Pasidaryk pats 4xN LED tvarkyklė: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:45

LED ekranai plačiai naudojami sistemose, pradedant skaitmeniniais laikrodžiais, skaitikliais, laikmačiais, elektroniniais skaitikliais, pagrindiniais skaičiuotuvais ir kitais elektroniniais prietaisais, galinčiais rodyti skaitmeninę informaciją. 1 paveiksle pavaizduotas 7 segmentų LED ekrano, kuriame gali būti rodomi dešimtainiai skaičiai ir simboliai, pavyzdys. Kadangi kiekvienas LED ekrano segmentas gali būti valdomas atskirai, šiam valdymui gali prireikti daug signalų, ypač keliems skaitmenims. Šioje instrukcijoje aprašoma „GreenPAK ™“technologija, skirta keliems skaitmenims vairuoti naudojant 2 laidų I2C sąsają iš MCU.

Žemiau aprašėme veiksmus, kurių reikia norint suprasti, kaip „GreenPAK“lustas buvo užprogramuotas sukurti 4xN LED tvarkyklę. Tačiau, jei norite gauti programavimo rezultatą, atsisiųskite „GreenPAK“programinę įrangą, kad peržiūrėtumėte jau užpildytą „GreenPAK“dizaino failą. Prijunkite „GreenPAK Development Kit“prie kompiuterio ir paspauskite programą, kad sukurtumėte pasirinktinį 4xN LED tvarkyklės IC.

1 žingsnis: fonas

Šviesos diodų ekranai yra suskirstyti į dvi kategorijas: bendras anodas ir bendras katodas. Esant įprastai anodo konfigūracijai, anodo gnybtai yra trumpai sujungiami, kaip parodyta 2 paveiksle. Norėdami įjungti šviesos diodą, bendras anodo gnybtas yra prijungtas prie sistemos maitinimo įtampos VDD, o katodo gnybtai yra prijungti prie žemės per srovės ribojimo rezistorius.

Įprasta katodo konfigūracija yra panaši į įprastą anodo konfigūraciją, išskyrus tai, kad katodo gnybtai yra sutrumpinti, kaip parodyta 3 paveiksle. Norėdami įjungti bendrą katodo LED ekraną, bendri katodo gnybtai yra prijungti prie žemės, o anodo gnybtai - prie sistemos. maitinimo įtampa VDD per srovės ribojimo rezistorius.

N skaitmenų multipleksuotą LED ekraną galima gauti sujungus N atskirus 7 segmentų LED ekranus. 4 paveiksle pavaizduotas 4x7 LED ekrano pavyzdys, gautas sujungus 4 atskirus 7 segmentų ekranus bendroje anodo konfigūracijoje.

Kaip parodyta 4 paveiksle, kiekvienas skaitmuo turi bendrą anodo kaištį / galinę plokštę, kuri gali būti naudojama atskirai įjungti kiekvieną skaitmenį. Kiekvieno segmento (A, B,… G, DP) katodo kaiščiai turi būti sutrumpinti išorėje. Norėdami sukonfigūruoti šį 4x7 LED ekraną, vartotojui reikia tik 12 kaiščių (4 bendri smeigtukai kiekvienam skaitmeniui ir 8 segmentų kaiščiai), kad būtų galima valdyti visus 32 multipleksuoto 4x7 ekrano segmentus.

Žemiau aprašytas „GreenPAK“dizainas parodo, kaip generuoti šio LED ekrano valdymo signalus. Šią konstrukciją galima išplėsti ir valdyti iki 4 skaitmenų ir 16 segmentų. Nuorodą į „GreenPAK“dizaino failus, esančius „Dialog“svetainėje, rasite nuorodų skyriuje.

2 žingsnis: „GreenPAK“dizainas

„GreenPAK“dizainas, parodytas 5 paveiksle, apima vieno segmento ir skaitmenų signalo generavimą. Segmento signalai generuojami iš ASM, o skaitmenų pasirinkimo signalai - iš DFF grandinės. Segmento signalai yra prijungti prie segmentų kaiščių per srovės ribojimo rezistorius, tačiau skaitmenų pasirinkimo signalai yra prijungti prie bendrų ekrano kaiščių.

3 žingsnis: skaitmeninio signalo generavimas

Kaip aprašyta 4 skyriuje, kiekvienas multipleksuoto ekrano skaitmuo turi atskirą plokštumą. „GreenPAK“kiekvieno skaitmens signalai generuojami iš vidinės osciliatoriaus valdomos DFF grandinės.

Šie signalai skatina bendruosius ekrano kaiščius. 6 paveiksle rodomi skaitmenų pasirinkimo signalai.

1 kanalas (geltonas) - 6 kaištis (1 skaitmuo)

2 kanalas (žalias) - 3 kaištis (2 skaitmuo)

3 kanalas (mėlynas) - 4 kaištis (3 skaitmuo)

4 kanalas (purpurinė) - 5 kaištis (4 skaitmuo)

4 veiksmas: segmento signalo generavimas

„GreenPAK ASM“sukuria skirtingus segmentų signalų perdavimo modelius. 7,5 ms skaitiklis per ASM būsenas. Kadangi ASM yra jautrus lygiui, ši konstrukcija naudoja valdymo sistemą, kuri neleidžia greitai perjungti kelių būsenų per ilgą 7,5 ms laikrodžio laikotarpį. Šis konkretus įgyvendinimas priklauso nuo iš eilės esančių ASM būsenų, kontroliuojamų atvirkštinio laikrodžio poliškumo. Tiek segmento, tiek skaitmenų signalus generuoja tas pats 25 kHz vidinis osciliatorius.

5 veiksmas: ASM konfigūravimas

7 paveiksle aprašyta ASM būsenos diagrama. 0 būsena automatiškai persijungia į 1 būseną. Panašus perėjimas vyksta iš 2 būsenos į 3 būseną, 4 valstybės į 5 valstybę ir 6 valstybės į 7 valstybę. Duomenys iš 0 valstybės, 2 valstybės, 4 valstybės ir 6 valstybės iškart užfiksuojami naudojant DFF 1, DFF 2 ir DFF 7, kaip parodyta 5 paveiksle, prieš ASM pereinant į kitą būseną. Šie DFF fiksuoja duomenis iš lygių ASM būsenų, o tai leidžia vartotojui valdyti išplėstinį 4x11/4xN (N iki 16 segmentų) ekraną naudojant „GreenPAK“ASM.

Kiekvieną skaitmenį 4xN ekrane valdo dvi ASM būsenos. 0/1, 2/3, 4/5 ir 6/7 valstijos atitinkamai kontroliuoja 1, 2, 3 ir 3 skaitmenis. 1 lentelėje aprašytos ASM būsenos kartu su atitinkamais RAM adresais, kad būtų galima valdyti kiekvieną skaitmenį skaitmenų.

Kiekvienoje ASM RAM būsenoje saugomas vienas baitas duomenų. Taigi, norėdami sukonfigūruoti 4x7 ekraną, tris 1 skaitmens segmentus valdo ASM 0 būsena, o penkis 1 skaitmens segmentus - ASM 1 būsena. Dėl to visi kiekvieno LED skaitmeninio skaitmens segmentai gaunami sujungiant segmentus iš atitinkamų dviejų būsenų. 2 lentelėje aprašoma kiekvieno „1 -ojo skaitmens“segmento vieta ASM RAM. Panašiai ASM būsena nuo 2 iki 7 atitinkamai apima nuo 2 iki 4 skaitmenų segmentų vietas.

Kaip matyti iš 2 lentelės, 1 būsenos OUT 3 į OUT 7 segmentai ir 1 būsenos OUT 0 iki OUT 2 segmentai yra nenaudojami. „GreenPAK“dizainas 5 paveiksle gali valdyti 4x11 ekraną, sukonfigūruodamas visų nelyginių ASM būsenų segmentus OUT 0 į OUT 2. Šią konstrukciją galima dar labiau išplėsti, kad būtų galima valdyti išplėstinį 4xN (N iki 16 segmentų) ekraną, naudojant daugiau DFF loginių elementų ir GPIO.

6 žingsnis: bandymas

8 paveiksle pavaizduota bandymo schema, naudojama rodyti dešimtainius skaičius 4x7 segmentų LED ekrane. „Arduino Uno“naudojamas „I2C“bendraujant su „GreenPAK“ASM RAM registrais. Daugiau informacijos apie I2C ryšį rasite [6]. Įprasti ekrano anodo kaiščiai yra prijungti prie skaitmeninių GPIO. Segmento kaiščiai yra prijungti prie ASM per srovės ribojimo rezistorius. Srovės ribojimo rezistoriaus dydis yra atvirkščiai proporcingas LED ekrano ryškumui. Vartotojas gali pasirinkti srovę ribojančių rezistorių stiprumą, atsižvelgdamas į didžiausią vidutinę GreenPAK GPIO srovę ir didžiausią LED ekrano nuolatinę srovę.

3 lentelėje aprašomi dešimtainiai skaičiai nuo 0 iki 9 dvejetainiu ir šešioliktainiu formatu, kurie bus rodomi 4x7 ekrane. 0 reiškia, kad segmentas yra ĮJUNGTAS, o 1 reiškia, kad segmentas yra IŠJUNGTAS. Kaip parodyta 3 lentelėje, norint parodyti skaičių ekrane, reikia dviejų baitų. Sujungęs 1, 2 ir 3 lenteles, vartotojas gali modifikuoti ASM RAM registrus, kad ekrane būtų rodomi skirtingi skaičiai.

4 lentelėje aprašoma I2C komandų struktūra 1 skaitmeniui 4x7 LED ekrane. I2C komandoms reikalingas pradžios bitas, valdymo baitas, žodžio adresas, duomenų baitas ir sustabdymo bitas. Panašias I2C komandas galima parašyti 2, 3 ir 4 skaitmenims.

Pavyzdžiui, norint parašyti 1234 4x7 LED ekrane, parašomos šios I2C komandos.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Pakartotinai rašydamas visus aštuonis ASM baitus, vartotojas gali pakeisti rodomą šabloną. Pavyzdžiui, „Dialog“svetainėje esančiame programos pastabos ZIP faile yra skaitiklio kodas.

Išvados

„GreenPAK“sprendimas, aprašytas šioje instrukcijoje, leidžia vartotojui sumažinti išlaidas, komponentų skaičių, plokštės plotą ir energijos suvartojimą.

Daugeliu atvejų MCU turi ribotą GPIO skaičių, todėl iškraunant šviesos diodus, nukreipiančius GPIO į mažą ir nebrangų „GreenPAK“IC, vartotojas gali išsaugoti IO papildomoms funkcijoms.

Be to, „GreenPAK“IC yra lengva išbandyti. ASM RAM galima keisti paspaudus kelis mygtukus „GreenPAK Designer“programinėje įrangoje, o tai rodo lanksčius dizaino pakeitimus. Konfigūruodamas ASM, kaip aprašyta šioje instrukcijoje, vartotojas gali valdyti keturis N segmento LED ekranus, kurių kiekvienas turi iki 16 segmentų.