DIGITALNA ELEKTRONIKA INDIKATORI Doc. dr Neđeljko Lekić
INDIKATORI SEGMENTNI INDIKATORI LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)
SEGMENTNI INDIKATORI U digitalnim sistemima, često je binarne zapise potrebno pretvoriti u oblike pogodne za očitavanje od strane korisnika sistema. Segmentni indikatori jednostavni indikatori sastavljeni od svjetlećih segmenata. Binarne brojeve predstavljaju kao dekadne cifre. Segmenti se mogu realizovati upotrebom: - Light emitting diodes (LEDs), - Liquid crystal display (LCD), - Cold cathode gas discharge, - Fluorescentnog displeja - Mehaničkih krilaca,... Postoje sedmo-segmentni, četrnaesto segmentni, šesnaeto-segmentni indikatori, kao i matrični displeji.
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Sedmo-segmentni indikatori koriste se u elektronici za prikazivanje decimalnih brojeva, kojima se daju informacije o radu uređaja.
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Najčešće se realizuje sa 7 LEDs. Za prikaz jedne cifre potrebno je sedam LED dioda (a..g). Uključivanjem odredjene kombinacije formiramo određenu cifru.
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Postoje dva tipa 7-Seg LED displeja: Common Anode svi segmenti dijele istu anodu Common Cathode svi degmenti dijele istu katodu. Common Anode 7-seg displej: Da bi uključili segment na odgovarajući pin treba postaviti 0 (0V). Da bi isključili segment na odgovarajući pin treba postaviti 1 (5V).
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI BCD-TO-SEVEN SEGMENT DECODER 7447
BCD-TO-SEVEN SEGMENT DECODER 7447
BCD-TO-SEVEN SEGMENT DECODER 7447
DECODER CLK D R1 Disch. C2 SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI COUNTER/DECODER STAB 14 3 13 CLK Q0 2 CKE Q1 4 15 Q2 7 RST Q3 10 Q4 1 Q5 5 Q6 6 Q7 9 Q8 11 Q9 CO 12 74HC4017 Da Db Dc Dd De Df Dg Da Db Dc Dd De Df Dg U5A 2 1 RB1 330 R2 Q1 1K8 RB8 330 Q2 2 VOUT VIN 3 1 ADJ +5V LM317 R3 22K BO... B3 CLK /W1 14 13 12 11 7 15 9 10 1 2 4069 U5B 4 4069 SEG REG CIF 1 1D 2D 3D 4D CLK CLR G1 G2 OE1 OE2 3 1Q 3 2Q 4 3Q 5 4Q 6 BCD-TO-SEVEN-SEGMENT DECODER 7447 D0 D1 D2 D3 7 1 2 6 BI/RBO 4 LT RBI 3 5 CIFRA 1 CIFRA 8 A 13 B 12 C 11 D 10 E 9 15 F G 14 +5V 74HC173 SEG REG CIF8 +5V /W8 14 13 12 11 7 15 9 10 1 2 1D 2D 3D 4D CLK CLR G1 G2 OE1 OE2 1Q 3 2Q 4 3Q 5 4Q 6 Prikazivanje 8-cifarskog broja sa 7-SEG indikatorima 74HC173
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Povezivanje sedmo-segmentnih indikatora sa mikrokontrolerom. Controller 7-seg display P2.0 A P2.1 B P2.2 C P2.3 D P2.4 E P2.5 F P2.6 G
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Tabela sedmo-segmentnog displeja.
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Povezivanje više sedmosegmentnih displeja na kontroler. kontroler 7 7 7 7 330Ω +5V Izbacivanjem određene vrednosti na portove ispisujemo broj koji želimo. Nedostatak ovakve veze je veliki broj potrebnih portova (7*4=28)
LED Multipexer SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI U jednom tenutku aktivna je samo jedna cifra (to određuju pinovi 1,2,..n) Dovoljno brze promene aktivne cifre (više od 25 u sekundi) ljudsko oko ne primećuje (perzistencija). Učestanost promene što veća (do 100Hz).
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Smanjenje broja potrebnih pinova Smanjena potrošnja animaciju napravio Zoran Jakšić Programski kod koji podržava ovakav način povezivanja je nešto komplikovaniji
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Veći intezitet sjaja segmenata.
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Programski kod koji podržava rad LED multipleksa na maketi (mikrokontroler ATMega16). Definisanje portova #define SEG_A #define SEG_B #define SEG_C #define SEG_D #define SEG_E #define SEG_F #define SEG_G #define SEG_P #define CIFRA1 #define CIFRA2 #define CIFRA3 #define CIFRA4 #define CIFRA5 _BV(0) // PORTC.0 _BV(5) // PORTC.5 _BV(3) // PORTC.3 _BV(2) // PORTC.2 _BV(1) // PORTC.1 _BV(6) // PORTC.6 _BV(4) // PORTC.4 _BV(7) // PORTC.7 _BV(6) // PORTD.6 _BV(5) // PORTD.5 _BV(4) // PORTD.4 _BV(3) // PORTD.3 _BV(7) // PORTD.7
Definisanje cifara. SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI prog_char CIFRE_P[10]={ SEG_A+SEG_B+SEG_C+SEG_D+SEG_E+SEG_F, // 0 SEG_B+SEG_C, // 1 SEG_A+SEG_B+SEG_D+SEG_E+SEG_G, // 2 SEG_A+SEG_B+SEG_C+SEG_D+SEG_G, // 3 SEG_B+SEG_C+SEG_F+SEG_G, // 4 SEG_A+SEG_C+SEG_D+SEG_F+SEG_G, // 5 SEG_A+SEG_C+SEG_D+SEG_E+SEG_F+SEG_G, // 6 SEG_A+SEG_B+SEG_C, //7 SEG_A+SEG_B+SEG_C+SEG_D+SEG_E+SEG_F+SEG_G, // 8 SEG_A+SEG_B+SEG_C+SEG_D+SEG_F+SEG_G, // 9 }
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI Interupt funkcija koja ispisuje cifre Led displeja. SIGNAL(SIG_OVERFLOW1){ switch(cledmux){ case 0: PORTC=~cLedCifra1; PORTD &=0x07; PORTD =CIFRA1; break; case 1: PORTC=~cLedCifra2; PORTD &=0x07; PORTD =CIFRA2; break; case 2: PORTC=~cLedCifra3; PORTD &=0x07; PORTD =CIFRA3; break; case 3: PORTC=~cLedCifra4; PORTD &=0x07; PORTD =CIFRA4; break; case 4: PORTC=~cLedCifra5; PORTD &=0x07; PORTD =CIFRA5; break; } if(++cledmux>4)cledmux=0; TCNT1-=0x04; }
SEDMO SEGMENTNI INDIKATORI
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Liquid Crystal Display (LCD) je tanki, ravni indikator, napravljen iz kolor ili monohromatskih piksela postavljenih ispred izvora svjetlosti ili reflektora. Veoma mala potrošnja. Često se koristi u uređajima napajanim iz baterije.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Komponente LCD-a: 1. Vertikalni polarizujući filtar 2. Stakleni supstrat sa transparentnim elektrodama (Indium Tin Oxide (ITO) elektrode) 3. Molekuli tečnog kristala 4. Stakleni supstrat koji ujedno predstavlja zajedničku elektrodu (ITO elektrode) 5. Horizontalni polarizujući filter 6. Refleksivna podloga služi da odbija svijetlo nazad posmatraču
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Tečni kristali - materije koje imaju osobine i čvrstog tijela i tečnosti. Posjeduju sposobnost da mijenjaju osu polarizacije svjetlosti zavisno od električnog napona na koji se priključe.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) U odsustvu polja molekuli tečnog kristala obrazuju spiralnu strukturu. Polarizovana svjetlost koja prolazi kroz tečni kristal mijenja osu polarizacije. Debljina sloja tečnog kristala određuje ugao pod kojim će svjetlo padati na drugi polarizacioni filter. LCD displej velikih dimenzija.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Da nema molekula tečnog kristala - svjetlost koja prolazi kroz jedan filter ne bi mogla da prođe kroz drugi.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Twisted Nematic effect (TN-effect) je glavni tehnološki proboj koje je učinio LCD pratičnim. Za razliku od ranijih displeja, TN-ćelije ne zahtijevaju da kroz njih protiče struja i koriste nizak napon koji se može obezbijediti iz baterija. Relativno nizak napon (1-3V) dovoljan da da orijentiše kristal u smjeru linija polja. Uz to ne protiče struja kroz kristal. Električna snaga koja se troši za ovu aktivnost je veoma niska. Uvođenje TN-effect displeja dovela je do rapidnog širenja. Brzo su potisnute druge tehnologije kao što su monolitne LED i CRT. Od 1990-ih, TN-effect LCD-i su dominantni u portabilnoj elektronici.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) VDD Tecni kristal Va /Va a Zadnja ploca Vp t VDD Va VDD t Vb /Vb b /Vp Vp Vb t Segmenti Obrtanje polarizacije ako postoji razlika napona (jednosmjerni napon mora biti 0). Za aktiviranje povorka kvadratnih impulsa (obično 100Hz) Aktivni segmenti pobuđuju se fazno pomjerenim povorkama kvadratnih impulsa.
Elektro distorziona kriva LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Dovođenjem električnog naboja na ITO elektrode, osa polarizacije molekula tečnog kristala se mijenja i poravnava sa el. poljem. Zavisnost promjene ugla ose polarizacije u odnosu na primijenjeni napon.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Ćelija LCD-a u OFF stanju (lijevo) i u ON stanju (desno) kada je primijenjen napon.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Sa promjenom ose polarizacije tečnih kristala, mijenja se i osa polarizacije svjetlosti koja prolazi kroz njih odnosno količina svjetlosti koja se propušta kroz određeni pixel. Količina svjetlosti koju propušta jedan pixel LCD-a u zavisnosti od napona na koji je priljučen Što više mijenjamo osu polarizacije svjetlosti to sve manja količina prolazi kroz drugi polarizacioni filtar. Ovako utičemo na količinu svjetlosti koju posmatrač vidi i možemo da reprodukujemo veliki broj nijansi.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Jedna od osnovnih podjela LCD-a jeste na: - transmisione i - refleksione.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Transmisioni LCD - izvor svjetlosti se nalazi iza displeja. Koristi se u uređajima kod kojih je potreban visok stepen osvijetljenosti, mob. telefoni, televizori, PDA uređaji itd. Izvor svjetlosti troši više energije nego displej.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Refleksioni displeji - osvijetljeni spoljnim svijetlom, koje se odbija od refleksione ploče koja se nalazi na pozadini displeja. Često korišteni u satovima, digitronima itd. Nepostojanje izvora svjetlosti drastično smanjuje potrošnju energije. Ovakve displeje često napajaju solarne ćelije (džepni kalkulatori).
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Važna je i podjela na: - monohromatske i - kolor displeje
Monohromatski LCD Jednostavna struktura. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Svaki pixel se kontrolise ponaosob i u zavisnosti od jačine električnog polja imamo propuštanje više ili manje svjetlosti. Stariji LCD displeji su imali samo mogućnost da potpuno blokiraju ili potpuno propuštaju svjetlost. Današnji monohromatski displeji mogu kontrolisati količinu propuštene svjetlosti i na taj način stvarati nijanse.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Kolor LCD Svaki pixel se sastoji od tri subpixela. Subpixel predstavlja određenu boju crvena, zelena i plava (RGB). To se postiglo dodavanjem određenih filtera. Kombinacijom subpixela možemo prikazati milione mogućih nijansi.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Passive-matrix i Active-matrix adresiranje LCD-a 1. LCD-i sa malim brojem segmenata. Nalaze se u satovima ili digitronima. Obicno imaju poseban elektički kontakt za svaki od segmenata. Ovakva struktura je uobičajena samo za displeje sa malim brojem segmenata.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) 2. Manji monohromatski displeji. Stariji lični organajzeri, stariji laptopovi... Svaki red i svaka vrsta imaju po jedno elektično kolo. Pixeli se adresiraju jedan po jedan putem adrese reda i kolone. Pixeli su bez stalnog el. napona. Kako broj pixela raste smanjuje se fleksibilnost ovakvih displeja. Osnovni nedostaci: - slab kontrast i - spor odziv.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) 3. Displeji sa visokom rezolucijom Današnji LCD displeji na kompjuterima, televizorima, projektorima itd. Koriste strukturu sa aktivnom matricom. Matrica tankoslojnih tranzistora ( thin film transistor TFT). Na ovaj način svaki pixel ima svoj tranzistor. Oštrija slika i brže vrijeme odziva
CCFL Backlight vs LED Backlight
EDGE LED vs Full LED
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Postoje alfanumerički displej i fully-populated grafički displej. 1. Alfanumerički LCD Broj karaktera po liniji kreće se od 8 do 80. Displej može imati od jedne do 4 linije. Veličina slova varira od 3.31mm do 12.71mm. Iskustvo je pokazalo da su upotebljiviji displeji sa više linija, i to oni koji imaju pozadinsko osvjetljenje te je prikaz vidljiv i noću.
2. Grafički LCD LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Za više od 4 linije ili više od 40 karaktera po dijagonali koristi se LCD grafičkog tipa. Takođe se često koriste kada je potreban prikaz slova različitih veličina, kao i specijalnih fontova kinesko ili arapsko pismo.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Povezivanje LCD modula sa kontrolerskim uređajem. Danas se koriste LCD moduli, koji prihvataju standardizovane funkcije koje posjeduje gotovo svaki programski jezik.