انواع نمایشگرهای LED



نام
نمایشگر LED
(( LED DISPLAY ))

تهیه و تنظیم :

استاد راهنما:

سالتحصیلی:

بسم الله الرحمن الرحیم

تقدیم به دو مروارید‏گرانقدر :

پدر و مادر عزیزم

(( امید است که این کار گوشه کوچکی از زحمات شما را جبران نماید ))

فصل اول:

(( کاربردها و انواع نمایشگرها ))

بنام خدا
مقدمه:
امروزه یکی از سیستمهایی که بیشتر در سازمانها و مراکز تجاری جهت نمایش تصاویر و حروف اعداد جهت مطلع ساختن عموم از وقایع و تغیرات مورد استفاده قرار می گیرد نمایشگرهای LED ویا LCD ( LED DISPLAY & LCD DISPLAY)می باشد.
برای مثال در یک فرودگاه برای نمایش دادن زمان و مسیر حرکت هواپیماها دیگر از لوازمی مانند کرکره های تبلیغاتی و دیگر موارد استفاده نمی کنند زیرا دارای حجم زیاد و مورد استفاده محدود می باشد ، به فرض اگر زمان حرکت هواپیما تغییر پیدا کند برای نمایش دادن آن برای عموم نیاز به تقبل زحمت و به هدر رفتن زمان می باشد ولی با استفاده از یک سیستم نمایشگری LED یا LCD می توان به راحتی و فقط با فشار دادن چند کلید تغیرات مربوطه را به اطلاع عموم رساند .
و یا در استادیومهای فوتبال برای نمایش دادن نتیجه مسابقه می توان از این تابلوها استفاده کرد.
مثال دیگر را می توان برای فروشگاههای بزرگ در نظر گرفت ، که برای تبلیغ محصولات خود از تابلوهای تبلیغاتی استفاده می کنند برسانند.
و یا مثال واضحتری که امروزه ما بیشتر در شهرهای صنعتی و بزرگ می بینیم ، قرار گرفتن این تابلوها در چهارراه ها و اتوبانها و دیگر مسیرها می باشد که در حال نشان دادن تصاویر برای آگاه کردن مردم و رانندگان برای رعایت کردن قوانین راهنمایی و رانندگی و یا در حال تبلیغ کردن محصولات یک کارخانه و یا در حال تبلیغ کردن یک کاندیدا و یا کاندیداها می باشد که در مورد آخر می توان گفت از بسیاری ضررهای مالی می کاهد .
چون به فرض یک شرکت برای اینکه بتواند محصولات خود را تبلیغ کند بایستی تبلغاتی از قبیل چاپ پوستر و پخش کاغذهای تبلغاتی را انجام دهد که نیاز به پرداخت هزینه های هنگفت می باشد، ولی توسط یک تابلوی تبلیغاتی می تواند محصولات خود را با کیفیت بالا تبلیغ کند .
یکی از مزیتهای این گونه تابلوها در این می باشد که می توان تصاویر و کاراکتر های مختلف را هرگونه که خواستاریم به نمایش بگذاریم . همچنین قادر هستند به صورت متحرک و یا ثابت نمایش داده شوند .

انواع تابلوها :
تابلوهای تبلیغاتی در چند مدل ساخته و بر حسب ابعادشان دارای قیمتهای مختلف می باشند.
1. تابلوی LED
2. تابلوی LCD

تابلوی LED (LED DISPLAY) :
این گونه تابلوها از LED هایی با رنگهای مختلف به صورت ساده و از LED هایی با قابلیت نمایش چند رنگ ساخته می شوند که طریقه نمایش رنگهای مختلف آن بر حسب ولتاژ اعمال شده به آن می باشد که در هر ولتاژ نور مشخص شده ای را از خود تولید می کنند که این خاصیت ربط به ساختمان داخلی LED و تبادل الکترون و حفره ها بین لایه های P & N دارد .

تابلوهای LCD (LCD DISPLAY ) :
این گونه تابلوها دارای قابلیت عملکرد زیادتری نسبت به تابلوهای LED دارند زیرا نوع نمایش آنها بر حسب پیکسل بوده و هر چه تعداد پیکسل ها بیشتر باشد قدرت نمایش هم بیشتر می باشد. از طرفی می توانند کاراکترهای مختلف را نمایش دهند و از همه مهمتر برای کنترل می توان ازسیستمهای میکروپروسسوری ساده و یا میکروکنترلری جهت نمایش استفاده کرد و همچنین دارای پورتهای ورودی با تعداد کم می باشند و سیم بندی در این گونه سیستمها ساده و کم می باشد در صورتی که در نوع دیگر خود یعنی تابلوهای LED داری سیم بندی زیاد ، بر حسب نیاز، می باشد.
ولی یکی از دلایلی که امروز بیشتر از تابلوهای LED استفاده می کنند این است که قیمت یک نمایشگر LCD به مراتب بسیار بیشتر از قیمت یک نمایشگر LED می باشد ، و از طرفی اگر بخواهیم نمایشگری با قابلیت نمایش رنگی توسط نمایشگر های رنگی LCD طراحی و بسازیم، بایستی هزینه هنگفتی را تقبل نماییم ، در صورتی که می توانیم با هزینه ای حتی نصف هزینه نمایشگر های رنگی LCD از LED هایی که قابلیت نمایش چند رنگ را دارند استفاده نموده و قابلیت پخش تصاویر را حتی در حالت سه بعدی به آن بدهیم .

راههای کنترل نمایشگرها :
طریقه کنترل این گونه تابلوها به روشهای مختلف می باشد که به توضیح چند مورد از آنها می پردازیم :
نمایشگر های LED :
1. LED های قرار گرفته روی برد به صورت ماتریسی قرار می گیرند که توسط سیستمهایی می توان با انتخاب سطرها و ستونها LED مربوطه را روشن نمود ولی در این نوع سیم بندی فقط قادر هستیم روی ستونهای مورد نظر تسلط داشته باشیم نه بر روی تک تک LED ها و در صورتی قادر هستیم بر روی تک تکLED ها تسلط داشته باشیم که مانند کی برد به سطر ها و ستونها کد مشخص شده ای را ارسال کنیم که گاهی اوقات با حالتی که ما انتظار داریم جواب بدست نمی آید.
2. نوع دیگر با استفاده از لچها می باشد که در این حالت ابتدا مدار میکروپروسسوری و یا میکروکنترلری طراحی می گردد که هر یک از لچها را آدرس دهی کرده و از طرفی هر یک از پایه های خروجی لچها به LED هاوصل می باشد ، سیستم میکروپروسسوری داده ی مورد نظر را روی DataBus قرار داده و سپس آدرس لچ مورد نظر را مشخص می کند و با فعال کردن خروجی آن داده را به خروجی منتقل می کند. یکی از مزیتهای ای نوع مدار در این است که میتوان روی تک تک LED ها کنترل داشت و می توان تصاویر را به صورت متحرک در یک جا نشان داد در صورتی که در نوع اول برای نمایش تصاویر و نوشته بایستی به صورت روان بکار می بردیم . در واقع تصاویر و نوشته ها در حال حرکت از یک طرف صفحه به طرف دیگر بودند. بلوک دیاگرام این نوع سیستم به صورت شکل(1-1) است .

3. نوع دیگر از سیم بندی قرار دادن Shift Register ها پشت سر هم و ارسال اطلاعات به آنها،که اینShift Register ها اطلاعات را به صورت پارالل دریافت و به صورت پارالل به خروجی انتقال می دهند.(مدار ساخته شده بر این اصول بوده و بعداً به صورت کامل توضیح داده می شود).
بلوک دیاگرام این نوع مدار به صورت شکل(1-2) می باشدکه ارسال کننده Data می تواند سیستم میکرو پروسسوری یا کنترولی و یا یک کامپیوتر باشد .

نمایشگر های LCD :
کنترل این نوع نمایشگرها ساده بوده و نیاز به طراحی میکروپروسسوری و برنامه نویسی زبان مخصوص CPU ای که مورد استفاده قرار گرفته دارد .
در زیر یک نمونه از این نمایشگرها را به صورت ساده توضیح داده شده است:
LCD ها در انواع مختلف می باشد ولی LCD توضیح داده شده دارای 16 پایه یا پورت می باشد که از این 16 پایه 2 تای آن مورد استفاده ندارد.
DB0 – DB7: 8 پایه آن به عنوان ورودی و خروجی Data می باشد.
E : پایهای برای فعال کردن و یا لچ کردن اطلاعات ارائه شده به داخل LCD یا CPU می باشد که وقتی اکتیو است می توان با نمایشگر کار کرد.
R/W : پایه ای برای نوشتن به و یا خواندن از LCD می باشد. زمانی که این پایه 0 باشد می توان در آن نوشت و زمانی که 1 باشد می توان از آن داده را خواند.
Rs : پایه ای برای مشخص کردن دریافت دستورات یا اطلاعات می باشد. اگر این پایه 0 باشد ثبات فرمان انتخاب شده و می توان دستوراتی همچون پاک کردن و یا شیفت دادن و … را انجام داد.
زمانی که این پایه 1 باشد ثبات داده انتخاب می شود و می توان اطلاعات و داده را به نمایشگر ارسال کرد.
همچنین یک پایه برای ولتاژ و یک پایه برای زمین و یک پایه برای کنترل شدت روشنایی دارد.
شکل این نوع نمایشگر به صورت زیر می باشد:

برای ارسال اطلاعات به این نوع نمایشگر بایستی مداری طراحی گردد که بعد از ارسال دستورات تاخیر حدود 450 میکروثانیه را ایجاد نماید.
برای مثال ارتباط این نوع نمایشگر و همچنین نوع برنامه نویسی آن با یک میکروکنترلر به صورت زیر می 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 کردن برنامه بالا به داخل میکروکنترولر ، LCD جمله NO را نشان خواهد داد.

فصل دوم :

نمایشگر LED
(LED DISPLAY)

توضیح ساختمان مدار :
این مدار به صورت ساده از تعدادی شیفت رجیستر 4 بیتی که قابلیت تبادل پارالل را دارد و از تعدادی LED و یک عدد پورت پارالل و یا پورت DB25 نر که امکان ارتباط مدار با کامپیوتر یا PC را می دهد تشکیل شده است.شکل (2-1)
مدار کدهای لازم جهت نمایش را توسط کامپیوتر دریافت و نمایش میدهد.
Shift Register

در این مدار از یک شیفت رجیستر 4 بیتی با شماره 74178 استفاده شده است که شرح آن به صورت زیر است :
74178
74178: 4bit shift register (parallel / serial-in parallel – out)
شیفت رجیستر چهاربیتی با ورودی سری و موازی – خروجی موازی

توصیف کلی:
این آی سی شامل یک شیفت رجیستر چهار بیتی با ورودی های سری و موازی و خروجی های موازی است.

عملکرد:
برای بارگذاری موازی (Loading) بایستی ورودی Shift را به Low وصل کرد. داده های مورد نظر به ورودی های (A-D) اعمال می شود.

ورودیLoad بایستی بهHigh متصل باشد. در اولین لبه منفی پالس داده ها همزمان به صورت موازی وارد فلیپ فلپهای متناظر شده و همزمان در خروجی ها نیز ظاهر می شوند.
هنگام بارگذاری موازی ، داده های سری وارد شیفت رجیستر نمی شوند.
اگر ورودی ShiftبهHigh متصل شود، داده های موازی (A-D) در خروجی تاثیری ندارند و وارد رجیستر نمی شوند، در این حالت با اولین لبه پالس شاعت ، داده اعمال شده به ورودی Serial input به QA وارد می شود. با هر لبه منفی پالس محتوای QAبه QB وQB به QCهمین ترتیب منتقل می شوند.
اگرLoad وShift هر دو بهLow وصل شوند، محتوای رجیستر با اعمال پالس ساعت تغیری نمی کند و به عبارت دیگر پالس ساعت غیر فعال می شود، و نیازی به غیر فعال کننده پالس نداریم.

LED

LED های مورد مصرف به خروجی های این رجیستر وصل هستند که با اعمال کد به رجیستر و اعمال پالس برای انتقال داده ، بر حسب نیاز آنها را می توانیم روشن و یا خاموش سازیم.
کلیه پایه های منفی LED ها به هم وصل می باشند با اعمال ولتاژ مثبت می توانیم آنها را روشن و یا خاموش نماییم.

PC
کلیه اعمال کنترلی برای ارسال داده و پالس به مدار توسط سیستم کامپیوتری ، با استفاده از برنامه نویسی به زبان C و ارسال داده به پورت پرینتر(پارالل) صورت می گیرد که با این کار امکان کنترل به طروق مختلف جهت ارسال داده و کنترل سرعت حرکت داده به راحتی امکان پذیر می باشد.
(می توانستیم از سیستمهای میکروپروسسوری و میکروکنترولری به جای کامپیوتر استفاده نماییم).
جهت آشنایی با این نوع عملکرد ابتدا توضیحی در مورد ساختمان کامپیوتر و روش برنامه نویسی توضیحی داده می شود تا بهتر با عملکرد این سیستم برای کنترل آشنا شوید.

سازمان درونی کامپیوتر:
بخش عملیاتی هر کامپیوتر قابل تفکیک به سه قسمت است:
1. وسایل CPU ( واحد پردازش )
2. حافظه
3. I/O (ورودی / خروجی )

از طرفی هر کامپیوتر دارای سه گذرگاه است:
1. گذرگاه آدرس
2. گذرگاه داده
3. گذرگاه کنترل
به منظور شناسایی یک وسیله (حافظه یا I/O )توسط CPU ، باید آدرسی به آن اختصاص یابد. آدرس اختصاص یافته به یک وسیله مورد نظر بایستی منحصر به فرد باشد؛ یعنی دو وسیله مختلف مجاز به داشتن یک آدرس نیستند.
CPU آدرس را روی گذرگاه آدرس قرار می دهد(البته به شکل دودویی) و مدار دیکد وسیله را می یابد. آنگاه CPU از گذرگاه داده برای به دست آوردن داده ار وسیله یا ارسال داده به آن استفاده می نماید.
گذرگاههای کنترل برای تهیه سیگنالهای خواندن و نوشتن در وسیله و مطلع ساختن آن از تصمیم CPU برای دریافت اطلاعات و یا ارسال اطلاعات به آن است .

توضیحی بیشتر درباره گذرگاه داده :
چون گذرگاههای داده برای انتقال اطلاعات به و یا از CPU بکار میروند، هر چه گذرگاههای داده بیشتر باشند، CPU بهتر است. اگر گذرگاههای داده را همچون خطوط اتوبان تصور کنیم، واضح است که هر چه خطوط بیشتر باشند، مسیر بین CPU و وسایل بیرونی (مانند چاپگر ها، RAM,ROM و غیره )بهتر خواهد بود. اما افزایش در تعداد خطوط ، هزینه را افزایش می دهد. گذرگاه های حافظه بیشتر ، بمعنای CPU و کامپیوتر گرانتر می باشد. اندازه متوسط گذرگاه داده در CPU ها بین 8 تا 64 متغیر است.
کامپوتر های اولیه از یک گذرگاه داده 8 بیت استفاده می کردند، در حالی که سوپر کامپیوتر هایی مانندCray گذرگاه داده 64 بیت را بکار می برند.
گذرگاههای داده دو طرفه هستند ، زیرا CPU از آنها به هنگام در یافت یا ارسال داده استفاده می کند.
توان پردازش CPU به اندازه این گذرگاهها وابسته است، زیرا یک گذرگاه 8 بیتی هر بار قادر است 1 بایت داده را بفرستد، ولی گذرگاه 16بیتی ، 2 بایت را هر بار ارسال می کند که در نتیجه سریعتر خواهد بود.

توضیحی بیشتردرباره گذرگاه آدرس:
چون گذرگاه آدرس برای شناسایی وسیله و حافظه متصل به CPU بکار می رود، هر چه گذرگاههای آدرس بیشتر باشند، تعداد وسایلی که آدرس دهی می شوند بیشتر خواهند بود. به بیان دیگر تعداد گذرگاههای آدرس رای یک CPU ، تعداد مکانهایی را که با آن محاوره میکند افزایش می دهد.

در سیستم مورد نظر از پورت پرینتر برا ی ارتباط سیستم با کامپیوتر استفاده شده است که به تفضیل توضیح آن می پردازیم:

پورت پرینتر:
از دیگر موارد کاربرد کامپیوتر قابلیت ارتباط به دنیای خارج می باشد که این کار از طریق رابطهایی صورت می پذیرد که در زیر به یک نمونه از آن اشاره شده است:
رابط PIO(8255)
این تراشه رایجترین تراشته رابط I/O می باشد که امروزه بیشتر از آن استفاده می کنند.
دارای سه پورت خروجی 8 بیتی به نامهای A,B,C می باشد که هر کدام برای خود یک آدرس مشخصی را داند که توسط CPU انتخاب می شوند.
دارای پایه های انتخاب و کنترل و خواندن و نوشتن می باشد.
دارای 4 مد کاری می باشدکه به صورت زیر است:
1. مد 0 ،مد سادهI/O ،هر یک از پورتهای A,B,CL,CU به عنوان ورودی و خروجی قابل برنامه ریزی می باشند و هیچ کنترلی روی تک تک بیت ها صورت نمی گیرد.
2. مد1 ،در این مد، پورتهای A,B می توانند به عنوان ورودی و خروجی با امکان دست دهی استفاده شوند.سیگنالهای دست دهی توسط بیت های پورت C تهیه می شود.
3. مد 2 ، د راین مد پورت A می تواند به عنوان ورودی و خروجی دو طرفه با امکان دست دهی بکار رود که سیگنالهای آن به وسیله پورت C تهیه می شود.پورت B می تواند در مد ساده I/O با مد 1 دست دهی بکار رود.
4. مد BSR ،(بیت نشاندن / باز نشاندن). در این مد تنها بیتهای پورت C بصورت تک تک برنامه ریزی می شوند.

تراشه 8255 می تواند در هر یک مدهای ذکر شده کار کند به این صورت که ابتدا بایستی ثبات کنترل آن را توسط CPU انتخاب و سپس داده ای که باعث شناساندن رابط جهت کار در مد مورد نظر می باشد را به آن اعمال نماییم تا رابط در مد مورد نظر کار کند.

پورت پرینتر به این رابط وصل می باشد و واز طرفی برای انجام کار با این رابط بایستی آدرس این رابط را بدانیم تا بتوانیم عملیات ورودی و خروجی را روی آن انجام دهیم.(شکل2-2)

شکل 2-2

توضیحاتی در مورد پورت پرینتر:
پورت پرینتر را پورت DB-25 نر، دارای 25 پایه است که از این 25 پایه هر کدام وظیفه ای برای خود دارند که به طور خلاصه به صورت زیر می باشد:

پایه
توضیح
1
استروب یا آگاه کننده
2
بیت 0 داده
3
بیت1 داده
4
بیت 2 داده
5
بیت 3 داده
6
بیت 4داده
7
بیت 5داده
8
بیت 6 داده
9
بیت 7 داده
10
تصدیق
11
مشغول
12
بی کاغذ
13
انتخاب
14
تغذیه خودکار
15
خطا
16
مقدار دهی اولیه چاپگر
17
ورودی انتخاب
18
زمین
19
زمین
20
زمین
21
زمین
22
زمین
23
زمین
24
زمین
25
زمین
پایه های چاپگر DB – 25

در مدار مورد نظر از 8پایه داده موجود ، 6 پایه مورد استفاده واقع شده است که 4 پایه آن برای داده و 1 پایه برای سیگنال CLK و یک پایه برای زمین در نظر گرفته شده است.
توضیح مدار:
در مدار مورد نظر از 6 عدد شیف رجیستر برای انتقال اطلاعا به صورت پارالل استفاده شده است که خورجی های آهنا به ورودی های رجیستر های بعدی و LEDها وصل می باشد.ورودی اصلی از طریق پورت پرینتر که پایه های 5 ـ 2 پرینتر است وصل می باشد ،پالیمورد نیاز جهت شیفت دادن از طریق پایه 6 پرینتر تهیه می شود.
پایه 25 پورت نی ززمین شده تا نویز حاصل را حذف نماید.
برنامه ای در محیط C برای پورت پرینتر نوشته شده که در آن ابتدا آدرس پورت پرینتر که آدرس 378H می باشد انتخاب و داده ها .

فهرست مطالب
فصل اول:

(( کاربردها و انواع نمایشگرها ))
مقدمه:

انواع تابلوها :
تابلوی LED (LED DISPLAY) :
تابلوهای LCD (LCD DISPLAY ) :
راههای کنترل نمایشگرها :
نمایشگر های LED :
نمایشگر های LCD :
فصل دوم :
نمایشگر LED
(LED DISPLAY)
توضیح ساختمان مدار :
توصیف کلی:
عملکرد:
LED
PC
سازمان درونی کامپیوتر:
توضیحی بیشتر درباره گذرگاه داده :
توضیحی بیشتردرباره گذرگاه آدرس:
پورت پرینتر:
توضیحاتی در مورد پورت پرینتر: