Les périphériques d'affichage sont les périphériques de sortie pour la présentation d'informations sous forme de texte ou d'image. Un périphérique de sortie est une chose qui permet d'afficher des informations au monde extérieur. Pour afficher les informations de manière appropriée, ces appareils doivent être contrôlés par d'autres appareils externes. Le contrôle peut être effectué en interfaçant ces écrans avec les dispositifs de contrôle.
Les microcontrôleurs sont utiles dans la mesure où ils communiquent avec des périphériques externes, tels que des commutateurs, des claviers, des écrans, de la mémoire et même d'autres microcontrôleurs. De nombreuses techniques d'interfaçage ont été développées pour résoudre les problèmes complexes de communication avec les écrans.
Certains écrans peuvent afficher uniquement des chiffres et des caractères alphanumériques. Certains écrans peuvent afficher des images et tous les types de caractères. Les écrans les plus couramment utilisés avec les microcontrôleurs sont les écrans LED, LCD, GLCD et 7 segments
Voyons les détails de chaque type d'écrans disponibles
Affichage à l'aide de LED:
La diode électroluminescente (LED) est le dispositif le plus couramment utilisé pour afficher l'état des broches du microcontrôleur. Ces dispositifs d'affichage sont couramment utilisés pour l'indication des alarmes, des entrées et des minuteries. Il existe deux façons de connecter des LED à l'unité de microcontrôleur. Ces deux méthodes sont la logique haute active et la logique basse active. La logique haute active signifie que la DEL sera allumée lorsque la broche du port est 1 et la DEL sera éteinte lorsque la broche est 0. La DEL active sera éteinte lorsque la broche du port est 1 et la DEL sera allumée lorsque la broche du port est 0.
Connexion LED basse active avec broche de microcontrôleur
Affichage LED à 7 segments:
L'affichage LED à 7 segments peut être utilisé pour afficher des chiffres et quelques caractères. Un affichage à sept segments se compose de 7 LED disposées en forme de carré «8» et d’une seule LED en tant que caractère de point. Différents caractères peuvent être affichés en sélectionnant les segments de LED requis. Un affichage à 7 sept segments est un affichage électronique qui affiche des informations numériques de 0 à 9. Ils sont disponibles en mode cathode commun et en mode anode commun. Il y a des lignes d'état dans la LED, l'anode est donnée à la borne positive et la cathode est donnée à la borne négative, puis la LED brillera.
Dans la cathode commune, les bornes négatives de toutes les LED sont connectées aux broches communes à la masse et une LED particulière s'allume lorsque sa broche correspondante est donnée haute. Les cathodes de toutes les LED sont connectées ensemble à une seule borne et les anodes de toutes les LED sont laissées seules.
Dans un agencement d'anode commun, la broche commune reçoit une logique haute et les broches de LED sont données bas pour afficher un nombre. Dans une anode commune, toutes les anodes sont reliées entre elles et toutes les cathodes sont laissées seules. Ainsi, lorsque nous donnons le premier signal est haut ou 1, alors seulement il y a un affichage maigre sinon il n'y a pas d'affichage maigre.
Motif LED pour l'affichage des chiffres à l'aide de l'affichage à 7 segments
Interfaçage de l'affichage à 7 segments avec le microcontrôleur 8051
Affichage à LED à matrice de points:
L'affichage à LED à matrice de points contient le groupe de LED sous forme de matrice bidimensionnelle. Ils peuvent afficher différents types de caractères ou un groupe de caractères. L'affichage matriciel est fabriqué dans différentes dimensions. L'agencement des LED dans le motif matriciel est réalisé de l'une des deux manières suivantes: cathode anode-colonne en rangée ou anode cathode-colonne en rangée. En utilisant cet affichage matriciel, nous pouvons réduire le nombre de broches nécessaires pour contrôler toutes les LED.
Une matrice de points est un tableau à deux dimensions de points utilisé pour représenter des caractères, des symboles et des messages. La matrice de points est utilisée dans les écrans. C'est un dispositif d'affichage utilisé pour afficher des informations sur de nombreux appareils tels que des machines, des horloges, des indicateurs de départ de chemin de fer, etc.
Une matrice de points LED se compose d'un réseau de LED qui sont connectées de telle sorte que l'anode de chaque LED soit connectée ensemble dans la même colonne et que la cathode de chaque LED soit connectée ensemble dans la même rangée ou vice versa. Un écran à matrice de points à LED peut également être livré avec plusieurs LED de couleurs différentes derrière chaque point de la matrice, comme le rouge, le vert, le bleu, etc.
Ici, chaque point représente des lentilles circulaires devant les LED. Ceci est fait pour minimiser le nombre de broches nécessaires pour les piloter. Par exemple, une matrice 8X8 de LED aurait besoin de 64 broches d'E / S, une pour chaque pixel de LED. En connectant toutes les anodes des LED ensemble dans une colonne et toutes les cathodes ensemble en ligne, le nombre requis de broches d'entrée et de sortie réduit à 16. Chaque LED sera adressée par son numéro de ligne et de colonne.
Schéma de la matrice de LED 8X8 utilisant 16 broches d'E / S
Schéma de la matrice de LED 8X8 utilisant 16 broches d'E / S
Contrôle de la matrice LED:
Étant donné que toutes les LED d'une matrice partagent leurs bornes positives et négatives dans chaque rangée et colonne, il n'est pas possible de contrôler chaque LED en même temps. La matrice contrôlait très rapidement chaque ligne en déclenchant les broches de colonne appropriées pour allumer les LED souhaitées pour cette ligne particulière. Si la commutation est effectuée avec un taux fixe, les humains ne peuvent pas voir le message affiché, car l'œil humain ne peut pas détecter les images en quelques millisecondes. Ainsi, l'affichage d'un message sur une matrice à LED doit être contrôlé, les lignes étant balayées séquentiellement à un débit supérieur à 40 MHz tout en envoyant les données de colonne exactement au même débit. Ce type de contrôle peut être effectué en interfaçant l'affichage matriciel LED avec le microcontrôleur.
Interfaçage de l'affichage matriciel LED avec le microcontrôleur:
Le choix d'un microcontrôleur pour l'interfaçage avec l'affichage matriciel à LED qui doit être contrôlé dépend du nombre de broches d'entrée et de sortie nécessaires pour contrôler toutes les LED dans l'affichage matriciel donné, de la quantité de courant que chaque broche peut générer et absorber et de la vitesse auquel le microcontrôleur peut envoyer des signaux de commande. Avec toutes ces spécifications, l'interfaçage peut être fait pour un affichage matriciel à LED avec un microcontrôleur.
Utilisation de 12 broches d'E / S contrôlant l'affichage matriciel de 32 LED
12 broches E / S contrôlant l'affichage matriciel de 32 LED
Dans le diagramme ci-dessus, chaque affichage à sept segments possède 8 LED. Par conséquent, le nombre total de LED est de 32. Pour contrôler toutes les 32 LED, 8 lignes d'informations et 4 lignes de commande sont nécessaires, c'est-à-dire pour afficher un message sur la matrice de 32 LED, 12 lignes sont nécessaires lorsqu'elles sont connectées en notation matricielle. L'utilisation des instructions du microcontrôleur peut être convertie en signaux qui allument ou éteignent les lumières dans la matrice. Ensuite, le message requis peut être affiché. En contrôlant avec le microcontrôleur, nous pouvons changer la couleur des LED allumées à intervalles réguliers.
Il existe plusieurs options pour choisir le microcontrôleur et la matrice LED. Le moyen le plus simple consiste d'abord à choisir la matrice de points LED, puis à sélectionner un microcontrôleur qui a besoin des exigences des LED à contrôler. Une fois ces sélections terminées, une partie importante réside dans la programmation pour balayer les colonnes et alimenter les lignes avec des valeurs appropriées pour que la matrice LED affiche différents modèles pour afficher le message requis.
Affichage à cristaux liquides (LCD):
L'écran à cristaux liquides (LCD) a un matériau qui réunit les propriétés du liquide et des cristaux. Ils ont une plage de températures dans laquelle les particules sont essentiellement aussi mobiles qu'elles pourraient l'être dans un liquide, mais sont rassemblées sous une forme d'ordre similaire à un cristal.
L'écran LCD est un périphérique de sortie beaucoup plus informatif qu'une seule LED. L'écran LCD est un affichage qui peut facilement afficher des caractères sur son écran. Ils ont quelques lignes à de grands écrans. Certains écrans LCD sont spécialement conçus pour des applications spécifiques pour afficher des images graphiques. Le module LCD 16 × 2 (HD44780) est couramment utilisé. Ces modules remplacent 7 segments et autres LED multi-segments. L'écran LCD peut être facilement interfacé avec le microcontrôleur pour afficher un message ou l'état de l'appareil. Il peut être utilisé en deux modes: le mode 4 bits et le mode 8 bits. Cet écran LCD a deux registres à savoir le registre de commande et le registre de données. Il a trois lignes de sélection et 8 lignes de données. En connectant les trois lignes de sélection et les lignes de données avec le microcontrôleur, les messages peuvent être affichés sur l'écran LCD.
Ensemble d'instructions LCD pour contrôler l'écran LCD à l'aide de microcontrôleurs
Interfaçage de l'écran LCD 16 × 2 avec le microcontrôleur 8051
Dans la figure ci-dessus, 3 lignes sélectionnées EN, R / W, RS seront utilisées pour contrôler l'affichage LCD. La broche EN sera utilisée pour activer l'écran LCD pour communiquer avec le microcontrôleur. RS sera utilisé pour la sélection du registre.
Lorsque RS est réglé, le microcontrôleur enverra des instructions sous forme de données et lorsque RS est clair, le microcontrôleur enverra les instructions sous forme de commandes. Pour écrire des données, RW doit être égal à 0 et pour lire RW doit être égal à 1.
LC
Description du code PIN
Interfaçage LCD 16 × 2 avec microcontrôleur:
Interfaçage LCD 16 × 2 avec microcontrôleur:De nombreux dispositifs à microcontrôleur utilisent des écrans LCD intelligents pour produire des informations visuelles. Pour un bus de données 8 bits, l'affichage nécessite une alimentation + 5V plus 11 lignes d'E / S. Un bus de données 4 bits nécessite une ligne d'alimentation ainsi que 7 lignes supplémentaires. Lorsque l'affichage LCD n'est pas activé, les lignes de données sont à trois états, ce qui signifie qu'elles sont dans un état de haute impédance et cela signifie qu'elles n'interfèrent pas avec le fonctionnement du microcontrôleur lorsque l'affichage n'est pas utilisé.
Les trois lignes de commande sont appelées EN, RS et RW.
- La ligne de contrôle EN (Activer) est utilisée pour envoyer les données à l'écran LCD. Une transition de haut en bas à cette broche activera le module.
- Lorsque RS ou Register Select est faible, les données doivent être traitées comme une instruction de commande. Lorsque RS est élevé, les données envoyées sont affichées à l'écran. Par exemple, pour afficher n'importe quel caractère sur l'écran, nous mettons RS haut.
- Lorsque RW ou la ligne de contrôle de lecture / écriture est faible, les informations sur le bus de données sont écrites sur l'écran LCD. Lorsque RW est élevé, le programme lit effectivement l'écran LCD. La ligne RW sera toujours basse.
Le bus de données se compose de 4 ou 8 lignes cela dépend du mode de fonctionnement sélectionné par l'utilisateur. Les lignes d'un bus de données 8 bits sont appelées DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 et DB7.
Une application typique de l'écran LCD 16 × 2:
Dans cette application, nous suivons un concept de type CAN (Control Area Network) généralement utilisé dans les voitures, les automobiles et les industries. Comme son nom l'indique, le réseau de zone de contrôle signifie que le microcontrôleur est connecté en réseau comme des ordinateurs afin qu'il puisse échanger des données entre eux. Ici, nous utilisons 2 microcontrôleurs connectés en réseau par une paire de fils connectés aux broches 10 et 11 (c'est-à-dire P3.0, P3.1) du port 3 de chaque broches de microcontrôleur pour la transmission et la réception de données entre eux avec l'aide de la communication série RS232 à l'aide d'une paire de fils. Lorsque le premier microcontrôleur est interfacé avec un clavier matriciel 4x3 qui est connecté aux ports d'entrée du premier microcontrôleur et le second microcontrôleur est interfacé avec un écran LCD pour recevoir des données du premier microcontrôleur. Un écran LCD que nous utilisons est de 16 × 2 qui peut afficher 16 caractères sur deux lignes.
Pour chaque microcontrôleur, un programme séparé est écrit en C et des fichiers hexadécimaux sont gravés sur le microcontrôleur respectif. Lorsque nous mettons le circuit sous tension, l'écran LCD affiche un message WAITING, ce qui signifie qu'il attend des données. Par exemple, un mot de passe comme 1234, lorsque 1 est enfoncé à partir du clavier, l'écran LCD affiche 1 et lorsque 2 est enfoncé, il affiche 2 et pareil pour 3, mais lorsque 4 est enfoncé à partir du clavier, ils sont tous affichés et la communication de données se fait via Rx et Tx paire pour rendre le transistor à conduire. Si nous entrons un mot de passe erroné, un buzzer retentira pour indiquer un mot de passe incorrect.
Écrans LCD graphiques:
Les écrans LCD 16X2 ont leurs propres limites. Ils peuvent afficher des caractères de certaines limitations. Les écrans LCD graphiques peuvent être utilisés pour afficher des caractères et des images personnalisés. Les écrans LCD graphiques sont utilisés dans de nombreuses applications telles que les jeux vidéo, les téléphones mobiles et les ascenseurs comme unités d'affichage. Le GLCD le plus couramment utilisé est JHD12864E. Cet écran LCD a un format d'affichage de 128 × 64 points. Ces écrans LCD graphiques sont des contrôleurs nécessaires pour exécuter ses opérations internes. Ces écrans LCD ont des schémas de page. Les schémas de page peuvent être compris à l'aide du tableau suivant. Ici, CS signifie Control Select.
Schéma de page pour l'écran LCD graphique JHD12864E
L'écran LCD 128 × 64 implique 128 colonnes et 64 lignes. Les images seront affichées sous forme de pixels contrairement aux écrans LCD et LED normaux.
Technologie d'affichage électroluminescent
La technologie d'affichage électroluminescent est l'une des techniques les plus largement utilisées de nos jours pour les solutions d'affichage. Il s'agit essentiellement d'un type d'écran plat.
Les écrans LED et Phosphor sont désormais populaires et utilisent le principe de l'électroluminescence. C'est la propriété en vertu de laquelle un semi-conducteur émet des photons ou quantum d'énergie lumineuse lorsqu'il est alimenté en électricité. L'électroluminescence résulte de la recombinaison radioactive d'électrons et de trous sous l'influence d'une charge électrique. Dans la LED, le matériau dopant forme la jonction p-n qui sépare les électrons et les trous. Lorsque le courant passe à travers la LED, la recombinaison des électrons et des trous a lieu, ce qui entraîne une émission de photons. Mais dans les écrans Phosphor, le mécanisme d'émission de la lumière est différent. Sous l'influence de la charge électrique, les électrons sont accélérés conduisant à l'émission de lumière.
Principe de fonctionnement de base
Un écran électroluminescent est constitué d'un film mince de matériau phosphorescent pris en sandwich entre deux plaques, dont l'une est revêtue de fils verticaux et l'autre de fil horizontal. Lorsque le courant traverse les fils, le matériau entre les plaques commence à briller.
L'affichage EL semble être plus lumineux que l'affichage LED et la luminosité de la surface semble la même sous tous les angles de vue. La lumière de l'écran EL n'est pas directionnelle et ne peut donc pas être mesurée en lumens. La lumière de l'écran EL est monochromatique et a une bande passante très étroite et est visible de loin. La lumière EL peut être bien perçue car la lumière est homogène. La tension appliquée à l'appareil EL contrôle la sortie lumineuse. Lorsque la tension et la fréquence augmentent, le rendement lumineux augmente également proportionnellement.
EL-LIGHT
À l'intérieur de l'appareil EL:
Les dispositifs EL sont constitués d'une couche mince ou d'un matériau soit organique soit inorganique dopé avec un matériau semi-conducteur. Il contient également des pantalons pour donner de la couleur. Les substances typiques utilisées dans les appareils EL sont le sulfure de zinc dopé au cuivre ou à l'argent, le diamant bleu dopé au bore, l'arséniure de gallium, etc. Pour donner une lumière jaune-orange, le pantalon utilisé est un mélange de zinc et de manganèse. Electrode en verre et électrode arrière. L'électrode en verre est l'électrode transparente avant qui est revêtue d'oxyde d'indium ou d'oxyde d'étain. L'électrode arrière est recouverte d'un matériau réfléchissant. Entre le verre et les électrodes arrière, le matériau semi-conducteur est présent.
Application de dispositif EL
Une application typique du dispositif EL est l'éclairage du panneau comme le panneau de tableau de bord automobile. Il est également utilisé dans les équipements audio et autres gadgets électroniques ayant des écrans. Dans certaines marques d'ordinateurs portables, le panneau Powder Phosphor est utilisé comme rétro-éclairage. Il est principalement utilisé dans les ordinateurs portables de nos jours. L'éclairage de l'appareil EL est plus supérieur à celui de l'écran LCD. Il est également utilisé dans l'éclairage du clavier, les cadrans de montre, les calculatrices, les téléphones portables, etc. La consommation d'énergie de l'écran EL est très faible, ce qui en fait une solution idéale pour économiser l'énergie des appareils fonctionnant sur batterie. La couleur de l'affichage EL peut être bleu, vert et blanc, etc.
Crédit photo
