أجهزة العرض هي أجهزة الإخراج لعرض المعلومات في شكل نص أو صورة. جهاز الإخراج هو الشيء الذي يوفر طريقة لإظهار المعلومات للعالم الخارجي. لعرض المعلومات بطريقة مناسبة ، يجب التحكم في هذه الأجهزة بواسطة بعض الأجهزة الخارجية الأخرى. يمكن التحكم عن طريق ربط هذه الشاشات بأجهزة التحكم.
تعد الميكروكونترولر مفيدة لدرجة أنها تتواصل مع الأجهزة الخارجية ، مثل المفاتيح ولوحات المفاتيح والشاشات والذاكرة وحتى المتحكمات الدقيقة الأخرى. تم تطوير العديد من تقنيات التفاعل لحل المشكلات المعقدة للتواصل مع شاشات العرض.
يمكن أن تعرض بعض شاشات العرض أرقامًا وأحرفًا أبجدية رقمية فقط. يمكن لبعض شاشات العرض عرض الصور وجميع أنواع الأحرف. الشاشات الأكثر استخدامًا جنبًا إلى جنب مع المتحكمات الدقيقة هي شاشات LED و LCD و GLCD وشاشات العرض المكونة من 7 مقاطع
دعنا نعرض تفاصيل حول كل نوع من أنواع الشاشات المتاحة
العرض باستخدام LED:
الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو الجهاز الأكثر استخدامًا لعرض حالة دبابيس متحكم. تُستخدم أجهزة العرض هذه بشكل شائع للإشارة إلى الإنذارات والمدخلات وأجهزة ضبط الوقت. هناك طريقتان يمكننا من خلالهما توصيل مصابيح LED بوحدة متحكم دقيق. هاتان الطريقتان هما منطق عالي نشط ومنطق منخفض نشط. يعني المنطق العالي النشط أن LED سيكون قيد التشغيل عندما يكون طرف المنفذ 1 وسيتم إيقاف تشغيل LED عندما يكون الطرف 0.
اتصال LED منخفض نشط مع دبوس متحكم
شاشة LED ذات 7 شرائح:
يمكن استخدام شاشة LED المكونة من 7 أجزاء لعرض الأرقام وعدد قليل من الأحرف. تتكون الشاشة المكونة من سبعة أجزاء من 7 مصابيح LED مرتبة على شكل مربع '8' ومصباح LED فردي كحرف نقطي. يمكن عرض أحرف مختلفة عن طريق تحديد شرائح LED المطلوبة. شاشة العرض ذات السبعة مقاطع هي شاشة إلكترونية تعرض معلومات رقمية من 0 إلى 9. وهي متوفرة في وضع الكاثود المشترك ووضع الأنود الشائع. توجد خطوط حالة في LED ، يتم إعطاء الأنود للطرف الموجب ويتم إعطاء الكاثود للطرف السالب ثم يتوهج LED.
في الكاثود المشترك ، يتم توصيل المحطات السالبة لجميع مصابيح LED بالمسامير المشتركة على الأرض ويضيء مصباح LED معين عندما يتم إعطاء الدبوس المقابل له مرتفعًا. يتم توصيل كاثودات جميع مصابيح LED معًا إلى طرف واحد ويتم ترك أنودات جميع مصابيح LED بمفردها.
في ترتيب الأنود المشترك ، يتم إعطاء الدبوس المشترك منطقًا عاليًا ويتم إعطاء دبابيس LED منخفضة لعرض رقم. في الأنود المشترك ، يتم توصيل جميع الأنودات معًا ويتم ترك جميع الكاثودات بمفردها. وبالتالي عندما نعطي الإشارة الأولى عالية أو 1 ، فعندئذ يكون هناك عرض ضعيف فقط إذا لم يكن هناك ضعف في العرض.
نمط LED لعرض الأرقام باستخدام شاشة عرض ذات 7 مقاطع
واجهة عرض من 7 أجزاء مع متحكم 8051
شاشة LED مصفوفة نقطية:
تحتوي شاشة LED ذات المصفوفة النقطية على مجموعة مصابيح LED كمصفوفة ثنائية الأبعاد. يمكنهم عرض أنواع مختلفة من الشخصيات أو مجموعة من الشخصيات. يتم تصنيع شاشة العرض النقطية بأبعاد مختلفة. يتم ترتيب مصابيح LED في نمط المصفوفة بإحدى الطريقتين: كاثود عمود أنود الصف أو أنود عمود كاثود الصف. باستخدام شاشة المصفوفة النقطية ، يمكننا تقليل عدد المسامير المطلوبة للتحكم في جميع مصابيح LED.
المصفوفة النقطية هي مصفوفة ثنائية الأبعاد من النقاط تستخدم لتمثيل الأحرف والرموز والرسائل. تستخدم المصفوفة النقطية في شاشات العرض. إنه جهاز عرض يستخدم لعرض المعلومات على العديد من الأجهزة مثل الآلات والساعات ومؤشرات مغادرة السكك الحديدية وما إلى ذلك.
تتكون المصفوفة النقطية LED من مجموعة من مصابيح LED المتصلة بحيث يتم توصيل أنود كل LED معًا في نفس العمود ويتم توصيل الكاثود الخاص بكل LED معًا في نفس الصف أو العكس. يمكن أن تأتي شاشة LED النقطية أيضًا بمصابيح LED متعددة بألوان مختلفة خلف كل نقطة في المصفوفة مثل الأحمر والأخضر والأزرق وما إلى ذلك.
هنا تمثل كل نقطة عدسات دائرية أمام مصابيح LED. يتم ذلك لتقليل عدد المسامير المطلوبة لقيادتها. على سبيل المثال ، ستحتاج مصفوفة 8X8 لمصابيح LED إلى 64 دبوس إدخال / إخراج ، واحد لكل بكسل LED. من خلال توصيل جميع أنودات LED معًا في عمود وجميع الكاثودات معًا في الصف ، يتم تقليل العدد المطلوب من دبابيس الإدخال والإخراج إلى 16. سيتم معالجة كل LED من خلال رقم الصف والعمود.
رسم تخطيطي لمصفوفة 8X8 LED باستخدام 16 دبوس إدخال / إخراج
رسم تخطيطي لمصفوفة 8X8 LED باستخدام 16 دبوس إدخال / إخراج
التحكم في مصفوفة LED:
نظرًا لأن جميع مصابيح LED في المصفوفة تشترك في نهايتيها الموجبة والسالبة في كل صف وعمود ، فلا يمكن التحكم في كل LED في نفس الوقت. يتم التحكم في المصفوفة من خلال كل صف بسرعة كبيرة عن طريق تشغيل دبابيس العمود الصحيحة لإضاءة مؤشرات LED المطلوبة لهذا الصف المحدد. إذا تم التبديل بمعدل ثابت ، فلن يتمكن البشر من رؤية الرسالة المعروضة ، لأن العين البشرية لا يمكنها اكتشاف الصور في أجزاء من الثانية من الزمن. وبالتالي يجب التحكم في عرض الرسالة على مصفوفة LED ، مع فحص الصفوف بالتتابع بمعدل أكبر من 40 ميجاهرتز أثناء إرسال بيانات العمود بنفس المعدل بالضبط. يمكن إجراء هذا النوع من التحكم عن طريق توصيل شاشة عرض مصفوفة LED بالمتحكم الدقيق.
الربط بين شاشة عرض مصفوفة LED مع متحكم دقيق:
يعتمد اختيار متحكم دقيق للتفاعل مع شاشة مصفوفة LED التي سيتم التحكم فيها على عدد دبابيس الإدخال والإخراج اللازمة للتحكم في جميع مصابيح LED في شاشة المصفوفة المحددة ، ومقدار التيار الذي يمكن أن يصدره كل دبوس ويغرق والسرعة حيث يمكن للميكروكونترولر إرسال إشارات التحكم. مع كل هذه المواصفات ، يمكن إجراء الربط بين شاشة عرض مصفوفة LED مع متحكم دقيق.
استخدام 12 دبابيس I / O للتحكم في شاشة Matrix لـ 32 LEDs
12 دبابيس I / O تتحكم في شاشة Matrix لـ 32 LEDs
في الرسم البياني أعلاه ، تحتوي كل شاشة عرض ذات سبعة أجزاء على 8 مصابيح LED. ومن ثم فإن العدد الإجمالي لمصابيح LED هو 32. للتحكم في جميع مؤشرات LED البالغ عددها 32 ، هناك حاجة إلى 8 خطوط معلومات و 4 خطوط تحكم ، أي لعرض رسالة على مصفوفة من 32 مصباح LED ، هناك حاجة إلى 12 سطرًا عند توصيلها في تدوين المصفوفة. باستخدام تعليمات الميكروكونترولر يمكن تحويلها إلى إشارات تعمل على تشغيل أو إيقاف الأضواء في المصفوفة. ثم يمكن عرض الرسالة المطلوبة. من خلال التحكم باستخدام المتحكم الدقيق ، يمكننا تغيير مصابيح LED الملونة المضاءة على فترات متساوية.
هناك عدة خيارات لاختيار وحدة التحكم الدقيقة ومصفوفة LED. أسهل طريقة هي أولاً اختيار مصفوفة نقطية LED ثم اختيار متحكم يحتاج إلى التحكم في متطلبات LEDs. بمجرد اكتمال هذه التحديدات ، يكمن جزء كبير في البرمجة لمسح الأعمدة وتغذية الصفوف بالقيم المناسبة لمصفوفة LED لعرض أنماط مختلفة لعرض الرسالة المطلوبة.
شاشة الكريستال السائل (LCD):
تحتوي شاشة الكريستال السائل (LCD) على مادة تجمع بين خصائص كل من السائل والبلورات. لديهم نطاق درجة حرارة تكون فيه الجسيمات متحركة بشكل أساسي كما قد تكون في سائل ، ومع ذلك يتم تجميعها معًا في شكل ترتيب مشابه للبلورة.
شاشة LCD هي جهاز إخراج أكثر إفادة بكثير من LED الفردي. شاشة LCD هي شاشة يمكنها عرض الأحرف بسهولة على شاشتها. لديهم سطرين لشاشات العرض الكبيرة. تم تصميم بعض شاشات LCD خصيصًا لتطبيقات محددة لعرض الصور الرسومية. يتم استخدام وحدة 16 × 2 LCD (HD44780) بشكل شائع. تحل هذه الوحدات محل 7 مقاطع ومصابيح LED أخرى متعددة القطاعات. يمكن توصيل شاشة LCD بسهولة بوحدة تحكم دقيقة لعرض رسالة أو حالة الجهاز. يمكن تشغيله في وضعين: وضع 4 بت ووضع 8 بت. تحتوي شاشة LCD هذه على سجلين هما سجل الأوامر وسجل البيانات. يحتوي على ثلاثة خطوط اختيار و 8 خطوط بيانات. من خلال توصيل خطوط التحديد الثلاثة وخطوط البيانات بالميكروكونترولر ، يمكن عرض الرسائل على شاشة LCD.
تم تعيين تعليمات LCD للتحكم في شاشة LCD باستخدام ميكروكنترولر
شاشة عرض LCD مقاس 16 × 2 مع متحكم 8051
في الشكل 3 أعلاه ، سيتم استخدام الخطوط المحددة EN ، R / W ، RS للتحكم في شاشة LCD. سيتم استخدام دبوس EN لتمكين شاشة LCD للتواصل مع وحدة التحكم الدقيقة. سيتم استخدام RS لاختيار التسجيل.
عند تعيين RS ، سيرسل الميكروكونترولر التعليمات كبيانات وعندما يكون RS واضحًا ، سيرسل الميكروكونترولر التعليمات كأوامر. لكتابة البيانات RW يجب أن تكون 0 ولقراءة RW يجب أن تكون 1.
LC
دبوس الوصف
واجهة شاشة LCD مقاس 16 × 2 بوحدة تحكم دقيقة:
واجهة شاشة LCD مقاس 16 × 2 بوحدة تحكم دقيقة:تستخدم العديد من أجهزة التحكم الدقيقة شاشات LCD الذكية لإخراج المعلومات المرئية. بالنسبة لناقل بيانات 8 بت ، تتطلب الشاشة إمداد + 5 فولت بالإضافة إلى 11 خط إدخال / إخراج. يتطلب ناقل البيانات 4 بت خط إمداد بالإضافة إلى 7 خطوط إضافية. عندما لا يتم تمكين شاشة LCD ، تكون خطوط البيانات ثلاثية الحالة مما يعني أنها في حالة مقاومة عالية وهذا يعني أنها لا تتداخل مع تشغيل وحدة التحكم الدقيقة عند عدم استخدام الشاشة.
يشار إلى خطوط التحكم الثلاثة باسم EN و RS و RW.
- يتم استخدام خط التحكم EN (Enable) لإرسال البيانات إلى شاشة LCD. سيؤدي الانتقال من الأعلى إلى المنخفض في هذا الدبوس إلى تمكين الوحدة.
- عندما يكون RS أو Register Select منخفضًا ، يجب التعامل مع البيانات كتعليمات أمر. عندما تكون RS عالية ، يتم عرض البيانات المرسلة على الشاشة. على سبيل المثال ، لعرض أي حرف على الشاشة ، قمنا بتعيين RS عاليًا.
- عندما يكون خط التحكم في القراءة والكتابة RW منخفضًا ، تتم كتابة المعلومات الموجودة على ناقل البيانات على شاشة LCD. عندما تكون RW عالية ، فإن البرنامج يقرأ بشكل فعال شاشة LCD. سيكون خط RW منخفضًا دائمًا.
يتكون ناقل البيانات من 4 أو 8 خطوط ويعتمد على طريقة التشغيل المحددة من قبل المستخدم. يشار إلى خطوط ناقل البيانات 8 بت باسم DB0 و DB1 و DB2 و DB3 و DB4 و DB5 و DB6 و DB7.
تطبيق نموذجي لشاشة LCD مقاس 16 × 2:
في هذا التطبيق ، نتبع CAN (شبكة منطقة التحكم) مثل المفهوم المستخدم عمومًا في السيارات والسيارات والصناعات. نظرًا لأن الاسم يشير إلى شبكة منطقة التحكم ، فإن شبكة منطقة التحكم تعني أن المتحكم الدقيق متصل بطريقة الشبكة مثل أجهزة الكمبيوتر بحيث يمكنه تبادل البيانات فيما بينها. نحن هنا نستخدم 2 ميكروكنترولر متصلان بطريقة شبكة عن طريق زوج من الأسلاك المتصلة بالطرف 10 و 11 (على سبيل المثال ، P3.0 ، P3.1) من المنفذ 3 من كل دبابيس متحكم لنقل البيانات واستقبالها فيما بينهم باستخدام بمساعدة الاتصال التسلسلي RS232 باستخدام زوج من الأسلاك. حيث يتم توصيل المتحكم الأول بلوحة مفاتيح مصفوفة 4 × 3 المتصلة بمنافذ الإدخال الخاصة بالمتحكم الأول والثاني يتم توصيل المتحكم الدقيق بشاشة LCD لتلقي البيانات من المتحكم الأول. شاشة LCD التي نستخدمها هي 16 × 2 والتي يمكنها عرض 16 حرفًا في سطرين.
لكل برنامج منفصل متحكم مكتوب في C و Hex يتم حرقه على متحكم خاص به. عندما نطبق الطاقة على الدائرة ، تعرض شاشة LCD رسالة WAITING مما يعني أنها تنتظر بعض البيانات. على سبيل المثال ، كلمة مرور مثل 1234 ، عند الضغط على 1 من لوحة المفاتيح ، تعرض شاشة LCD 1 وعندما يتم الضغط على 2 تظهر 2 ونفس الشيء لـ 3 ولكن عند الضغط على 4 من لوحة المفاتيح ، يتم عرضها جميعًا ويتم اتصال البيانات من خلال Rx و Tx زوج لجعل الترانزستور لإجراء. إذا أدخلنا كلمة مرور خاطئة ، فسيصدر صوت جرس يشير إلى كلمة مرور خاطئة.
شاشات LCD الرسومية:
شاشات الكريستال السائل 16X2 لها حدودها الخاصة. يمكنهم عرض شخصيات ذات قيود معينة. يمكن استخدام شاشات LCD الرسومية لعرض الشخصيات والصور المخصصة. تستخدم شاشات LCD الرسومية في العديد من التطبيقات مثل ألعاب الفيديو والهواتف المحمولة والمصاعد كوحدات عرض. GLCD الأكثر استخدامًا هو JHD12864E. تحتوي شاشة LCD على تنسيق عرض يبلغ 128 × 64 نقطة. تعد شاشات LCD الرسومية هذه وحدات تحكم ضرورية لتنفيذ عملياتها الداخلية. تحتوي شاشات LCD هذه على مخططات صفحات. يمكن فهم مخططات الصفحات باستخدام الجدول التالي. هنا ترمز CS إلى اختيار التحكم.
مخطط الصفحة لشاشة LCD الرسومية JHD12864E
تشير شاشة LCD مقاس 128 × 64 إلى 128 عمودًا و 64 صفًا. سيتم عرض الصور على شكل وحدات بكسل على عكس شاشات LCD العادية و LED.
تقنية العرض الكهربائي
تعد تقنية العرض الكهربي من أكثر التقنيات المستخدمة على نطاق واسع هذه الأيام لحلول العرض. هم في الأساس نوع من شاشات العرض المسطحة.
أصبحت شاشات LED و Phosphor شائعة الآن والتي تستخدم مبدأ اللمعان الكهربائي. إنها الخاصية التي بمقتضاها تصدر أشباه الموصلات فوتونات أو كمية من الطاقة الضوئية عند تزويدها بالكهرباء. ينتج اللمعان الكهربائي عن إعادة التركيب الإشعاعي للإلكترونات والثقوب بتأثير الشحنة الكهربائية. في LED ، تشكل مادة المنشطات الوصلة p-n التي تفصل بين الإلكترونات والثقوب. عندما يمر التيار عبر LED ، يحدث إعادة تركيب الإلكترونات والثقوب مما يؤدي إلى انبعاث الفوتون. لكن في شاشات الفوسفور ، تختلف آلية انبعاث الضوء. بتأثير الشحنة الكهربائية ، تتسارع الإلكترونات مما يؤدي إلى انبعاث الضوء.
المبدأ الأساسي للعملية
يتكون العرض المتوهج من غشاء رقيق من مادة فسفورية محصورة بين لوحين ، أحدهما مغطى بأسلاك رأسية والآخر بسلك أفقي. مع مرور التيار عبر الأسلاك ، تبدأ المادة بين الألواح في التوهج.
يبدو أن شاشة EL أكثر سطوعًا من شاشة LED ويظهر سطوع السطح كما هو من جميع زوايا الرؤية. الضوء الصادر من شاشة EL ليس اتجاهيًا بحيث لا يمكن قياسه باللومن. الضوء من شاشة EL هو أحادي اللون وله عرض نطاق ضيق للغاية ويمكن رؤيته من مسافة بعيدة. يمكن إدراك ضوء EL جيدًا نظرًا لأن الضوء متجانس. يتحكم الجهد المطبق على جهاز EL في خرج الضوء. عندما يزيد الجهد والتردد ، سيزداد ناتج الضوء أيضًا بشكل متناسب.
EL-LIGHT
داخل جهاز EL:
تتكون أجهزة EL من طبقة رقيقة أو مادة إما عضوية أو غير عضوية مخدر بمادة شبه موصلة. يحتوي أيضًا على بنطلون لإعطاء اللون. المواد النموذجية المستخدمة في أجهزة EL هي كبريتيد الزنك المخدر بالنحاس أو الفضة ، الماس الأزرق المخدر بالبورون ، زرنيخيد الغاليوم إلخ. قطب زجاجي وقطب كهربائي خلفي. القطب الزجاجي هو القطب الأمامي الشفاف المطلي بأكسيد الإنديوم أو أكسيد القصدير. القطب الخلفي مطلي بمادة عاكسة. بين الأقطاب الزجاجية والخلفية ، توجد مادة أشباه الموصلات.
تطبيق جهاز EL
أحد التطبيقات النموذجية لجهاز EL هو إضاءة اللوحة مثل لوحة لوحة عدادات السيارات. يتم استخدامه أيضًا في المعدات الصوتية والأدوات الإلكترونية الأخرى التي تحتوي على شاشات. في بعض أنواع أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، يتم استخدام لوحة مسحوق الفوسفور كإضاءة خلفية. يتم استخدامه في الغالب في أجهزة الكمبيوتر المحمولة هذه الأيام. تعد إضاءة جهاز EL أكثر تفوقًا من إضاءة LCD. يتم استخدامه أيضًا في إضاءة لوحة المفاتيح ، وأقراص الساعات ، والآلات الحاسبة ، والهواتف المحمولة وما إلى ذلك. استهلاك الطاقة لشاشة EL منخفض جدًا ، لذا فهو حل مثالي لتوفير الطاقة في الأجهزة التي تعمل بالبطاريات. قد يكون لون شاشة EL أزرق وأخضر وأبيض وما إلى ذلك.
رصيد الصورة
