DIY 4xN LED -draiver: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

LED -ekraane kasutatakse laialdaselt süsteemides, alates digitaalsetest kelladest, loenduritest, taimeritest, elektroonilistest arvestitest, põhikalkulaatoritest ja muudest elektroonilistest seadmetest, mis on võimelised kuvama arvandmeid. Joonis 1 kujutab näidet 7-segmendilisest LED-ekraanist, mis võib näidata kümnendnumbreid ja tähemärke. Kuna LED -ekraani iga segmenti saab juhtida eraldi, võib see juhtimine nõuda palju signaale, eriti mitme numbri puhul. Selles juhendis kirjeldatakse GreenPAK ™ -il põhinevat rakendust mitme numbri juhtimiseks 2-juhtmelise I2C-liidesega MCU-st.

Allpool kirjeldasime samme, mida on vaja mõista, kuidas GreenPAK kiip on programmeeritud 4xN LED -draiveri loomiseks. Kui aga soovite lihtsalt programmeerimise tulemust saada, laadige GreenPAKi tarkvara alla, et vaadata juba valminud GreenPAK disainifaili. Ühendage GreenPAK arenduskomplekt arvutiga ja klõpsake programmi, et luua kohandatud IC 4xN LED -draiverile.

Samm: taust

LED -ekraanid on jagatud kahte kategooriasse: tavaline anood ja tavaline katood. Tavalises anoodkonfiguratsioonis on anoodiklemmid sisemiselt lühikesed, nagu on näidatud joonisel 2. LED -i sisselülitamiseks ühendatakse ühine anoodklemm süsteemi toitepingega VDD ja katoodiklemmid ühendatakse maandusega voolu piiravate takistite kaudu.

Tavaline katoodikonfiguratsioon sarnaneb tavalisele anoodkonfiguratsioonile, välja arvatud see, et katoodiklemmid on lühistatud, nagu on näidatud joonisel 3. Ühise katood -LED -ekraani sisselülitamiseks on tavalised katoodiklemmid ühendatud maandusega ja anoodklemmid on süsteemiga ühendatud. toitepinge VDD läbi voolu piiravate takistite.

N-numbrilise multipleksitud LED-ekraani saab N-7-segmendilise LED-ekraani ühendamise teel. Joonisel 4 on kujutatud 4x7 LED -ekraani näide, mis on saadud, ühendades 4 üksikut 7 -segmendilist ekraani ühises anoodkonfiguratsioonis.

Nagu on näha jooniselt 4, on igal numbril ühine anoodpistik / tagaplaat, mida saab kasutada iga numbri individuaalseks lubamiseks. Katoodi tihvtid iga segmendi (A, B,… G, DP) jaoks tuleb väliselt lühistada. Selle 4x7 LED-ekraani konfigureerimiseks vajab kasutaja ainult 12 tihvti (4 ühist tihvti iga numbri jaoks ja 8-segmendilist tihvti), et juhtida multipleksitud 4x7 ekraani kõiki 32 segmenti.

GreenPAK disain, mida kirjeldatakse allpool, näitab, kuidas genereerida selle LED -ekraani juhtsignaale. Seda disaini saab laiendada, et juhtida kuni 4 numbrit ja 16 segmenti. Palun vaadake jaotist Viited linki GreenPAKi disainifailidele, mis on saadaval Dialogi veebisaidil.

2. samm: GreenPAK -i disain

Joonisel 5 kujutatud GreenPAK -disain sisaldab ühes segmendis ja numbrisignaali genereerimist. Segmendisignaalid genereeritakse ASM -ist ja numbrivaliku signaalid luuakse DFF -ahelast. Segmendi signaalid on segmendi tihvtidega ühendatud voolu piiravate takistite kaudu, kuid numbrivaliku signaalid on ühendatud ekraani ühiste tihvtidega.

3. samm: numbrisignaalide genereerimine

Nagu on kirjeldatud jaotises 4, on multipleksitud ekraani igal numbril oma tagaplaan. GreenPAKis genereeritakse iga numbri signaalid sisemisest ostsillaatoripõhisest DFF-ahelast.

Need signaalid juhivad ekraani tavalisi kontakte. Joonis 6 näitab numbrivaliku signaale.

Kanal 1 (kollane) - tihvt 6 (number 1)

Kanal 2 (roheline) - tihvt 3 (number 2)

Kanal 3 (sinine) - tihvt 4 (number 3)

Kanal 4 (magenta) - tihvt 5 (neljas number)

4. etapp: segmendi signaali genereerimine

GreenPAK ASM genereerib segmendi signaalide edastamiseks erinevaid mustreid. 7,5 ms loendur liigub läbi ASM -i olekute. Kuna ASM on nullitundlik, kasutab see disain juhtimissüsteemi, mis väldib võimalust vahetada kiiresti mitu olekut 7,5 ms kellaaja jooksul. See konkreetne rakendus põhineb järjestikustel ASM -olekutel, mida kontrollivad ümberpööratud kella polaarsused. Nii segmendi- kui ka numbrisignaale genereerib sama 25 kHz sisemine ostsillaator.

Samm: ASM -i konfigureerimine

Joonis 7 kirjeldab ASM -i olekuskeemi. Olek 0 lülitub automaatselt olekusse 1. Sarnane lülitus toimub osariigist 2 osariiki 3, osariigist 4 osariiki 5 ja osariigist 6 osariiki 7. Andmed osariigist 0, osariigist 2, osariigist 4 ja osariigist 6 lukustatakse kohe, kasutades DFF 1, DFF 2 ja DFF 7, nagu on näidatud joonisel 5, enne ASM -i üleminekut järgmisele olekule. Need DFF -id lukustavad andmeid ASM -i paarisolekutest, mis võimaldab kasutajal GreenPAK -i ASM -i abil juhtida laiendatud 4x11/4xN (N kuni 16 segmenti) ekraani.

4xN -ekraani iga numbrit juhivad kaks ASM -i olekut. Osariik 0/1, riik 2/3, osariik 4/5 ja osariik 6/7 kontrollivad vastavalt numbrit 1, numbrit 2, numbrit 3 ja numbrit 4. Tabelis 1 kirjeldatakse ASM -olekuid ja nende vastavaid RAM -aadresse number.

Iga ASM RAM -i olek salvestab ühe baidi andmeid. Niisiis, 4x7 ekraani konfigureerimiseks kontrollivad ASM -i olekut 0 kolm numbri 1 segmenti ja ASM -i olek 1 viit numbri 1 segmenti. Selle tulemusel saadakse LED -ekraanil iga numbri kõik segmendid, segmenteerides segmendid nende kahest olekust. Tabelis 2 kirjeldatakse iga Digit 1 segmendi asukohta ASM -i RAM -is. Sarnasel viisil sisaldavad ASM -i olekud 2 kuni 7 vastavalt ka numbrite 2 ja 4 segmendi asukohti.

Nagu tabelist 2 näha, on oleku 0 segmendid OUT 3 kuni OUT 7 ja oleku 1 segmendid OUT 0 kuni OUT 2 kasutamata. GreenPAK disain joonisel 5 saab juhtida 4x11 ekraani, konfigureerides ASM -i kõigi paaritu olekute segmendid OUT 0 kuni OUT 2. Seda disaini saab veelgi laiendada, et juhtida laiendatud 4xN (N kuni 16 segmenti) ekraani, kasutades rohkem DFF -loogikaelemente ja GPIO -sid.

6. etapp: testimine

Joonisel 8 on näidatud katseskeem, mida kasutatakse kümnendarvude kuvamiseks 4x7 segmendi LED-ekraanil. Arduino Unot kasutatakse I2C jaoks, kes suhtleb GreenPAKi ASM RAM -i registritega. Lisateavet I2C kommunikatsiooni kohta leiate [6]. Ekraani tavalised anoodpoldid on ühendatud numbrivaliku GPIO -dega. Segmendi tihvtid on ASM -iga ühendatud voolu piiravate takistite kaudu. Voolut piirav takisti suurus on pöördvõrdeline LED-ekraani heledusega. Kasutaja saab valida voolu piiravate takistite tugevuse sõltuvalt GreenPAK GPIO -de maksimaalsest keskmisest voolust ja LED -ekraani maksimaalsest alalisvoolust.

Tabelis 3 kirjeldatakse kümnendnumbreid 0 kuni 9 nii kahend- kui ka kuueteistkümnendsüsteemis, mis kuvatakse 4x7 ekraanil. 0 näitab, et segment on SEES ja 1 näitab, et segment on VÄLJAS. Nagu on näidatud tabelis 3, on numbri kuvamiseks ekraanil vaja kahte baiti. Tabeli 1, tabeli 2 ja tabeli 3 korrelatsiooniga saab kasutaja muuta ASM -i RAM -registreid, et kuvada ekraanil erinevaid numbreid.

Tabelis 4 kirjeldatakse 4x7 LED -ekraani 1. numbri I2C käsustruktuuri. I2C käsud nõuavad algusbitti, juhtbaiti, sõna aadressi, andmebaiti ja stopbitit. Sarnaseid I2C käske saab kirjutada 2., 3. ja 4. numbri jaoks.

Näiteks 4x7 LED -ekraanile 1234 kirjutamiseks kirjutatakse järgmised I2C -käsud.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Kirjutades korduvalt kõiki kaheksa ASM -i baiti, saab kasutaja kuvatavat mustrit muuta. Näiteks on Dialogi veebisaidil rakenduse märkuse ZIP -faili lisatud loendurikood.

Järeldused

Selles juhendis kirjeldatud GreenPAK lahendus võimaldab kasutajal minimeerida kulusid, komponentide arvu, plaadipinda ja energiatarbimist.

Enamikul juhtudel on MCU -del piiratud arv GPIO -sid, nii et LED -i juhtivate GPIO -de laadimine väikesesse ja odavasse GreenPAK IC -sse võimaldab kasutajal salvestada IO -sid lisafunktsioonide jaoks.

Lisaks on GreenPAK IC -sid lihtne testida. ASM -i muutmälu saab GreenPAK -i disaineritarkvaras mõne nupuvajutusega muuta, mis viitab paindlikele disainimuudatustele. Konfigureerides ASM-i käesolevas juhendis kirjeldatud viisil, saab kasutaja juhtida nelja kuni 16 segmendiga N-segmendi LED-ekraani.