Để hiển thị các chế độ làm việc của máy như báo play, FF… hoặc báo số bản, thời gian phát...Vi xử lý xuất ra lệnh điều khiển đưa đến mạch giải mã hiển thị. Lệnh điều khiển này là những dòng bit dữ liệu đặc trưng bởi các xung điện áp. Tuỳ theo từng loại đèn hiển thị mà khối giải mã sẽ thực hiện giải mã hiển thị khác nhau. Nguyên tắc giải mã hiển thị theo từng loại đèn led như sau:
15.3.1. Hiển thị bằng đèn LED 7 đoạn
Led 7 đoạn cấu tạo gồm có 7 led đơn ghép lại với nhau như hình 15.2. Có hai cách ghép led 7 đoạn là ghép theo anode chung hoặc ghép cathode chung.
ab c d ef g a b c d e fg
B+
Cathode chung Anode chung
Hình 15.2. Cách mắc led 7 đoạn
Mã đoạn Hiển thị số
abcdef 0
a a bc 1
abdg 2
b
f b c abcdg 3
g d
bcfg 4
e c e
f acdfg 5
d g
com acdefg 6
abc 7
abcdefg 8
abcdfg 9
Hình 15.3. Cấu trúc led 7 đoạn
Khi led 7 đoạn ghép cathode chung, để led sáng thì tín hiệu điều khiển ở ngõ ra của khối giải mã hiển thị có giá trị mức cao (H). Khi led 7 đoạn ghép
anode chung, để led sáng thì tín hiệu điều khiển ở ngõ ra của khối giải mã hiển thị có giá trị mức thấp (L). Bảng trạng thái làm việc của led 7 đoạn được mô tả tóm tắt như hình 15.3.
15.3.2. Hiển thị bằng đèn LED 15 đoạn
Led 15 đoạn cấu tạo gồm có 15 led đơn ghép lại với nhau. Tương tự như led 7 đoạn, có hai cách ghép led 15 đoạn là ghép theo anode chung hoặc ghép cathode chung. Bảng cấu trúc led 15 đoạn được mô tả tóm tắt như sau:
a b
h i n o
c
m p
g l j d
k
f e
Mã đoạn Hiển thị số
hijm A
bcdeknp B
bnke C
bcdekn D
bnkep E
bnkp F
bnkedp G
nkcdp H
nk I
nkf J
nkoj K
nke L
Mã đoạn Hiển thị số
ghiocd M
ghijdc N
ghfedbca O
nkbcp P
bnpcd Q
nkbcpj R
bnpde S
ijol X
iok Y
hglo V
hgljdc W
abolfe Z
Hình 15.4. Cấu trúc led 15 đoạn
15.3.3. Hiển thị bằng đèn LED chỉ thị (6 đoạn)
Led 6 đoạn cấu tạo gồm có 6 led đơn ghép lại với nhau. Cách ghép cũng tương tự như led 7 đoạn. Bảng cấu trúc của led 6 đoạn được mô tả tóm tắt như sau:
Đoạn mã Hiển thị Lệnh
e Play
a b c d e f baef RewFF
cd Pause
de Slow still
Hình 15.5. Cấu trúc led 6 đoạn
Cách phân bố đoạn LED hiển thị: Khi cần hiển thị những ký tự phức tạp, thì tín hiệu ngõ ra điều khiển hiển thị phải càng nhiều đường làm cho mạch điện phức tạp. Vì vậy, trong máy CD/VCD các led hiển thị được thiết kế theo dạng ma trận gồm m hàng và n cột (m x n). Với cách thiết kế này, lúc tín hiệu điều
194
khiển từ vi xử lý đưa tới khối display decoder sẽ thực hiện giải mã từ các bit nhị phân thành mã quét theo hàng và cột.
Để hiển thị dãy số 4 chữ số có cả dấu chấm thập phân (DP- Decimal Point) các led được bố trí theo kiểu ma trận như sau:
a1 a2 a3 a4
r1
f1 b1 f2
g2
b2 f3 b3 f4
g1 b4
g1 g3
r2
e1 c1 e2 c2 e3 c3 e4 c4
d2 DP2 d3 DP3 d4
r3
DP1 DP4
c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12
Hình 15.6. Cấu trúc led 7 đoạn
Với cách bố trí này, ma trận hiển thị cần phải có 3 hàng + 12 cột = 15 đường tín hiệu điều khiển. Còn nếu ta sử dụng cách giải mã trực tiếp thì khối dislay decoder cần phải có 8 x 4 = 32 đường tín hiệu. Ma trận led dùng để hiển thị 4 led bảy đoạn trên được thiết kế như sau:
P1 r1
f1 a1 b1 f2 a2 b2 f3 a3 b3 f4 a4 b4
P2 r2
e1 g1 c1 e2 g2 c2 e3 g3 c3 e4 g1 c4
P3 r3
d1 DP1 d2 DP2 d3 DP3 d4 DP4
N 1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12
Hình 15.7. Ma trận hiển thị 4 led bảy đoạn
Khi hiển thị sử dụng ma trận led, để các đoạn sáng người cấp các chuỗi xung quét có tần số cao hơn thời gian lưu ảnh của mắt, để mắt không thấy đèn nhấp nháy mà khi nhìn ta có cảm giác đèn sáng liên tục.
15.3.4. Hiển thị bằng đèn tinh thể lỏng (Liquid Crystal Display)
Hiển thị bằng đèn tinh thể lỏng về cách thức tương tự như hiển thị LED nhiều đoạn. Tuy nhiên, về cấu tạo và nguyên lý hoạt động thì hoàn toàn khác, hiển thị bằng đèn tinh thể lỏng là dựa trên hiện tượng phân cực ánh sáng của vật liệu LCD.
Vật liệu LCD là một hợp chất hữu cơ, có khả năng làm xoay pha ánh sáng một góc 90o khi ánh sáng đi qua nó ở điều kiện bình thường khi không có điện trường cấp vào. Nhưng khi có điện trường ngoài cấp vào thì ánh sáng đi qua nó
vẫn giữ nguyên không thay đổi pha của nó. Lợi dụng tính chất này người ta sử dụng vật liệu LCD để điều khiển hiển thị của ánh sáng.
Về cấu tạo, màn hình tinh thể lỏng gồm có lớp vật liệu tinh thể nằm giữa 2 bản thuỷ tinh trong suốt. Bản trong làm điện cực chung có tráng gương phản xạ ánh sáng và trên bản nền này có các điện cực trong suốt bố trí theo các đoạn a, b, c, d…như các đoạn của led. Bảng ngoài trong suốt hướng về phía mắt.
Tinh thể lỏng Tinh thể lỏng bịkhông xoắn xoắn
V V
Không có áp phân cực Có áp phân cực
Hình 15.8. Cấu trúc phân cực của màn hình LCD
Khi có điện thế kích thích vào các đoạn a, b, c...làm xuất hiện điện trường giữa các đoạn này với điện cực chung → tinh thể lỏng sẽ không cho ánh sáng đi qua, lúc đó ánh sáng sẽ phản xạ trở lại mắt → các đoạn của màn hình sẽ sáng.
Khi không có điện thế cấp vào các thanh đoạn → tinh thể lỏng sẽ cho ánh sáng đi qua (tức nó hấp thụ ánh sáng) → làm xuất hiện màu đen dọc theo các đoạn đó → mắt thấy được các chữ, số hiện lên như đèn LED.
Cấu trúc màn hình LCD có hai loại:
- Nếu điện cực chung đấu mass → xung kích đoạn phải là xung dương.
- Nếu điện cực chung đấu +Vcc → xung kích đoạn phải là xung âm.
Việc bố trí các đoạn trong LCD hoàn toàn giống LED và để tạo hiển thị người ta cũng kích thích theo hàng và cột như LED. Để điều khiển hiển thị LCD cần có khối giải mã LCD decoder.
15.3.5. Hiển thị bằng đèn huỳnh quang (FL- Flourescent)
Đèn huỳnh quang được sử dụng phổ biến trong các đèn hiển thị máy CD/VCD. Về nguyên lý hoạt động tương tự như đèn led nhiều đoạn, chỉ khác về mặt cấu tạo của nó. Cấu trúc của đèn FL như biểu diễn hình 15.9.
Về cấu tạo, đèn FL giống như đèn điện tử 3 cực trong đó:
- Các thanh đoạn đóng vai trò như các anode, bên trên có tráng chất phát xạ (huỳnh quang) để hiển thị ánh sáng màu đỏ, xanh, vàng...
196
- Các lưới (grid) tương ứng với các anode.
- Có một cathode chung và một dây nung tim giúp cathode phát xạ điện tử.
- Khi đóng điện, hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực làm phát ra tia điện tử, tia này tác dụng vào lớp bột huỳnh quang làm đèn phát sáng.
Trong đèn FL các anode (segment) được bố trí thành những đoạn a, b, c, giống như đèn led để tạo các ký tự số hoặc chữ. Khi hoạt động, các đoạn này bị kích thích bởi các xung điện áp nhỏ <5Vpp từ ngõ ra khối FL drive (khối giải mã). Để cho đèn hoạt động thì áp phân cực VAK> 20Vdc và VGK = -10V. Vì vậy, cathode phải phân cực điện áp âm từ -21V đến -45V (gọi là đèn cathode lạnh).
A Sa Sb Sc Sd Se Sf Sg SDP
G
H1H2K
H1 G1 G2 G3 G4 H2
Hình 15.9. Cấu trúc đèn huỳnh quang FL
Khi đèn hoạt động, người ta cấp xung điện áp dương cho các anode và cho lưới G sao cho G ít âm hơn. Khi đó, có dòng tia điện tử từ cathode bắn vào các đoạn S anode làm các đoạn tương ứng phát sáng.
Để điều khiển đèn phát sáng, người ta cũng bố trí các thanh đoạn (anode) được điều khiển theo ma trận hàng và cột. Tín hiệu điều khiển từ các ngõ ra của mạch FL drive sẽ kích thích xung điện áp vào các lưới G theo hàng và các đoạn thanh S theo cột, như biểu diễn ở hình 15.10.
G1 r1
G2
5VPP r2
5VPP G3 r3
S1 S2
G4 r4
G2
G5 r5
G1
-20VPP -30V -20VPP S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10S11 S12
S1
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9C10C11 C12
197
Trên mặt đèn hiển thị của máy, nhiều đèn FL được bố trí để hiển thị các số và chữ. Do đặc điểm đèn phát xạ bằng tia điện tử có chất phát quang nên đèn sáng và màu sắc rất đẹp, nên hầu hết các máy hiện nay sử dụng loại đèn này.
Khối giải mã hiển thị FL drive, đóng vai trò quan trọng trong việc giải mã hiển thị của đèn. Sơ đồ liên lạc giữ các tầng trong khối hiển thị đèn FL được biểu diễn ở hình 15.11.
+Vdd -F1
FL data
FL, CKL S1, S2, S3…
CPU CE FL FL
drive Tube
/BLK G1, G2, G3…
-VFL -F2
Hình 15.11. Sơ đồ liên lạc giữa các tầng trong khối hiển thị Các đường tín hiệu cấp cho FL drive bao gồm:
- FL data: Là chuỗi dữ liệu nối tiếp để tạo hiển thị.
- FL CLK: Xung đồng bộ cho FL data.
- CE: Tín hiệu cho phép FL drive hoạt động, tác động mức cao.
- /BLK: Tín hiệu xoa hay tín hiệu làm tắt đèn, tác động mức thấp.
- Vdd : Nguồn cấp cho FL drive.
- Nguồn -VFL: Nguồn cấp âm cho FL drive.
- S1, S2, S3…: Là các tín hiệu ra cấp cho các Segments của các đèn FL.
- G1, G2, G3…: Là các tín hiệu ra cấp cho các grid của các đèn FL.
FL drive sẽ cấp tín hiệu xung ra tương ứng FL data khi các tín hiệu điều khiển thỏa mãn điều kiện sau: Có xung FL CLK, CE = “H”, /BLK = “H”.
THỰC HÀNH