نمايشگر LED

بنام خدا
مقدمه:
امروزه يكي از سيستمهايي كه بيشتر در سازمانها و مراكز تجاري جهت نمايش تصاوير و حروف اعداد جهت مطلع ساختن عموم از وقايع و تغيرات مورد استفاده قرار مي گيرد نمايشگرهاي LED ويا LCD ( LED DISPLAY & LCD DISPLAY)مي باشد.

براي مثال در يك فرودگاه براي نمايش دادن زمان و مسير حركت هواپيماها ديگر از لوازمي مانند كركره هاي تبليغاتي و ديگر موارد استفاده نمي كنند زيرا داراي حجم زياد و مورد استفاده محدود مي باشد ، به فرض اگر زمان حركت هواپيما تغيير پيدا كند براي نمايش دادن آن براي عموم نياز به تقبل زحمت و به هدر رفتن زمان مي باشد ولي با استفاده از يك سيستم نمايشگري LED يا LCD مي توان به راحتي و فقط با فشار دادن چند كليد تغيرات مربوطه را به اطلاع عموم رساند .
و يا در استاديومهاي فوتبال براي نمايش دادن نتيجه مسابقه مي توان از اين تابلوها استفاده كرد.

مثال ديگر را مي توان براي فروشگاههاي بزرگ در نظر گرفت ، كه براي تبليغ محصولات خود از تابلوهاي تبليغاتي استفاده مي كنند برسانند.
و يا مثال واضحتري كه امروزه ما بيشتر در شهرهاي صنعتي و بزرگ مي بينيم ، قرار گرفتن اين تابلوها در چهارراه ها و اتوبانها و ديگر مسيرها مي باشد كه در حال نشان دادن تصاوير براي آگاه كردن مردم و رانندگان براي رعايت كردن قوانين راهنمايي و رانندگي و يا در حال تبليغ كردن محصولات يك كارخانه و يا در حال تبليغ كردن يك كانديدا و يا كانديداها مي باشد كه در مورد آخر مي توان گفت از بسياري ضررهاي مالي مي كاهد .

چون به فرض يك شركت براي اينكه بتواند محصولات خود را تبليغ كند بايستي تبلغاتي از قبيل چاپ پوستر و پخش كاغذهاي تبلغاتي را انجام دهد كه نياز به پرداخت هزينه هاي هنگفت مي باشد، ولي توسط يك تابلوي تبليغاتي مي تواند محصولات خود را با كيفيت بالا تبليغ كند .

يكي از مزيتهاي اين گونه تابلوها در اين مي باشد كه مي توان تصاوير و كاراكتر هاي مختلف را هرگونه كه خواستاريم به نمايش بگذاريم . همچنين قادر هستند به صورت متحرك و يا ثابت نمايش داده شوند .

انواع تابلوها :
تابلوهاي تبليغاتي در چند مدل ساخته و بر حسب ابعادشان داراي قيمتهاي مختلف مي باشند.
۱٫ تابلوي LED
2. تابلوي LCD

تابلوي LED (LED DISPLAY) :
اين گونه تابلوها از LED هايي با رنگهاي مختلف به صورت ساده و از LED هايي با قابليت نمايش چند رنگ ساخته مي شوند كه طريقه نمايش رنگهاي مختلف آن بر حسب ولتاژ اعمال شده به آن مي باشد كه در هر ولتاژ نور مشخص شده اي را از خود توليد مي كنند كه اين خاصيت ربط به ساختمان داخلي LED و تبادل الكترون و حفره ها بين لايه هاي P & N دارد .

تابلوهاي LCD (LCD DISPLAY ) :
اين گونه تابلوها داراي قابليت عملكرد زيادتري نسبت به تابلوهاي LED دارند زيرا نوع نمايش آنها بر حسب پيكسل بوده و هر چه تعداد پيكسل ها بيشتر باشد قدرت نمايش هم بيشتر مي باشد. از طرفي مي توانند كاراكترهاي مختلف را نمايش دهند و از همه مهمتر براي كنترل مي توان ازسيستمهاي ميكروپروسسوري ساده و يا ميكروكنترلري جهت نمايش استفاده كرد و همچنين داراي پورتهاي ورودي با تعداد كم مي باشند و سيم بندي در اين گونه سيستمها ساده و كم مي باشد در صورتي كه در نوع ديگر خود يعني تابلوهاي LED داري سيم بندي زياد ، بر حسب نياز، مي باشد.

ولي يكي از دلايلي كه امروز بيشتر از تابلوهاي LED استفاده مي كنند اين است كه قيمت يك نمايشگر LCD به مراتب بسيار بيشتر از قيمت يك نمايشگر LED مي باشد ، و از طرفي اگر بخواهيم نمايشگري با قابليت نمايش رنگي توسط نمايشگر هاي رنگي LCD طراحي و بسازيم، بايستي هزينه هنگفتي را تقبل نماييم ، در صورتي كه مي توانيم با هزينه اي حتي نصف هزينه نمايشگر هاي رنگي LCD از LED هايي كه قابليت نمايش چند رنگ را دارند استفاده نموده و قابليت پخش تصاوير را حتي در حالت سه بعدي به آن بدهيم .

راههاي كنترل نمايشگرها :
طريقه كنترل اين گونه تابلوها به روشهاي مختلف مي باشد كه به توضيح چند مورد از آنها مي پردازيم :
نمايشگر هاي LED :

۱٫ LED هاي قرار گرفته روي برد به صورت ماتريسي قرار مي گيرند كه توسط سيستمهايي مي توان با انتخاب سطرها و ستونها LED مربوطه را روشن نمود ولي در اين نوع سيم بندي فقط قادر هستيم روي ستونهاي مورد نظر تسلط داشته باشيم نه بر روي تك تك LED ها و در صورتي قادر هستيم بر روي تك تكLED ها تسلط داشته باشيم كه مانند كي برد به سطر ها و ستونها كد مشخص شده اي را ارسال كنيم كه گاهي اوقات با حالتي كه ما انتظار داريم جواب بدست نمي آيد.

۲٫ نوع ديگر با استفاده از لچها مي باشد كه در اين حالت ابتدا مدار ميكروپروسسوري و يا ميكروكنترلري طراحي مي گردد كه هر يك از لچها را آدرس دهي كرده و از طرفي هر يك از پايه هاي خروجي لچها به LED هاوصل مي باشد ، سيستم ميكروپروسسوري داده ي مورد نظر را روي DataBus قرار داده و سپس آدرس لچ مورد نظر را مشخص مي كند و با فعال كردن خروجي آن داده را به خروجي منتقل مي كند. يكي از مزيتهاي اي نوع مدار در اين است كه ميتوان روي تك تك LED ها كنترل داشت و مي توان تصاوير را به صورت متحرك در يك جا نشان داد در صورتي كه در نوع اول براي نمايش تصاوير و نوشته بايستي به صورت روان بكار مي برديم . در واقع تصاوير و نوشته ها در حال حركت از يك طرف صفحه به طرف ديگر بودند. بلوك دياگرام اين نوع سيستم به صورت شكل(۱-۱) است .

 

۳٫ نوع ديگر از سيم بندي قرار دادن Shift Register ها پشت سر هم و ارسال اطلاعات به آنها،كه اينShift Register ها اطلاعات را به صورت پارالل دريافت و به صورت پارالل به خروجي انتقال مي دهند.(مدار ساخته شده بر اين اصول بوده و بعداً به صورت كامل توضيح داده مي شود).
بلوك دياگرام اين نوع مدار به صورت شكل(۱-۲) مي باشدكه ارسال كننده Data مي تواند سيستم ميكرو پروسسوري يا كنترولي و يا يك كامپيوتر باشد .

نمايشگر هاي LCD :

كنترل اين نوع نمايشگرها ساده بوده و نياز به طراحي ميكروپروسسوري و برنامه نويسي زبان مخصوص CPU اي كه مورد استفاده قرار گرفته دارد .
در زير يك نمونه از اين نمايشگرها را به صورت ساده توضيح داده شده است:
LCD ها در انواع مختلف مي باشد ولي LCD توضيح داده شده داراي ۱۶ پايه يا پورت مي باشد كه از اين ۱۶ پايه ۲ تاي آن مورد استفاده ندارد.
DB0 – DB7: 8 پايه آن به عنوان ورودي و خروجي Data مي باشد.
E : پايهاي براي فعال كردن و يا لچ كردن اطلاعات ارائه شده به داخل LCD يا CPU مي باشد كه وقتي اكتيو است مي توان با نمايشگر كار كرد.
R/W‌ : پايه اي براي نوشتن به و يا خواندن از LCD مي باشد. زماني كه اين پايه ۰ باشد مي توان در آن نوشت و زماني كه ۱ باشد مي توان از آن داده را خواند.
Rs : پايه اي براي مشخص كردن دريافت دستورات يا اطلاعات مي باشد. اگر اين پايه ۰ باشد ثبات فرمان انتخاب شده و مي توان دستوراتي همچون پاك كردن و يا شيفت دادن و … را انجام داد.
زماني كه اين پايه ۱ باشد ثبات داده انتخاب مي شود و مي توان اطلاعات و داده را به نمايشگر ارسال كرد.
همچنين يك پايه براي ولتاژ و يك پايه براي زمين و يك پايه براي كنترل شدت روشنايي دارد.
شكل اين نوع نمايشگر به صورت زير مي باشد:

براي ارسال اطلاعات به اين نوع نمايشگر بايستي مداري طراحي گردد كه بعد از ارسال دستورات تاخير حدود ۴۵۰ ميكروثانيه را ايجاد نمايد.
براي مثال ارتباط اين نوع نمايشگر و همچنين نوع برنامه نويسي آن با يك ميكروكنترلر به صورت زير مي باشد:

ORG
MOV A,#38H ;LCD 2 LINES
ACALL COMWRT
ACALL DELAY
MOV A,#0EH ;DISPLAY ON,CURSOR ON
ACALL COMWRT
ACALL DELAY

MOV A,01H ;CLEAR LCD
ACALL COMWRT
ACALL DELAY
MOV A,06H ;SHIFT CURSOR RIGHT
ACALL COMWRT
ACALL DELAY
MOV A,#84H ;CURSOR AT LINE O,POS.4

ACALL COMWRT
ACALL DELAY
MOV A,#’N’ ;SEND CODE ASKY ‘N’
ACALL DATAWRT
ACALL DELAY
MOV A,#’O’ ;SEND CODE ASKY ‘O’
ACALL DATAWRT

ACALL DELAY
AGAIN:
SJMP AGAIN
;***********************************
COMWRT:
MOV P1,A
CLR P2.0
CLR P2.1
SETB P2.2
CLR P2.2
RET
;**********************************
DATAWRT:
MOV P1,A
SETB P2.0
CLR P2.1
SETB P2.2
CLR P2.2
RET
;**********************************
DELAY:
MOV R3,#50
HERE:
MOV R4,#255
HERE1:
DJNZ R4,HERE1
DJNZ R3,HERE
RET
;*********************************
END
با اجرا و پروگرم كردن برنامه بالا به داخل ميكروكنترولر ، LCD جمله NO را نشان خواهد داد.

فصل دوم :

نمايشگر LED
(LED DISPLAY)

توضيح ساختمان مدار :
اين مدار به صورت ساده از تعدادي شيفت رجيستر ۴ بيتي كه قابليت تبادل پارالل را دارد و از تعدادي LED و يك عدد پورت پارالل و يا پورت DB25 نر كه امكان ارتباط مدار با كامپيوتر يا PC را مي دهد تشكيل شده است.شكل (۲-۱)
مدار كدهاي لازم جهت نمايش را توسط كامپيوتر دريافت و نمايش ميدهد.
Shift Register

در اين مدار از يك شيفت رجيستر ۴ بيتي با شماره ۷۴۱۷۸ استفاده شده است كه شرح آن به صورت زير است :
۷۴۱۷۸
۷۴۱۷۸: ۴bit shift register (parallel / serial-in parallel – out)
شيفت رجيستر چهاربيتي با ورودي سري و موازي – خروجي موازي

توصيف كلي:
اين آي سي شامل يك شيفت رجيستر چهار بيتي با ورودي هاي سري و موازي و خروجي هاي موازي است.

عملكرد:
براي بارگذاري موازي (Loading) بايستي ورودي Shift را به Low وصل كرد. داده هاي مورد نظر به ورودي هاي (A-D) اعمال مي شود.

وروديLoad بايستي بهHigh متصل باشد. در اولين لبه منفي پالس داده ها همزمان به صورت موازي وارد فليپ فلپهاي متناظر شده و همزمان در خروجي ها نيز ظاهر مي شوند.
هنگام بارگذاري موازي ، داده هاي سري وارد شيفت رجيستر نمي شوند.
اگر ورودي ShiftبهHigh متصل شود، داده هاي موازي (A-D) در خروجي تأثيري ندارند و وارد رجيستر نمي شوند، در اين حالت با اولين لبه پالس شاعت ، داده اعمال شده به ورودي Serial input به QA وارد مي شود. با هر لبه منفي پالس محتواي QAبه QB وQB به QCهمين ترتيب منتقل مي شوند.
اگرLoad وShift هر دو بهLow وصل شوند، محتواي رجيستر با اعمال پالس ساعت تغيري نمي كند و به عبارت ديگر پالس ساعت غير فعال مي شود، و نيازي به غير فعال كننده پالس نداريم.

LED

LED هاي مورد مصرف به خروجي هاي اين رجيستر وصل هستند كه با اعمال كد به رجيستر و اعمال پالس براي انتقال داده ، بر حسب نياز آنها را مي توانيم روشن و يا خاموش سازيم.
كليه پايه هاي منفي LED ها به هم وصل مي باشند با اعمال ولتاژ مثبت مي توانيم آنها را روشن و يا خاموش نماييم.

PC
كليه اعمال كنترلي براي ارسال داده و پالس به مدار توسط سيستم كامپيوتري ، با استفاده از برنامه نويسي به زبان C و ارسال داده به پورت پرينتر(پارالل) صورت مي گيرد كه با اين كار امكان كنترل به طروق مختلف جهت ارسال داده و كنترل سرعت حركت داده به راحتي امكان پذير مي باشد.
(مي توانستيم از سيستمهاي ميكروپروسسوري و ميكروكنترولري به جاي كامپيوتر استفاده نماييم).
جهت آشنايي با اين نوع عملكرد ابتدا توضيحي در مورد ساختمان كامپيوتر و روش برنامه نويسي توضيحي داده مي شود تا بهتر با عملكرد اين سيستم براي كنترل آشنا شويد.

سازمان دروني كامپيوتر:
بخش عملياتي هر كامپيوتر قابل تفكيك به سه قسمت است:
۱٫ وسايل CPU ( واحد پردازش )
۲٫ حافظه
۳٫ I/O (ورودي / خروجي )

از طرفي هر كامپيوتر داراي سه گذرگاه است:
۱٫ گذرگاه آدرس
۲٫ گذرگاه داده
۳٫ گذرگاه كنترل
به منظور شناسايي يك وسيله (حافظه يا I/O )توسط CPU ، بايد آدرسي به آن اختصاص يابد. آدرس اختصاص يافته به يك وسيله مورد نظر بايستي منحصر به فرد باشد؛ يعني دو وسيله مختلف مجاز به داشتن يك آدرس نيستند.
CPU آدرس را روي گذرگاه آدرس قرار مي دهد(البته به شكل دودويي) و مدار ديكد وسيله را مي يابد. آنگاه CPU از گذرگاه داده براي به دست آوردن داده ار وسيله يا ارسال داده به آن استفاده مي نمايد.
گذرگاههاي كنترل براي تهيه سيگنالهاي خواندن و نوشتن در وسيله و مطلع ساختن آن از تصميم CPU براي دريافت اطلاعات و يا ارسال اطلاعات به آن است .