DIY 4xN LED gonilnik: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

LED zasloni se pogosto uporabljajo v sistemih, od digitalnih ur, števcev, časovnikov, elektronskih števcev, osnovnih kalkulatorjev in drugih elektronskih naprav, ki lahko prikazujejo numerične podatke. Slika 1 prikazuje primer 7-segmentnega LED zaslona, ki lahko prikazuje decimalne številke in znake. Ker je vsak segment na LED zaslonu mogoče upravljati posamično, lahko ta nadzor zahteva veliko signalov, zlasti za večmestne številke. Ta Instructable opisuje izvedbo, ki temelji na GreenPAK ™ za pogon več števk z 2-žičnim vmesnikom I2C iz MCU.

Spodaj smo opisali potrebne korake za razumevanje, kako je bil čip GreenPAK programiran za ustvarjanje gonilnika LED 4xN. Če pa želite samo doseči rezultat programiranja, prenesite programsko opremo GreenPAK, če si želite ogledati že dokončano oblikovalsko datoteko GreenPAK. Priključite razvojni komplet GreenPAK na računalnik in pritisnite program, da ustvarite IC po meri za gonilnik LED 4xN.

1. korak: Ozadje

LED zasloni so razdeljeni v dve kategoriji: skupna anoda in skupna katoda. V skupni anodni konfiguraciji so anodni priključki notranje kratki skupaj, kot je prikazano na sliki 2. Za vklop LED je skupni anodni priključek priključen na napajalno napetost sistema VDD, katodni terminali pa na ozemljitev prek tokovno omejevalnih uporov.

Skupna katodna konfiguracija je podobna konfiguraciji skupne anode, razen da so katodni priključki skupaj kratki, kot je prikazano na sliki 3. Za vklop skupnega katodnega LED zaslona so skupni katodni priključki priključeni na ozemljitev, anodni terminali pa v sistem napajalno napetost VDD preko tokovno omejevalnih uporov.

N-mestni multipleksirani LED zaslon je mogoče dobiti s povezovanjem N posameznih 7-segmentnih LED zaslonov. Slika 4 prikazuje primer LED zaslona 4x7, pridobljenega s kombinacijo 4 posameznih 7 -segmentnih zaslonov v skupni konfiguraciji anode.

Kot je prikazano na sliki 4, ima vsaka številka skupni anodni zatič / hrbtno ploščo, ki jo je mogoče uporabiti za individualno omogočanje vsake številke. Katodne zatiče za vsak segment (A, B,… G, DP) je treba zunaj skrajšati. Če želite konfigurirati ta LED zaslon 4x7, potrebuje uporabnik le 12 zatičev (4 skupne nožice za vsako številko in 8 segmentnih zatičev) za nadzor vseh 32 segmentov multipleksiranega zaslona 4x7.

Spodaj podrobno opisana zasnova GreenPAK prikazuje, kako ustvariti krmilne signale za ta LED zaslon. To zasnovo je mogoče razširiti za nadzor do 4 številk in 16 segmentov. Za povezavo do oblikovalskih datotek GreenPAK, ki so na voljo na spletnem mestu Dialoga, glejte razdelek Reference.

2. korak: Oblikovanje GreenPAK

Zasnova GreenPAK, prikazana na sliki 5, vključuje tako segmentno kot številsko generiranje signala v enem dizajnu. Signali segmentov se generirajo iz ASM, signali izbire številk pa iz verige DFF. Signali segmentov so povezani s segmentnimi zatiči prek uporov za omejevanje toka, vendar so signali za izbiro števk povezani s skupnimi zatiči zaslona.

3. korak: Generiranje digitalnega signala

Kot je opisano v oddelku 4, ima vsaka številka na multipleksnem zaslonu individualno hrbtno ploščo. V GreenPAK-u se signali za vsako številko generirajo iz notranje verige DFF, ki jo poganja oscilator.

Ti signali poganjajo skupne zatiče zaslona. Slika 6 prikazuje signale izbire števk.

Kanal 1 (rumen) - pin 6 (številka 1)

Kanal 2 (zelen) - Pin 3 (številka 2)

Kanal 3 (modra) - Pin 4 (številka 3)

Kanal 4 (Magenta) - Pin 5 (številka 4)

4. korak: Generiranje signala segmenta

GreenPAK ASM ustvarja različne vzorce za poganjanje segmentnih signalov. Števec 7,5 ms kroži skozi stanja ASM. Ker je ASM občutljiv na raven, ta zasnova uporablja krmilni sistem, ki preprečuje možnost hitrega preklopa skozi več stanj v visokem obdobju ure 7,5 ms. Ta posebna izvedba temelji na zaporednih stanjih ASM, ki jih nadzirajo obrnjene polaritete ure. Tako segmentni kot številski signal ustvarja isti 25kHz notranji oscilator.

5. korak: Konfiguracija ASM

Slika 7 opisuje diagram stanja ASM. Stanje 0 se samodejno preklopi v stanje 1. Podobno preklapljanje iz stanja 2 v stanje 3, stanje 4 v stanje 5 in stanje 6 v stanje 7. Podatki iz stanja 0, stanja 2, stanja 4 in stanja 6 se takoj zaklenejo z uporabo DFF 1, DFF 2 in DFF 7, kot je prikazano na sliki 5, preden ASM preide v naslednje stanje. Ti DFF -ji zaklenejo podatke iz parnih stanj ASM -ja, kar uporabniku omogoča nadzor razširjenega zaslona 4x11/4xN (N do 16 segmentov) z uporabo GreenPAK -ovega ASM -ja.

Vsako številko na zaslonu 4xN nadzirata dve stanji ASM. Stanje 0/1, stanje 2/3, stanje 4/5 in stanje 6/7 nadzorujejo številke 1, števke 2, števke 3 in številke 4. Tabela 1 opisuje stanja ASM skupaj z ustreznimi naslovi RAM za nadzor vsakega številka.

Vsako stanje pomnilnika ASM shrani en bajt podatkov. Torej, za konfiguriranje zaslona 4x7, tri segmente števke 1 nadzira stanje 0 ASM, pet segmentov števke 1 pa stanje 1 ASM. Posledično so vsi segmenti vsake številke na LED zaslonu pridobljeni s povezovanjem segmentov iz ustreznih dveh stanj. Tabela 2 opisuje lokacijo vsakega segmenta številke 1 v pomnilniku ASM. Na podoben način stanje 2 do 7 države ASM vključuje lokacije segmentov od števke 2 do številke 4.

Kot je razvidno iz tabele 2, segmenti stanja 0 od OUT 3 do OUT 7 in segmenti stanja 1 OUT 0 do OUT 2 niso uporabljeni. Zasnova GreenPAK na sliki 5 lahko nadzoruje zaslon 4x11 tako, da konfigurira segmente OUT 0 do OUT 2 vseh neparnih stanj ASM. To zasnovo je mogoče še razširiti za nadzor razširjenega zaslona 4xN (N do 16 segmentov) z uporabo več logičnih celic DFF in GPIO.

6. korak: Testiranje

Slika 8 prikazuje preskusno shemo, ki se uporablja za prikaz decimalnih številk na 4-delnem segmentnem LED zaslonu. Arduino Uno se uporablja za komunikacijo I2C z registri ASM RAM GreenPAK -a ASM. Za več informacij o komunikaciji I2C glejte [6]. Skupni anodni zatiči zaslona so povezani z izbiro številk GPIO. Zatiči za segment so povezani z ASM prek uporov za omejevanje toka. Velikost upora, ki omejuje tok, je obratno sorazmerna s svetlostjo LED zaslona. Uporabnik lahko izbere jakost tokovno omejevalnih uporov glede na največji povprečni tok GreenPAK GPIO in največji enosmerni tok LED zaslona.

Tabela 3 opisuje decimalna števila od 0 do 9 v binarni in šestnajstiški obliki, ki se prikažejo na zaslonu 4x7. 0 označuje, da je segment vklopljen, 1 pa, da je segment izklopljen. Kot je prikazano v tabeli 3, sta za prikaz številke na zaslonu potrebna dva bajta. S korelacijo tabele 1, tabele 2 in tabele 3 lahko uporabnik spremeni registre RAM -a ASM tako, da na zaslonu prikažejo različne številke.

Tabela 4 opisuje ukazno strukturo I2C za številko 1 na LED zaslonu 4x7. Ukazi I2C zahtevajo začetni bit, kontrolni bajt, besedni naslov, podatkovni bajt in zaustavni bit. Podobne ukaze I2C lahko napišete za številko 2, številko 3 in številko 4.

Na primer, za zapis 1234 na LED zaslon 4x7 so zapisani naslednji ukazi I2C.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Z večkratnim zapisovanjem vseh osmih bajtov ASM lahko uporabnik spremeni prikazani vzorec. Koda števca je na primer vključena v datoteko ZIP v opombi o prijavi na spletnem mestu Dialoga.

Sklepi

Rešitev GreenPAK, opisana v tem navodilu, omogoča uporabniku, da zmanjša stroške, število komponent, prostor na plošči in porabo energije.

Večinoma imajo MCU omejeno število GPIO -jev, zato raztovarjanje LED -pogonskih GPIO -jev na majhen in poceni IC GreenPAK omogoča uporabniku shranjevanje IO -jev za dodatne funkcionalnosti.

Poleg tega je IC GreenPAK enostavno preizkusiti. RAM ASM lahko spremenite s klikom na nekaj gumbov v programski opremi za oblikovalce GreenPAK, ki označuje prilagodljive oblikovne spremembe. Z nastavitvijo ASM, kot je opisano v tem navodilu, lahko uporabnik nadzoruje štiri LED-zaslone v segmentu N z vsakim do 16 segmentov.