נהג LED 4xN DIY: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

צגי LED נמצאים בשימוש נרחב במערכות החל משעונים דיגיטליים, מונים, טיימרים, מדידים אלקטרוניים, מחשבונים בסיסיים והתקנים אלקטרוניים אחרים המסוגלים להציג מידע מספרי. איור 1 מתאר דוגמה לתצוגת LED בעלת 7 פלחים אשר יכולה להציג מספרים ותווים עשרוניים. מכיוון שניתן לשלוט בכל קטע בתצוגת LED בנפרד, שליטה זו יכולה לדרוש הרבה אותות, במיוחד למספר ספרות. הוראה זו מתארת יישום מבוסס GreenPAK ™ לניוד מספרים מרובים עם ממשק I2C בעל 2 חוטים ממרכז MCU.

להלן תיארנו את הצעדים הדרושים כדי להבין כיצד תוכנן שבב GreenPAK ליצירת מנהל התקן LED 4xN. עם זאת, אם אתה רק רוצה לקבל את התוצאה של התכנות, הורד את תוכנת GreenPAK כדי לצפות בקובץ העיצוב GreenPAK שכבר הושלם. חבר את ערכת הפיתוח של GreenPAK למחשב שלך והקש על התוכנית כדי ליצור את ה- IC המותאם אישית עבור מנהל ההתקן LED של 4xN.

שלב 1: רקע

מסכי ה- LED מתחלקים לשתי קטגוריות: אנודה משותפת וקתודה נפוצה. בתצורת האנודה הנפוצה, מסופי האנודה מתקצרים זה לזה באופן פנימי כפי שמוצג באיור 2. כדי להדליק את הנורית, מסוף האנודה הנפוץ מחובר למתח אספקת המערכת VDD ומסופי הקתודה מחוברים לקרקע באמצעות נגדי הגבלת זרם.

תצורה של קתודה משותפת דומה לתצורת אנודה נפוצה למעט מסופי הקתודה מקוצרים יחד כפי שמוצג באיור 3. כדי להדליק את תצוגת LED הקתודה הנפוצה, מסופי הקתודה הנפוצים מחוברים לקרקע ומסופי האנודה מחוברים למערכת אספקת מתח VDD באמצעות נגדי הגבלת זרם.

ניתן להשיג תצוגת LED מרובת-ספרות N על ידי חיבור N תצוגות LED בודדות בעלות 7 פלחים. איור 4 מציג מופע של צג LED 4x7 המתקבל על ידי שילוב של 4 תצוגות 7 חלקות בודדות בתצורת אנודה משותפת.

כפי שניתן לראות באיור 4, לכל ספרה יש סיכה / מטוס אחורי של אנודה משותפת שניתן להשתמש בה כדי לאפשר כל ספרה בנפרד. סיכות הקתודה לכל קטע (A, B, … G, DP) צריכות להיות מקוצרות יחד כלפי חוץ. כדי להגדיר תצוגת LED זו של 4x7, המשתמש דורש 12 סיכות בלבד (4 סיכות נפוצות לכל ספרה וסיכות של 8 מגזרים) כדי לשלוט בכל 32 הקטעים של תצוגת 4x7 המרובעת.

עיצוב GreenPAK, המפורט להלן, מראה כיצד לייצר את אותות הבקרה לתצוגת LED זו. ניתן להרחיב עיצוב זה לשליטה של עד 4 ספרות ו -16 קטעים. אנא עיין בסעיף הפניות לקישור לקבצי העיצוב של GreenPAK הזמינים באתר דיאלוג.

שלב 2: עיצוב GreenPAK

עיצוב GreenPAK המוצג באיור 5 כולל הן את הפלח והן את יצירת אותות הספרות בעיצוב אחד. אותות הקטע נוצרים מ- ASM ואותות בחירת הספרות נוצרים משרשרת DFF. אותות הקטע מחוברים לסיכות הקטע באמצעות נגדי הגבלת זרם, אך אותות בחירת הספרות מחוברים לפינים הנפוצים של התצוגה.

שלב 3: יצירת אות דיגיטלית

כפי שמתואר בסעיף 4, לכל ספרה בתצוגה מרובעת יש מטוס גב אישי. ב- GreenPAK האותות לכל ספרה נוצרים מרשת ה- DFF הפנימית מונעת המתנד.

אותות אלה מניעים את הסיכות הנפוצות של התצוגה. איור 6 מציג את אותות בחירת הספרות.

ערוץ 1 (צהוב) - פין 6 (ספרה 1)

ערוץ 2 (ירוק) - פין 3 (ספרה 2)

ערוץ 3 (כחול) - סיכה 4 (ספרה 3)

ערוץ 4 (מג'נטה) - סיכה 5 (ספרה 4)

שלב 4: הפקת אותות פילוח

ה- GreenPAK ASM יוצר דפוסים שונים להנעת אותות הקטע. מחזור נגד של 7.5 ms דרך מצבי ASM. מכיוון שה- ASM רגיש לרמה, עיצוב זה משתמש במערכת בקרה המונעת אפשרות לעבור במהירות דרך מספר מצבים בתקופה הגבוהה של השעון 7.5ms. יישום ספציפי זה מסתמך על מצבי ASM עוקבים הנשלטים על ידי קוטבי שעון הפוכים. הן האותות קטע והן ספרות נוצרות על ידי אותו מתנד פנימי 25 קילוהרץ.

שלב 5: תצורת ASM

איור 7 מתאר את תרשים המצב של ה- ASM. מצב 0 עובר אוטומטית למדינה 1. מעבר דומה מתרחש ממדינה 2 למדינה 3, מדינה 4 למדינה 5 ומדינה 6 למדינה 7. נתונים ממדינה 0, מדינה 2, מדינה 4 ומדינה 6 נפתחים באופן מיידי באמצעות DFF 1, DFF 2 ו- DFF 7 כפי שמוצג באיור 5, לפני המעבר ל- ASM למצב הבא. DFFs אלה אוספים את הנתונים מהמצבים השווים של ASM, המאפשרים למשתמש לשלוט בתצוגה מורחבת של 4x11/4xN (N עד 16 קטעים) באמצעות ASM של GreenPAK.

כל ספרה בתצוגה 4xN נשלטת על ידי שני מצבי ASM. מצב 0/1, מדינה 2/3, מדינה 4/5 ומדינה 6/7 בהתאמה שליטה על ספרה 1, ספרה 2, ספרה 3 וספרה 4. טבלה 1 מתארת את מצבי ASM יחד עם כתובות ה- RAM המתאימות להן כדי לשלוט בכל אחת מהן. סִפְרָה.

כל מצב של ASM RAM מאחסן בתים אחד של נתונים. אז, כדי להגדיר תצוגה 4x7, שלושה מקטעים של ספרה 1 נשלטים על ידי מצב 0 של ASM וחמישה קטעים של ספרה 1 נשלטים על ידי מצב 1 של ASM. כתוצאה מכך, כל הקטעים של כל ספרה בתצוגת LED מתקבלים על ידי חיבור הקטעים משני המצבים המקבילים שלהם. טבלה 2 מתארת את המיקום של כל אחד מקטעי הספרה 1 ב- ASM RAM. באופן דומה, מצב 2 עד מדינה 7 של ASM בהתאמה כולל את מיקומי הקטע של ספרה 2 עד ספרה 4.

כפי שניתן לראות מטבלה 2, OUT 3 עד OUT 7 מקטעי מצב 0 ו- OUT 0 עד OUT 2 מקטעי מדינה 1 אינם בשימוש. עיצוב GreenPAK באיור 5 יכול לשלוט על תצוגת 4x11 על ידי הגדרת מקטעי OUT 0 ל- OUT 2 של כל המצבים המוזרים של ASM. ניתן להרחיב עיצוב זה עוד יותר כדי לשלוט על תצוגת 4xN מורחבת (N עד 16 פלחים) באמצעות יותר תאי לוגיקה DFF ו- GPIOs.

שלב 6: בדיקה

איור 8 מציג את סכמת הבדיקה המשמשת להצגת מספרים עשרוניים בתצוגת ה- LED בגזרת 4x7 פלחים. Uno Arduino משמש לתקשורת I2C עם רשמי ASM RAM של GreenPAK. למידע נוסף על תקשורת I2C, עיין ב [6]. סיכות האנודה הנפוצות של הצג מחוברות ל- GPIO לבחירת הספרות. סיכות הקטע מחוברות ל- ASM באמצעות נגדי הגבלת זרם. גודל הנגד המגביל את הזרם הוא ביחס הפוך לבהירות תצוגת ה- LED. המשתמש יכול לבחור את כוח הנגדים המגבילים את הזרם בהתאם לזרם הממוצע המרבי של GreenPAK GPIO ולזרם DC המרבי של צג ה- LED.

טבלה 3 מתארת מספרים עשרוניים 0 עד 9 בפורמט בינארי והקסדצימלי שיוצג בתצוגה 4x7. 0 מציין שקטע מופעל ו -1 מציין שהקטע כבוי. כפי שמוצג בטבלה 3, שני בתים נדרשים להצגת מספר בתצוגה. על ידי התאמת טבלה 1, טבלה 2 וטבלה 3, המשתמש יכול לשנות את רשומי ה- RAM של ASM כך שיציגו מספרים שונים על המסך.

טבלה 4 מתארת את מבנה הפקודה I2C עבור ספרה 1 בתצוגת LED 4x7. פקודות I2C דורשות ביט התחלה, בת שליטה, כתובת מילה, בייט נתונים וביט עצירה. פקודות I2C דומות ניתן לכתוב עבור ספרות 2, ספרה 3 וספרה 4.

לדוגמה, כדי לכתוב 1234 על תצוגת LED 4x7, נכתבות פקודות I2C הבאות.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

על ידי כתיבה חוזרת של כל שמונה הבייטים של ASM, המשתמש יכול לשנות את התבנית המוצגת. כדוגמה, קוד נגדי כלול בקובץ ה- ZIP של פתק היישום באתר דיאלוג.

מסקנות

פתרון GreenPAK המתואר במדריך זה מאפשר למשתמש למזער את העלות, ספירת הרכיבים, שטח הלוח וצריכת החשמל.

ברוב הפעמים MCUs יש מספר מצומצם של GPIOs, כך שהורדת ה- GPIOs של נהיגת ה- LED ל- GreenPAK IC קטן וזול מאפשרת למשתמש לשמור IOs עבור פונקציות נוספות.

יתר על כן, קל לבדיקה של מחשבי IC של GreenPAK. ניתן לשנות את זיכרון ה- ASM בלחיצה על כמה כפתורים בתוכנת המעצב GreenPAK, המציין שינויי עיצוב גמישים. על ידי הגדרת ASM כמתואר במדריך זה, המשתמש יכול לשלוט בארבע תצוגות LED מסוג N עם עד 16 קטעים כל אחת.