你的“門面”！常用的那些顯示器件我們學(xué)習(xí)研究Arduino,、樹莓派或者其他控制器時，一般進行的第一個實驗就是點亮LED,。在數(shù)字邏輯中,，單個LED只能控制亮或滅,也就是對應(yīng)呈現(xiàn)1和0兩種狀態(tài)，表達的信息十分有限,。但將8個LED按照一定順序排列,、呈“8”字型封裝在一起，便組成了常見的LED數(shù)碼管,。 數(shù)碼管的外觀 每一個組成“8”字形的LED，我們稱之為“段”,，一般而言,，數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，一段就對應(yīng)一個LED,，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個LED,，也就是多一個小數(shù)點（DP），這個小數(shù)點可以更精確的表示數(shù)碼管想要顯示的內(nèi)容,，八段數(shù)碼管的每段按照一定的順序標注為"a,b,c,d,e,f,g,dp ",。當然有些LED數(shù)碼管會按照實際需要增加“段”或減少“段”。在應(yīng)用中,，可以將多個數(shù)碼管封裝在一起,，每組所包含的數(shù)碼管個數(shù)稱之為“位”，常見的封裝形式有1位,、2位,、4位、6位、8位等,。 LED數(shù)碼管的“段” LED數(shù)碼管按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩大類，一類是共陰極接法,，另一類是共陽極接法,。以八段數(shù)碼管為例，共陰極就是8個LED共用一個電源的負極,，高電平點亮,，共陽極就是8個LED共用一個電源的正極，也就是低電平點亮,。只要控制其中各段LED的亮滅,，即可顯示相應(yīng)的數(shù)字、字母或符號,。 LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用控制器或驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段,，從而顯示出我們需要的數(shù)字,、字母等，根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同,，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類,。 數(shù)碼管靜態(tài)驅(qū)動顯示時，每個數(shù)碼管的每一個段碼都由控制器的一個I/O口進行驅(qū)動,，或者使用特定的轉(zhuǎn)換器進行驅(qū)動,。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高,，缺點是占用I/O口多,。要知道一個Arduino UNO控制器可用的數(shù)字I/O口只有14個，而使用I/O口多的控制器無疑會增加成本,。所以實際應(yīng)用時必須依靠驅(qū)動器進行驅(qū)動,，這也增加了硬件電路設(shè)計的復(fù)雜性。 數(shù)碼管動態(tài)驅(qū)動顯示是應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式,，是將所有數(shù)碼管的相同名字的段連在一起,，共同連接一個I/O口，而每個數(shù)碼管的“位”選通由各自獨立連接的I/O口控制,。當控制器輸出字形碼時,，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形,，取決于控制器對“位”選通端電路的控制,，所以我們只要打開需要顯示的數(shù)碼管的“位”選通端,，這一位就會顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管也就不會亮,。 通過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的“位”端,，各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動,。在輪流顯示過程中,，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng),，盡管各位數(shù)碼管并非同時點亮,，但只要掃描的速度足夠快，給人的感覺就是一組同時顯示的穩(wěn)定數(shù)據(jù),，不會出現(xiàn)閃爍,。動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但動態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的I/O口,，并且每一時刻只會有一只數(shù)碼管點亮,，因而功耗更低。 4位LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示接線方法 雖然動態(tài)驅(qū)動LED數(shù)碼管能夠節(jié)省控制器I/O資源,，但我們還是希望有更加便捷的使用方式，那就是將LED數(shù)碼管與驅(qū)動芯片集成在一起,，使用特定的通訊協(xié)議與控制器進行連接通訊,。比如SPI LED 數(shù)碼管擴展顯示模塊,，除去電源正負極引腳,，只需與控制器的3個I/O引腳相連接，編寫程序即可實現(xiàn)顯示功能,，如圖 所示就是使用了SPI數(shù)碼管顯示模塊搭建的“定時炸彈”,。 使用SPI數(shù)碼管顯示模塊搭建的“定時炸彈” 除了SPI LED數(shù)碼管擴展顯示模塊,，使用IIC接口的4位共陽數(shù)碼管也是不錯的選擇（見圖7）,。它只需要四根數(shù)據(jù)連接線，除去電源與地線外,，另外兩根為SCK與SDA接口,，即時鐘與數(shù)據(jù)接口，僅占用兩個I/O,。而且只需要調(diào)用庫函數(shù)進行編程,，即可實現(xiàn)對數(shù)碼管的控制，以顯示數(shù)字和字母,。 IIC接口的4位共陽數(shù)碼管時間顯示 本文為 無線電雜志 微信公眾平臺原創(chuàng)文章,。詳細內(nèi)容及高清大圖請查閱《無線電》雜志。版權(quán)所有,，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)至朋友圈,。公眾號、報刊等轉(zhuǎn)載請給本公眾號后臺留言獲得授權(quán),。 你的“門面”,！常用的那些顯示器件（二）介紹完LED數(shù)碼管，你可能會覺得小小的LED經(jīng)過排列也可以顯示出實際意義的數(shù)字,，非常神奇,，那么看完即將登場的LED點陣的介紹，你可能會更加慨嘆人類非凡的智慧,。 LED點陣屏由LED排列組成，以燈珠亮滅來顯示文字,、圖片,、動畫、視頻等,，是模塊化的顯示器件,，通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成,。LED點陣顯示屏制作簡單,，安裝方便，已被廣泛應(yīng)用于各種公共場合,，如汽車報站器,、廣告屏以及公告牌等。 LED點陣規(guī)格繁多,，大都按實際需求定制,。無論點陣屏幕大小、LED數(shù)量多少,，其控制原理一致,，大屏幕顯示系統(tǒng)一般是將由多個LED點陣小模塊以搭積木的方式組合而成，每一個小模塊都有自己獨立的控制系統(tǒng),，組合在一起后由一個總控制器控制各模塊進行顯示,，這種方法簡單、容易維修,。 我們以常見的8×8點陣為例,，說明其工作原理。8×8點陣由64個發(fā)光二極管組成,，每個發(fā)光二極管都放置在行線和列線的交叉點上,，當對應(yīng)的某一行置高電平,，某一列置低電平，則相應(yīng)的二極管就會點亮,。類似LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式,，在LED點陣顯示系統(tǒng)中，各模塊的顯示方式有靜態(tài)和動態(tài)兩種顯示方式,，目前普遍使用的是動態(tài)顯示方式,。在LED數(shù)碼管一節(jié)中我們已經(jīng)分析過，使用靜態(tài)驅(qū)動非常占用控制器的資源,，即便使用動態(tài)掃描驅(qū)動,，占用的資源依然很多。而使用SPI接口的8×8 LED Matrix Module點陣模塊接線就很簡單了（見圖8）,，并且可以用多個組合連接進行拓展,。 圖8 8×8 LED點陣顯示“心”形 RGB LED點陣 剛剛介紹的是單色LED點陣,，大家知道LED有各種不同的顏色,，還有一類LED自身可以發(fā)出不同的顏色，有些甚至能夠顯示多達65536種不同色彩,，我們稱之為RGB LED,。RGB LED點陣組成方式及驅(qū)動原理類似單色led點陣，不同之處在于每個燈珠是由3個獨立的紅色,、綠色和藍色LED封裝在一個外殼內(nèi)而成,，通過控制每個顏色的LED發(fā)出不同的亮度，從而使不同飽和度的光混合出不同的顏色（見圖9）,。 圖9 RGB LED點陣顯示漸變色彩 LCD LCD 是 Liquid Crystal Display 的簡稱，也就是液晶屏的意思,，液晶從形狀和外觀上看都是一種液體,，但它的分子結(jié)構(gòu)又表現(xiàn)出固體的形態(tài),。當液晶受到外界電場影響,，其分子會產(chǎn)生精確、有序的排列,，如果對分子的排列加以適當?shù)目刂?，那么液晶分子將會允許光線穿透。LCD 的構(gòu)造是將液晶盒放置在兩片平行基板玻璃中,，下基板玻璃上放置薄膜晶體管,，上基板玻璃上放置濾光片，通過薄膜晶體管上的信號與電壓的改變來控制液晶分子的轉(zhuǎn)動方向,，控制每個像素點能否射出光線,，從而顯示出圖像（見圖10）,。 圖10 液晶在斷電,、通電情況下的轉(zhuǎn)動 我們在學(xué)習(xí)液晶顯示模塊的時候,，第一個接觸的應(yīng)該是經(jīng)典的LCD1602字符液晶模塊，1602是16×2的意思,，也就是它能夠顯示每行16個,，共2行字符。1602液晶模塊按照數(shù)據(jù)手冊內(nèi)容進行硬件連接時,，除去電源,、地、背光調(diào)節(jié)等,，通常還需要連接“RS”,、“R/W”、“E”,、“DB0”至“DB7”共計11個引腳,，而且要按照讀寫時序進行指令、數(shù)據(jù)讀寫操作,。 前面提到過,，控制器的I/O引腳是有限的，為了實現(xiàn)各種功能,，控制器可能會連接幾個電子模塊,，如何簡化電路連接、節(jié)省I/O接口資源是我們必須考慮的,。而IIC的LCD1602字符液晶顯示模塊就可以解決上述問題,，因為它只需兩根線就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，還可以掛其他IIC設(shè)備,。對于Arduino初學(xué)者來說就再也不必為繁瑣復(fù)雜液晶驅(qū)動電路連線而頭疼了,，只需通過4P傳感器連接線連接，經(jīng)過Arduino控制器編程后,，便可輕松實現(xiàn)標識標語,、傳感器數(shù)據(jù)的記錄顯示。而同樣接線簡單,、開發(fā)便利的使用串口通信的Serial LCD1602模塊也是極簡設(shè)計的典范（見圖11）,。
圖11 Serial LCD1602模塊 除了1602液晶顯示模塊,， LCD2004及LCD12864液晶模塊也是比較常見的,。LCD2004能顯示每行20個、共4行字符,，較1602模塊顯示內(nèi)容多了一倍有余,，而 12864液晶顯示模塊的顯示區(qū)域則由128×64共計8192個點組成,，因此較1602模塊與2004模塊而言，12864液晶模塊能夠顯示更豐富的內(nèi)容（見圖12）,。
圖12 12864液晶模塊的應(yīng)用 前面介紹的是單色液晶模塊，如果需要顯示彩色圖形和圖像,，我們還會使用彩色液晶模塊,，其控制原理與單色液晶模塊類似（見圖13）。
圖13 樹莓派高清數(shù)字液晶顯示器 本文為 無線電雜志 微信公眾平臺原創(chuàng)文章,。詳細內(nèi)容及高清大圖請查閱《無線電》雜志。版權(quán)所有,，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)至朋友圈,。公眾號、報刊等轉(zhuǎn)載請給本公眾號后臺留言獲得授權(quán),。 … 你的“門面”,！常用的那些顯示器件（終）
電子紙 說起Kindle，相信喜歡使用“電子書”閱讀的朋友都不會陌生,，它是由Amazon設(shè)計和銷售的電子書閱讀器,，其核心技術(shù)便是“電子紙”。電子紙也叫數(shù)碼紙,，英文是E-paper,，它是一種超薄、超輕的顯示屏,。打比方說,，電子紙是一張薄膠片，而在膠片上"涂"上的一層帶電的物質(zhì),，則是電子墨（E-ink）,。電子紙的視覺感觀幾乎和紙完全一樣,，既能免于視覺疲勞,，又可以像我們常見的液晶顯示器一樣不斷轉(zhuǎn)換刷新顯示內(nèi)容。電子紙在不翻頁時可以保持原有顯示內(nèi)容,，只有在翻頁刷新時才會耗電,，所以比液晶顯示器省電很多,。
電子紙技術(shù)應(yīng)用于“電子書”產(chǎn)品 電子紙顯示設(shè)備通常都非常薄,，重量也相當輕,。傳統(tǒng)LCD由于結(jié)構(gòu)的原因使它的厚度不可能太薄，重量也不會太輕,。而電子墨水顯示設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)相當簡單,，它的厚度可以做到1mm左右，顯示屏厚度還不到LCD的一半,。此外,，電子墨水的適用范圍相當廣泛，它不僅可用于玻璃表面,，還可以應(yīng)用于塑料等材質(zhì)表面,，所以它不會像LCD顯示屏那樣脆弱。電子紙常用于代替常規(guī)顯示設(shè)備,、移動通訊等手持設(shè)備顯示屏,，目前廣泛應(yīng)用于便攜式電子書、電子報紙等,，它可以提供與傳統(tǒng)書刊類似的閱讀體驗,。 EL發(fā)光線 除了常見的LED、LCD等顯示模塊外,，EL發(fā)光線正在被人們慢慢認知,。說起EL發(fā)光線，大家可能不太了解,，但提起冷光霓虹管,，想必大家會略有耳聞。EL發(fā)光線發(fā)光顏色豐富,，使用時自身并不發(fā)熱,，而且防水，在實際應(yīng)用時還能任意彎折,、剪裁,、拼接成各種形狀。因此常用于家居裝飾,、城市美化等領(lǐng)域,。
EL發(fā)光線在汽車裝飾中的應(yīng)用 既然EL發(fā)光線有如此多的優(yōu)點,，那怎樣通過Arduino來控制EL發(fā)光線呢,？我們可以使用EL 擴展板，它可以同時控制4個EL設(shè)備，適合室內(nèi)裝飾項目或制作舞臺效果,，并且控制方法就像控制LED一樣簡單,。使用PWM還可以制造出多彩而華麗的燈光效果。另外EL 擴展板配備了專用的EL逆變器,，它可以驅(qū)動長達15m的EL燈條,，足夠完成各種各樣復(fù)雜的圖案。
EL發(fā)光線擴展 你的“門面”足夠炫嗎,？無論是數(shù)碼管、LCD,、數(shù)碼管還是電子紙,、EL發(fā)光線，在實際應(yīng)用中,，大家可以根據(jù)自己的需求,，選擇適合的顯示模塊為自己的設(shè)計添加生動的表情~ 本文為 無線電雜志 微信公眾平臺原創(chuàng)文章。詳細內(nèi)容及高清大圖請查閱《無線電》雜志,。版權(quán)所有,，歡迎個人轉(zhuǎn)發(fā)至朋友圈。公眾號,、報刊等轉(zhuǎn)載請給本公眾號后臺留言獲得授權(quán),。 ……………………………………………… |
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