利用可能な3種類のディスプレイ

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ディスプレイデバイスは、テキストまたは画像形式で情報を表示するための出力デバイスです。出力デバイスは、情報を外の世界に表示する方法を提供するものです。適切な方法で情報を表示するには、これらのデバイスを他の外部デバイスで制御する必要があります。制御は、これらのディスプレイを制御デバイスとインターフェースすることによって行うことができます。

マイクロコントローラーは、スイッチ、キーパッド、ディスプレイ、メモリ、さらには他のマイクロコントローラーなどの外部デバイスと通信する範囲で役立ちます。ディスプレイと通信するための複雑な問題を解決するために、多くのインターフェース技術が開発されてきました。




一部のディスプレイでは、数字と英数字のみを表示できます。一部のディスプレイには、画像とすべてのタイプの文字を表示できます。マイクロコントローラーとともに最も一般的に使用されるディスプレイは、LED、LCD、GLCD、および7セグメントディスプレイです。

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LEDを使用したディスプレイ:



発光ダイオード(LED)は、マイクロコントローラーのピンの状態を表示するために最も一般的に使用されるデバイスです。これらの表示装置は、通常、アラーム、入力、およびタイマーの表示に使用されます。 LEDをマイクロコントローラユニットに接続する方法は2つあります。これらの2つの方法は、アクティブハイロジックとアクティブローロジックです。アクティブハイロジックは、ポートピンが1のときにLEDがオンになり、ピンが0のときにLEDがオフになることを意味します。アクティブハイは、ポートピンが1のときにLEDがオフになり、ポートピンが0のときにLEDがオンになることを意味します。

マイクロコントローラピンとのアクティブローLED接続

マイクロコントローラピンとのアクティブローLED接続

7セグメントLEDディスプレイ:

7セグメントLEDディスプレイは、数字と数文字の表示に使用できます。 7セグメントディスプレイは、正方形の「8」の形で配置された7つのLEDと、ドット文字としての1つのLEDで構成されています。必要なLEDセグメントを選択することにより、さまざまな文字を表示できます。 7 7セグメントディスプレイは、0〜9個のデジタル情報を表示する電子ディスプレイです。それらは、コモンカソードモードとコモンアノードモードで利用できます。 LEDには状態線があり、アノードはプラス端子に、カソードはマイナス端子に与えられ、LEDが点灯します。


共通カソードでは、すべてのLEDの負端子が共通ピンに接続されてグランドに接続され、対応するピンがハイになると特定のLEDが点灯します。すべてのLEDのカソードは1つの端子に接続され、すべてのLEDのアノードはそのままになっています。

共通アノード構成では、共通ピンには高いロジックが与えられ、LEDピンには低いロジックが与えられて数値が表示されます。共通のアノードでは、すべてのアノードが互いに接続され、すべてのカソードがそのままになります。したがって、最初の信号がハイまたは1の場合、ディスプレイにリーンがない場合は、ディスプレイにリーンのみがあります。

7セグメントディスプレイを使用して数字を表示するためのLEDパターン

7セグメントディスプレイを使用して数字を表示するためのLEDパターン

7セグメントディスプレイと8051マイクロコントローラーのインターフェース

7セグメントディスプレイと8051マイクロコントローラーのインターフェース

ドットマトリックスLEDディスプレイ:

ドットマトリックスLEDディスプレイには、LEDのグループが2次元配列として含まれています。さまざまなタイプの文字または文字のグループを表示できます。ドットマトリックスディスプレイは、さまざまな寸法で製造されています。マトリックスパターンでのLEDの配置は、行アノード-カラムカソードまたは行カソード-カラムアノードの2つの方法のいずれかで行われます。このドットマトリックスディスプレイを使用することにより、すべてのLEDを制御するために必要なピンの数を減らすことができます。

ドットマトリックスは、文字、記号、メッセージを表すために使用されるドットの2次元配列です。ドットマトリックスはディスプレイで使用されます。これは、機械、時計、鉄道の出発インジケーターなど、多くのデバイスで情報を表示するために使用される表示デバイスです。

LEDドットマトリックスは、各LEDのアノードが同じ列に接続され、各LEDのカソードが同じ行に接続されるように接続されたLEDのアレイで構成されます。 LEDドットマトリックスディスプレイには、赤、緑、青など、マトリックス内の各ドットの後ろにさまざまな色の複数のLEDを取り付けることもできます。

ここで、各ドットはLEDの前にある円形レンズを表しています。これは、それらを駆動するために必要なピンの数を最小限に抑えるために行われます。たとえば、LEDの8X8マトリックスには、LEDピクセルごとに1つずつ、64個のI / Oピンが必要です。 LEDのすべてのアノードを1列に、すべてのカソードを1列に接続することにより、必要な入力ピンと出力ピンの数が16に減ります。各LEDは、その行と列の番号でアドレス指定されます。

16個のI / Oピンを使用した8X8LEDマトリックスの図

16個のI / Oピンを使用した8X8LEDマトリックスの図

16個のI / Oピンを使用した8X8LEDマトリックスの図

LEDマトリックスの制御:

マトリックス内のすべてのLEDは、各行と列で正と負の端子を共有しているため、各LEDを同時に制御することはできません。マトリックスは、正しい列ピンをトリガーしてその特定の行に必要なLEDを点灯させることにより、各行を非常に迅速に制御します。切り替えが固定レートで行われると、人間の目はミリ秒単位で画像を検出できないため、表示されているメッセージを人間は見ることができません。したがって、LEDマトリックスへのメッセージの表示を制御する必要があります。行は、40 MHzを超えるレートで順次スキャンされ、列データはまったく同じレートで送信されます。この種の制御は、LEDマトリックスディスプレイをマイクロコントローラーに接続することで実行できます。

LEDマトリックスディスプレイとマイクロコントローラーのインターフェース:

制御されるLEDマトリックスディスプレイとインターフェイスするマイクロコントローラーの選択は、特定のマトリックスディスプレイ内のすべてのLEDを制御するために必要な入力ピンと出力ピンの数、各ピンがソースおよびシンクできる電流の量、および速度によって異なります。マイクロコントローラが制御信号を送信できる場所。これらすべての仕様により、マイクロコントローラーを使用したLEDマトリックスディスプレイのインターフェースを行うことができます。

32個のLEDのマトリックス表示を制御する12個のI / Oピンを使用

32個のLEDのマトリックス表示を制御する12個のI / Oピン

32個のLEDのマトリックス表示を制御する12個のI / Oピン

上の図では、7セグメントディスプレイごとに8つのLEDがあります。したがって、LEDの総数は32です。32個のLEDすべてを制御するには、8本の情報ラインと4本の制御ラインが必要です。つまり、32個のLEDのマトリックスにメッセージを表示するには、マトリックス表記で接続する場合に12本のラインが必要です。マイクロコントローラーの命令を使用して、マトリックス内のライトをオンまたはオフにする信号に変換できます。次に、必要なメッセージを表示できます。マイクロコントローラで制御することにより、どの色のLEDが一定の間隔で点灯するかを変更できます。

マイクロコントローラとLEDマトリックスを選択するためのいくつかのオプションがあります。最も簡単な方法は、最初にLEDドットマトリックスを選択し、次にLEDの要件を制御する必要があるマイクロコントローラーを選択することです。これらの選択が完了すると、主要な部分は、列をスキャンし、行にLEDマトリックスの適切な値を供給して、必要なメッセージを表示するためのさまざまなパターンを表示するプログラミングにあります。

液晶ディスプレイ(LCD):

液晶ディスプレイ(LCD)には、液晶と結晶の両方の特性を結合する材料があります。それらは、粒子が液体中と同じくらい本質的に可動性である温度範囲を持っていますが、結晶に似た秩序の形で一緒に集められます。

LCDは、単一のLEDよりもはるかに有益な出力デバイスです。 LCDは、画面に文字を簡単に表示できるディスプレイです。大型ディスプレイには数行あります。一部のLCDは、グラフィックイメージを表示する特定のアプリケーション用に特別に設計されています。 16×2LCD(HD44780)モジュールが一般的に使用されます。これらのモジュールは、7セグメントおよびその他のマルチセグメントLEDに取って代わります。 LCDは、マイクロコントローラーと簡単に接続して、デバイスのメッセージやステータスを表示できます。 4ビットモードと8ビットモードの2つのモードで動作します。このLCDには、コマンドレジスタとデータレジスタの2つのレジスタがあります。 3つの選択ラインと8つのデータラインがあります。 3本の選択ラインとデータラインをマイクロコントローラに接続することにより、メッセージをLCDに表示することができます。

マイクロコントローラを使用してLCDディスプレイを制御するために設定されたLCD命令

マイクロコントローラを使用してLCDディスプレイを制御するために設定されたLCD命令

16x2LCDディスプレイと8051マイクロコントローラーのインターフェース

16×2LCDディスプレイと8051マイクロコントローラーのインターフェース

上の図では、3つの選択されたラインEN、R / W、RSがLCDディスプレイの制御に使用されます。 ENピンは、マイクロコントローラと通信するためのLCDディスプレイを有効にするために使用されます。 RSはレジスタの選択に使用されます。

RSが設定されている場合、マイクロコントローラーは命令をデータとして送信し、RSがクリアされている場合、マイクロコントローラーは命令をコマンドとして送信します。データの書き込みの場合、RWは0であり、読み取りの場合、RWは1である必要があります。

LC

LC

PINの説明

LCD16×2LCDとマイクロコントローラーのインターフェース:

多くのマイクロコントローラーデバイスは、スマートLCDディスプレイを使用して視覚情報を出力しています。 8ビットデータバスの場合、ディスプレイには+ 5V電源と11本のI / Oラインが必要です。 4ビットのデータバスには、電源ラインと7本の追加ラインが必要です。 LCDディスプレイが有効になっていない場合、データラインはトライステートになります。つまり、データラインは高インピーダンスの状態にあり、ディスプレイを使用しない場合でもマイクロコントローラーの動作に干渉しません。

3つの制御ラインは、EN、RS、およびRWと呼ばれます。

  • EN(有効)制御ラインは、データをLCDに送信するために使用されます。このピンでのハイからローへの遷移により、モジュールが有効になります。
  • RSまたはレジスタ選択がローの場合、データはコマンド命令として扱われます。 RSがハイの場合、送信中のデータが画面に表示されます。たとえば、画面に任意の文字を表示するには、RSを高く設定します。
  • RWまたは読み取り/書き込み制御ラインがローの場合、データバス上の情報はLCDに書き込まれています。 RWが高い場合、プログラムはLCDを効果的に読み取っています。 RWラインは常にローになります。

データバスは、ユーザーが選択した動作モードに応じて、4本または8本のラインで構成されます。 8ビットデータバスのラインは、DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、およびDB7と呼ばれます。

LCD Cir

16×2LCDディスプレイの典型的なアプリケーション:

このアプリケーションでは、自動車、自動車、および業界で一般的に使用されているCAN(Control Area Network)のような概念に従います。名前が示すように、制御領域ネットワークとは、マイクロコントローラーがコンピューターのようにネットワーク方式で接続され、相互にデータを交換できることを意味します。ここでは、各マイクロコントローラーピンのポート3のピン10と11(つまり、P3.0、P3.1)に接続されたワイヤーのペアによってネットワーク方式で接続された2つのマイクロコントローラーを使用して、それらの間でデータを送受信します。ワイヤーのペアを使用したRS232シリアル通信の助け。ここで、第1のマイクロコントローラは、第1のマイクロコントローラの入力ポートに接続された4×3マトリックスキーパッドに接続され、第2のマイクロコントローラは、第1のマイクロコントローラからデータを受信するために液晶ディスプレイに接続される。使用しているLCDは16×2で、16文字を2行で表示できます。

マイクロコントローラーごとに個別のプログラムがCで書き込まれ、その16進ファイルがそれぞれのマイクロコントローラーに書き込まれます。回路に電力を供給すると、LCDにWAITINGというメッセージが表示されます。これは、データを待機していることを意味します。たとえば、1234のパスワードの場合、キーボードから1を押すとLCDに1が表示され、2を押すと2と同じように表示されますが、キーボードから4を押すとすべて表示され、データ通信はRxとTxを介して行われます。トランジスタを導通させるためのペア。間違ったパスワードを入力すると、ブザーが鳴り、間違ったパスワードを示します。

LCD Cr

グラフィカルLCDディスプレイ:

16X2LCDには独自の制限があります。特定の制限のある文字を表示できます。グラフィカルLCDを使用して、カスタマイズされた文字や画像を表示できます。グラフィカルLCDは、ビデオゲーム、携帯電話、リフトなどの多くのアプリケーションでディスプレイユニットとして使用されています。最も一般的に使用されるGLCDはJHD12864Eです。このLCDの表示フォーマットは128×64ドットです。これらのグラフィカルLCDは、内部操作を実行するために必要なコントローラーです。これらのLCDにはページスキームがあります。ページスキームは、次の表を使用して理解できます。ここで、CSはコントロールセレクトの略です。

グラフィカルLCDJHD12864Eのページスキーム

グラフィカルLCDJHD12864Eのページスキーム

128×64LCDは、128列と64行を意味します。通常のLCDやLEDとは異なり、画像はピクセル形式で表示されます。

エレクトロルミネセントディスプレイ技術

エレクトロルミネセントディスプレイ技術は、ディスプレイソリューションに最近最も広く使用されている技術の1つです。基本的にはフラットパネルディスプレイの一種です。

エレクトロルミネッセンスの原理を使用するLEDおよび蛍光体ディスプレイが現在人気があります。これは、半導体が電気を供給されたときに光子または光エネルギーの量子を放出するという特性です。エレクトロルミネッセンスは、電荷の影響による電子と正孔の放射性再結合から生じます。 LEDでは、ドーピング材料がp-n接合を形成し、電子と正孔を分離します。電流がLEDを通過すると、電子と正孔の再結合が起こり、光子が放出されます。しかし、蛍光体ディスプレイでは、発光のメカニズムが異なります。電荷の影響で電子が加速され、発光します。

動作原理の基本

エレクトロルミネセントディスプレイは、2つのプレートの間に挟まれたリン光材料の薄膜で構成され、一方は垂直ワイヤでコーティングされ、もう一方は水平ワイヤでコーティングされています。電流がワイヤーを通過すると、プレート間の材料が光り始めます。

ELディスプレイはLEDディスプレイよりも明るく見え、表面の明るさはすべての角度から同じように見えます。 ELディスプレイからの光は指向性がないため、ルーメンで測定することはできません。 ELディスプレイからの光は単色であり、帯域幅が非常に狭く、長距離から見ることができます。 EL光は均一であるため、よく認識できます。 ELデバイスに印加される電圧が光出力を制御します。電圧と周波数が増加すると、光出力も比例して増加します。

EL-LIGHT

EL-LIGHT

ELデバイスの内部:

ELデバイスは、半導体材料がドープされた有機または無機の薄層または材料で構成されています。色を付けるためのドパンツも含まれています。 ELデバイスで使用される代表的な物質は、銅または銀をドープした硫化亜鉛、ホウ素をドープしたブルーダイヤモンド、ガリウム砒素などです。黄橙色の光を与えるために使用されるドパンツは、亜鉛とマンガンの混合物です。ELデバイスには2つの電極があります–ガラス電極と背面電極。ガラス電極は、酸化インジウムまたは酸化スズでコーティングされた前面の透明電極です。背面電極は反射材でコーティングされています。ガラス電極と背面電極の間に、半導体材料が存在します。

ELデバイスアプリケーション

ELデバイスの典型的な用途の1つは、自動車のダッシュボードパネルのようなパネル照明です。また、ディスプレイを備えたオーディオ機器やその他の電子機器にも使用されています。一部のラップトップメーカーでは、粉末蛍光体パネルがバックライトとして使用されています。最近は主にポータブルコンピュータで使用されています。 ELデバイスの照明はLCDよりも優れています。キーパッド照明、時計の文字盤、電卓、携帯電話などにも使用されています。ELディスプレイの消費電力は非常に低いため、バッテリー駆動のデバイスの電力を節約するための理想的なソリューションです。 ELディスプレイの色は、青、緑、白などです。

フォトクレジット

  • 16個のI / Oピンを使用した8X8LEDマトリックスの図 スプラグ
  • 32個のLEDのマトリックス表示を制御する2つのI / Oピン マイクロ
  • LC by 3.bp