3 tipos diferentes de pantallas disponibles
Los dispositivos de visualización son los dispositivos de salida para presentar 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 forma adecuada, estos dispositivos deben estar controlados por otros dispositivos externos. El control se puede realizar conectando estas pantallas a los dispositivos de control.
Los microcontroladores son útiles porque 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 números y caracteres alfanuméricos. Algunas pantallas pueden mostrar imágenes y todo tipo de caracteres. Las pantallas más comunes utilizadas con microcontroladores son LED, LCD, GLCD y pantallas de 7 segmentos.
Veamos los detalles de cada tipo de pantallas disponibles
Visualización mediante 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 indicar alarmas, entradas y temporizadores. Hay dos formas de conectar los LED a la unidad del microcontrolador. Estos dos canales son lógica activa alta y lógica activa baja. Lógica activa alta 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 puerto pin es 0
Pantalla LED de 7 segmentos:
La pantalla LED de 7 segmentos se puede utilizar para mostrar números y algunos caracteres. Una pantalla de siete segmentos consta de 7 LED dispuestos como un cuadrado de '8' y un solo LED como un punto. Se pueden mostrar diferentes caracteres seleccionando los segmentos de LED requeridos. Una pantalla de 7 segmentos es una pantalla electrónica que muestra información numérica del 0 al 9. Están disponibles en modo de cátodo común y modo de ánodo común. Hay líneas de estado en el LED, el ánodo se entrega al terminal positivo y el cátodo se entrega al terminal negativo, luego el LED se enciende.
En el cátodo común, los terminales negativos de todos los LED están conectados a los pines comunes a tierra, y un LED en particular se enciende cuando su pin correspondiente está alto. Los cátodos de todos los LED se conectan juntos a un solo terminal y los ánodos de todos los LED se dejan solos.
En la disposición de ánodo común, el pin común recibe un valor lógico alto y los pines LED reciben 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. Entonces, cuando damos la primera señal es alta o 1, entonces solo hay una pantalla pobre; de lo contrario, no hay una pantalla pobre.
Pantalla LED de matriz de puntos:
La pantalla LED de matriz de puntos contiene el grupo de LED en forma de matriz bidimensional. Pueden mostrar diferentes tipos de caracteres o un grupo de caracteres. La pantalla de matriz de puntos se fabrica en diferentes tamaños. La disposición de los LED en el patrón de matriz se realiza de dos formas: cátodo ánodo-columna en fila o ánodo cátodo-columna en fila. Al usar 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 las pantallas. Es un dispositivo de visualización que se utiliza para mostrar información en muchos dispositivos, como maquinaria, relojes, indicadores de salida de trenes, etc.
Una matriz de puntos LED consta de 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 tener varios LED de diferentes colores detrás de cada punto de 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 requeriría 64 pines de E/S, uno para cada píxel de LED. Al conectar todos los ánodos de los LED en una columna y todos los cátodos en una fila, el número requerido de pines de entrada y salida se reduce a 16. Cada LED se direccionará por su número de fila y columna.
Diagrama de la matriz LED 8X8 usando 16 pines de E/S
Control de matriz LED:
Dado que todos los LED de una matriz comparten sus terminales positivo y negativo en cada fila y columna, no es posible controlar todos los LED al mismo tiempo. La matriz controló muy rápidamente cada fila activando los pines de columna correctos para encender los LED deseados para esa fila en particular. Si el cambio se realiza con una tasa fija, los humanos no pueden ver el mensaje que se muestra, porque el ojo humano no puede detectar imágenes en milisegundos. Así, se debe controlar la visualización de un mensaje en la matriz de LED, escaneando las filas secuencialmente a una frecuencia superior a 40 MHz mientras se envían los datos de la columna exactamente a la misma frecuencia. Este tipo de control se puede realizar conectando la pantalla de matriz de LED con el microcontrolador.
Interfaz de la pantalla de matriz LED con el microcontrolador:
La elección de un microcontrolador para interactuar con la pantalla de matriz de LED que se va a controlar depende de la cantidad de pines de entrada y salida necesarios para controlar todos los LED de la pantalla de matriz dada, la cantidad de corriente que cada pin puede generar y absorber y velocidad. a la que el microcontrolador puede enviar señales de control. Con todas estas especificaciones, se puede realizar una interfaz para la pantalla de matriz LED con un microcontrolador.
Uso de 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 los 32 LED, se requieren 8 líneas de información y 4 líneas de control, es decir, para mostrar un mensaje en la matriz de 32 LED, se necesitan 12 líneas cuando se conectan en notación de matriz. El uso de instrucciones del microcontrolador se puede convertir en señales que encienden o apagan las luces de la matriz. Entonces se puede mostrar el mensaje requerido. Al controlar con el microcontrolador, podemos cambiar el color de los LED encendidos a intervalos regulares.
Hay varias opciones para elegir el microcontrolador y la matriz LED. La forma más fácil 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 es la programación para barrer las columnas y alimentar las filas. con los valores apropiados para que la matriz LED muestre diferentes patrones para mostrar el mensaje requerido.
Pantalla de cristal líquido (LCD):
La pantalla de cristal líquido (LCD) tiene un material que combina las propiedades del líquido y el cristal. Tienen un rango de temperatura en el que las partículas son esencialmente tan móviles como podrían serlo en un líquido, pero están empaquetadas juntas en una forma cristalina ordenada.
La pantalla LCD es un dispositivo de salida mucho más informativo que un solo LED. LCD es una pantalla que puede mostrar fácilmente caracteres en su pantalla. Tienen algunas líneas en pantallas grandes. Algunas pantallas LCD están especialmente diseñadas para aplicaciones específicas para mostrar imágenes gráficas. El módulo LCD de 16 × 2 (HD44780) se usa comúnmente. Estos módulos reemplazan los LED de 7 segmentos y otros LED de varios segmentos. La pantalla LCD se puede interconectar fácilmente con un microcontrolador para mostrar un mensaje o el estado del dispositivo. Puede funcionar 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 las líneas de datos con el microcontrolador, los mensajes se pueden mostrar en la pantalla LCD.
En la figura anterior, se utilizarán 3 líneas seleccionadas EN, R/W, RS para controlar la pantalla LCD. El pin EN se utilizará para permitir que la pantalla LCD se comunique con el microcontrolador. RS se utilizará para la selección de registros.
Cuando RS está configurado, el microcontrolador enviará instrucciones como datos y cuando RS esté libre, el microcontrolador enviará las instrucciones como comandos. Para escribir datos, RW debe ser 0 y para leer, RW debe ser 1.
PIN Descripción
Interfaz LCD 16×2 con microcontrolador:
Muchos dispositivos de microcontroladores usan pantallas LCD inteligentes para producir 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 son de tres estados, lo que significa que están en un estado de alta impedancia y eso 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 datos a la pantalla LCD. Una transición de alto a bajo en este pin activará el módulo.
- Cuando RS o Register Select es bajo, los datos deben tratarse como una instrucción de comando. Cuando RS es alto, los datos enviados se muestran en la pantalla. Por ejemplo, para mostrar cualquier carácter en la pantalla, configuramos RS alto.
- Cuando RW o la línea de control de lectura/escritura está baja, la información del bus de datos se escribe en la pantalla LCD. Cuando RW es alto, el programa realmente lee la pantalla LCD. La línea RW siempre estará baja.
El bus de datos consta de 4 u 8 líneas; depende del modo de funcionamiento seleccionado por el usuario. Las filas de un bus de datos de 8 bits se denominan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 y DB7.
Una aplicación típica de 16×2 LCD:
En esta aplicación se sigue un concepto tipo CAN (Control Area Network) generalmente utilizado en automóviles, automóviles e industrias. Como sugiere el nombre, la creación de redes de área de control significa que el microcontrolador está conectado en una red como las computadoras para que pueda intercambiar datos entre ellas. 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 pin del microcontrolador para transmitir y recibir datos entre ellos con la ayuda de la comunicación serial RS232 utilizando un par de cables. Donde el primer microcontrolador está interconectado con un teclado de matriz de 4x3 que está conectado a los puertos de entrada del primer microcontrolador y el segundo microcontrolador está interconectado con una pantalla LCD para recibir datos del primer microcontrolador. Una pantalla LCD que usamos es 16 × 2 que puede mostrar 16 caracteres en dos líneas.
Para cada microcontrolador, se escribe un programa separado en C y los archivos hexadecimales se graban en el microcontrolador respectivo. Cuando encendemos el circuito, la pantalla LCD muestra un mensaje EN ESPERA, lo que significa que está esperando 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 Par Tx para hacer que el transistor sea conducido. Si ingresamos una contraseña incorrecta, sonará un pitido indicando la contraseña incorrecta.
Pantallas LCD gráficas:
Las pantallas LCD 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 encuentran uso 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 realizar sus operaciones internas. Estas pantallas LCD tienen diseños de página. Los esquemas de página se pueden entender usando la siguiente tabla. Aquí, CS significa selección de control.
La pantalla LCD de 128 × 64 incluye 128 columnas y 64 filas. Las imágenes se mostrarán como píxeles a diferencia de las pantallas LCD y LED normales.
Tecnología de visualización electroluminiscente
La tecnología de visualización electroluminiscente es una de las técnicas más utilizadas para soluciones de visualización en la actualidad. Es básicamente 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 un cuanto de energía luminosa cuando se le alimenta con electricidad. La electroluminiscencia resulta de la recombinación radiactiva de electrones y huecos bajo 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 una recombinación de electrones y huecos, lo que da como resultado la emisión de fotones. Pero en las pantallas de fósforo, el mecanismo de emisión de luz es diferente. Bajo la influencia de la carga eléctrica, los electrones se aceleran dando lugar a la emisión de luz.
Principio de funcionamiento básico
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 la otra con alambres horizontales. 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 lejos. La luz EL se percibe bien porque la luz es homogénea. El voltaje aplicado al dispositivo EL controla la salida de luz. A medida que aumentan el voltaje y la frecuencia, la salida de luz también aumenta proporcionalmente.
Dentro del dispositivo EL:
Los dispositivos EL están hechos de una película delgada o de un material orgánico o inorgánico dopado con un material semiconductor. También contiene do-pants para dar color. Las sustancias típicas utilizadas en los dispositivos EL son sulfuro de zinc dopado con cobre o plata, diamante azul dopado con boro, arseniuro de galio, etc. Para dar una luz amarillo-naranja, el dopante utilizado es una mezcla de zinc y manganeso. Electrodo de vidrio y contraelectrodo. El electrodo de vidrio es el electrodo frontal transparente que está recubierto con óxido de indio u óxido de estaño. El electrodo trasero está cubierto 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 de paneles, como el salpicadero de un automóvil. También se utiliza en equipos de audio y otros aparatos electrónicos con pantallas. En algunas marcas de portátiles, el panel de fósforo en polvo se utiliza como luz de fondo. Se utiliza principalmente en las computadoras portátiles en estos días. La iluminación del dispositivo EL es más alta que la de la pantalla LCD. También se utiliza en la iluminación de teclados, carátulas de relojes, calculadoras, teléfonos móviles, etc. El consumo de energía de la pantalla EL es muy bajo, lo que la convierte en una solución ideal para ahorrar energía en dispositivos que funcionan con baterías. El color de la pantalla EL puede ser azul, verde y blanco, etc.
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