Es un dispositivo de visualización que se utiliza para mostrar información en muchos dispositivos como máquinas, relojes, indicadores de salida de trenes, etc.
Una matriz de puntos LED consiste en una matriz de LED que están conectados de manera que el ánodo de cada LED está conectado en la misma columna y el cátodo de cada LED está conectado en la misma fila o viceversa. Una pantalla de matriz de puntos LED también puede venir con múltiples LED de diferentes colores detrás de cada punto en la matriz como rojo, verde, azul, etc.
Aquí, cada punto representa lentes circulares frente a los LED. Esto se hace para minimizar la cantidad de pines necesarios para impulsarlos. Por ejemplo, una matriz de LED de 8X8 necesitaría 64 pines de E / S, uno para cada píxel de LED. Al conectar todos los ánodos de los LED juntos en una columna y todos los cátodos juntos en fila, el número requerido de pines de entrada y salida se reduce a 16. Cada LED será direccionado por su número de fila y columna.
Diagrama de matriz LED 8X8 con 16 pines de E / S
Diagrama de matriz LED 8X8 con 16 pines de E / S
Controlar la matriz de LED:
Dado que todos los LED en una matriz comparten sus terminales positivo y negativo en cada fila y columna, no es posible controlar cada LED al mismo tiempo. La matriz controlaba cada fila muy rápidamente activando los pines de columna correctos para encender los LED deseados para esa fila en particular. Si la conmutación se realiza con una frecuencia fija, los humanos no pueden ver el mensaje que se muestra, porque el ojo humano no puede detectar las imágenes en milisegundos. Por lo tanto, la visualización de un mensaje en una matriz de LED debe controlarse, con las filas escaneadas secuencialmente a una velocidad superior a 40 MHz mientras se envían los datos de la columna exactamente a la misma velocidad. Este tipo de control se puede realizar mediante la interfaz de la pantalla de matriz LED con el microcontrolador.
Interfaz de la pantalla de matriz de LED con el microcontrolador:
La elección de un microcontrolador para interactuar con la pantalla de matriz de LED que se va a controlar depende del número de pines de entrada y salida necesarios para controlar todos los LED en la pantalla de matriz dada, la cantidad de corriente que cada pin puede generar y bajar y la velocidad en el que el microcontrolador puede enviar señales de control. Con todas estas especificaciones, se puede realizar una interfaz para una pantalla de matriz LED con un microcontrolador.
Usando 12 pines de E / S que controlan la pantalla de matriz de 32 LED
12 pines de E / S que controlan la pantalla de matriz de 32 LED
En el diagrama anterior, cada pantalla de siete segmentos tiene 8 LED. Por lo tanto, el número total de LED es 32. Para controlar todos los 32 LED se necesitan 8 líneas de información y 4 líneas de control, es decir, para mostrar el mensaje en la matriz de 32 LED, se necesitan 12 líneas cuando están conectados en notación matricial. El uso de las instrucciones del microcontrolador se puede convertir en señales que encienden o apagan las luces en la matriz. Entonces se puede mostrar el mensaje requerido. Al controlar con el microcontrolador, podemos cambiar qué LED de color se encienden a intervalos regulares.
Hay varias opciones para elegir microcontrolador y matriz LED. La forma más sencilla es elegir primero la matriz de puntos LED y luego seleccionar un microcontrolador que necesite controlar los requisitos de los LED. Una vez que se completan estas selecciones, una parte importante reside en la programación para escanear las columnas y alimentar las filas con los valores apropiados para que la matriz de LED muestre diferentes patrones para mostrar el mensaje requerido.
Pantalla de cristal líquido (LCD):
La pantalla de cristal líquido (LCD) tiene un material que une las propiedades de los líquidos y los cristales. Tienen un rango de temperatura dentro del cual las partículas son esencialmente tan móviles como podrían serlo en un líquido, sin embargo, se agrupan en un orden similar a un cristal.
La pantalla LCD es un dispositivo de salida mucho más informativo que un solo LED. La pantalla LCD es una pantalla que puede mostrar fácilmente caracteres en su pantalla. Tienen un par de líneas para pantallas grandes. Algunas pantallas LCD están diseñadas especialmente para aplicaciones específicas para mostrar imágenes gráficas. El módulo LCD 16 × 2 (HD44780) se utiliza comúnmente. Estos módulos están reemplazando los LED de 7 segmentos y otros LED de múltiples segmentos. La pantalla LCD se puede conectar fácilmente con el microcontrolador para mostrar un mensaje o el estado del dispositivo. Se puede operar en dos modos: modo de 4 bits y modo de 8 bits. Esta pantalla LCD tiene dos registros, a saber, el registro de comando y el registro de datos. Tiene tres líneas de selección y 8 líneas de datos. Al conectar las tres líneas de selección y líneas de datos con el microcontrolador, los mensajes se pueden mostrar en la pantalla LCD.
Conjunto de instrucciones LCD para controlar la pantalla LCD mediante microcontroladores
Interfaz de pantalla LCD 16 × 2 con microcontrolador 8051
En la figura anterior, 3 líneas seleccionadas EN, R / W, RS se utilizarán para controlar la pantalla LCD. El pin EN se utilizará para habilitar la pantalla LCD para comunicarse con el microcontrolador. Se utilizará RS para la selección de registros.
Cuando RS está configurado, el microcontrolador enviará instrucciones como datos y cuando RS esté despejado, el microcontrolador enviará las instrucciones como comandos. Para escribir datos, RW debe ser 0 y para leer RW debe ser 1.
LC
Descripción PIN
Interfaz LCD 16 × 2 con microcontrolador:
Muchos dispositivos de microcontroladores utilizan pantallas LCD inteligentes para generar información visual. Para un bus de datos de 8 bits, la pantalla requiere un suministro de +5 V más 11 líneas de E / S. Un bus de datos de 4 bits requiere una línea de alimentación y 7 líneas adicionales. Cuando la pantalla LCD no está habilitada, las líneas de datos tienen tres estados, lo que significa que están en un estado de alta impedancia y esto significa que no interfieren con el funcionamiento del microcontrolador cuando no se usa la pantalla.
Las tres líneas de control se denominan EN, RS y RW.
La línea de control EN (Habilitar) se utiliza para enviar los datos a la pantalla LCD. Una transición de alto a bajo en este pin habilitará el módulo.
Cuando RS o Register Select es bajo, los datos deben tratarse como una instrucción de comando. Cuando RS es alto, los datos que se envían se muestran en la pantalla. Por ejemplo, para mostrar cualquier carácter en la pantalla, establecemos RS alto.
Cuando la línea de control de lectura / escritura o RW es baja, la información del bus de datos se escribe en la pantalla LCD. Cuando RW es alto, el programa lee efectivamente la pantalla LCD. La línea RW siempre será baja.
El bus de datos consta de 4 u 8 líneas; depende del modo de funcionamiento seleccionado por el usuario. Las líneas de un bus de datos de 8 bits se denominan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 y DB7.
Una aplicación típica de la pantalla LCD de 16 × 2:
En esta aplicación, seguimos un concepto similar a CAN (Control Area Network) generalmente utilizado en automóviles, automóviles e industrias. Como su nombre lo indica, red de área de control significa que el microcontrolador está conectado en forma de red como computadoras para que pueda intercambiar datos entre ellos. Aquí estamos usando 2 microcontroladores conectados en red por un par de cables conectados a los pines 10 y 11 (es decir, P3.0, P3.1) del puerto 3 de cada pines del microcontrolador para la transmisión y recepción de datos entre ellos con la ayuda de la comunicación serial RS232 usando un par de cables. Donde el primer microcontrolador está interconectado a un teclado de matriz de 4 × 3 que está conectado a los puertos de entrada del primer microcontrolador y el segundo microcontrolador está interconectado a una pantalla LCD para recibir datos del primer microcontrolador.
Para cada microcontrolador, se escribe un programa separado en C y los archivos hexadecimales se graban en el microcontrolador respectivo. Cuando aplicamos energía al circuito, la pantalla LCD muestra un mensaje ESPERANDO, lo que significa que está esperando algunos datos. Por ejemplo, una contraseña como 1234, cuando se presiona 1 desde el teclado, la pantalla LCD muestra 1 y cuando se presiona 2 muestra 2 y lo mismo para 3, pero cuando se presiona 4 desde el teclado, se muestran todos y la comunicación de datos se realiza a través de Rx y Tx par para hacer que el transistor conduzca. Si ingresamos una contraseña incorrecta, sonará un timbre que indicará la contraseña incorrecta.
Pantallas LCD gráficas:
Las pantallas LCD de 16X2 tienen sus propias limitaciones. Pueden mostrar caracteres de ciertas limitaciones. Las pantallas LCD gráficas se pueden utilizar para mostrar caracteres e imágenes personalizados. Las pantallas LCD gráficas se utilizan en muchas aplicaciones como videojuegos, teléfonos móviles y ascensores como unidades de visualización. El GLCD más utilizado es JHD12864E. Esta pantalla LCD tiene un formato de visualización de 128 × 64 puntos. Estos LCD gráficos son controladores necesarios para ejecutar sus operaciones internas. Estos LCD tienen esquemas de páginas. Los esquemas de página se pueden entender utilizando la siguiente tabla. Aquí CS significa selección de control.
Esquema de página para el LCD gráfico JHD12864E
La pantalla LCD de 128 × 64 implica 128 columnas y 64 filas. Las imágenes se mostrarán en forma de píxeles a diferencia de las pantallas LCD y LED normales.
Tecnología de pantalla electroluminiscente
La tecnología de pantalla electroluminiscente es una de las técnicas más utilizadas en estos días para soluciones de pantalla. Básicamente son un tipo de pantalla plana.
Las pantallas LED y de fósforo ahora son populares y utilizan el principio de electroluminiscencia. Es la propiedad en virtud de la cual un semiconductor emite fotones o cuanto de energía luminosa cuando se le suministra electricidad. La electroluminiscencia resulta de la recombinación radiactiva de electrones y huecos por la influencia de una carga eléctrica. En el LED, el material dopante forma la unión pn que separa los electrones y los huecos. Cuando la corriente pasa a través del LED, se produce la recombinación de electrones y huecos que da como resultado la emisión de fotones. Pero en las pantallas de fósforo, el mecanismo de emisión de luz es diferente. Por la influencia de la carga eléctrica, los electrones se aceleran dando lugar a la emisión de luz.
Principio básico de funcionamiento
Una pantalla electroluminiscente consiste en una película delgada de material fosforescente intercalada entre dos placas, una de las cuales está cubierta con alambres verticales y otra con alambre horizontal. A medida que la corriente pasa a través de los cables, el material entre las placas comienza a brillar.
La pantalla EL parece ser más brillante que la pantalla LED y el brillo de la superficie parece ser el mismo desde todos los ángulos de visión. La luz de la pantalla EL no es direccional, por lo que no se puede medir en lúmenes. La luz de la pantalla EL es monocromática y tiene un ancho de banda muy estrecho y es visible desde una gran distancia. La luz EL se percibe bien ya que la luz es homogénea. El voltaje aplicado al dispositivo EL controla la salida de luz. Cuando el voltaje y la frecuencia aumentan, la salida de luz también aumentará proporcionalmente.
EL-LIGHT
Dentro del dispositivo EL:
Los dispositivos EL constan de una capa delgada o de un material orgánico o inorgánico dopado con un material semiconductor. También contiene do-pants para dar color. Las sustancias típicas que se utilizan en los dispositivos EL son sulfuro de zinc dopado con cobre o plata, diamante azul dopado con boro, arseniuro de galio, etc. Para dar luz amarillo-naranja, el do-pant utilizado es una mezcla de zinc y manganeso. El dispositivo EL tiene dos electrodos: Electrodo de vidrio y electrodo trasero. El electrodo de vidrio es el electrodo transparente frontal que está recubierto con óxido de indio u óxido de estaño. El electrodo trasero está recubierto con un material reflectante. Entre el vidrio y los electrodos traseros, está presente el material semiconductor.
Aplicación del dispositivo EL
Una aplicación típica del dispositivo EL es la iluminación del panel como el panel del tablero de instrumentos de un automóvil. También se utiliza en equipos de audio y otros aparatos electrónicos que tienen pantallas. En algunas marcas de computadoras portátiles, el panel de fósforo en polvo se utiliza como luz de fondo. Se usa principalmente en computadoras portátiles en estos días. La iluminación del dispositivo EL es más superior a la del LCD. También se utiliza en iluminación de teclados, diales de reloj, calculadoras, teléfonos móviles, etc. El consumo de energía de la pantalla EL es muy bajo, por lo que es una solución ideal para ahorrar energía en dispositivos que funcionan con batería. El color de la pantalla EL puede ser azul, verde y blanco, etc.