Pemacu LED DIY 4xN: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Paparan LED banyak digunakan dalam sistem mulai dari jam digital, pembilang, pemasa, meter elektronik, kalkulator asas, dan alat elektronik lain yang mampu menampilkan maklumat berangka. Gambar 1 menggambarkan contoh paparan LED 7 segmen yang dapat menunjukkan nombor dan aksara perpuluhan. Oleh kerana setiap segmen pada paparan LED dapat dikendalikan secara individu, kawalan ini memerlukan banyak isyarat, terutama untuk beberapa digit. Instructable ini menerangkan pelaksanaan berasaskan GreenPAK ™ untuk mendorong beberapa digit dengan antara muka I2C 2-wayar dari MCU.

Di bawah ini kami menerangkan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana cip GreenPAK telah diprogramkan untuk membuat pemacu LED 4xN. Namun, jika anda hanya ingin mendapatkan hasil pengaturcaraan, muat turun perisian GreenPAK untuk melihat Fail Reka Bentuk GreenPAK yang sudah siap. Pasang Kit Pembangunan GreenPAK ke komputer anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk pemacu LED 4xN.

Langkah 1: Latar belakang

Paparan LED dibahagikan kepada dua kategori: Common Anode dan Common Cathode. Dalam konfigurasi anod biasa, terminal anod dipendekkan secara dalaman seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Untuk menghidupkan LED, terminal anod biasa disambungkan ke voltan bekalan sistem VDD dan terminal katod disambungkan ke tanah melalui perintang penghad semasa.

Konfigurasi katod biasa serupa dengan konfigurasi anod biasa kecuali terminal katod dipendekkan bersama seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Untuk menghidupkan paparan LED katod biasa, terminal katod biasa disambungkan ke tanah dan terminal anod disambungkan ke sistem bekalan voltan VDD melalui perintang pengehad arus.

Paparan LED multiplexed N-digit dapat diperoleh dengan menggabungkan paparan LED 7 segmen individu N. Gambar 4 menggambarkan paparan LED 4x7 yang diperoleh dengan menggabungkan 4 paparan 7 bahagian individu dalam konfigurasi anod biasa.

Seperti yang dilihat pada Gambar 4, setiap digit mempunyai pin / pelantar belakang anod yang dapat digunakan untuk mengaktifkan setiap digit secara individu. Pin katod untuk setiap segmen (A, B,… G, DP) harus dipendekkan bersama secara luaran. Untuk mengkonfigurasi paparan LED 4x7 ini, pengguna hanya memerlukan 12 pin (4-pin biasa untuk setiap digit dan pin 8 segmen) untuk mengawal semua 32 segmen paparan 4x7 berbilang.

Reka bentuk GreenPAK, terperinci di bawah, menunjukkan cara menghasilkan isyarat kawalan untuk paparan LED ini. Reka bentuk ini dapat diperluas untuk mengawal hingga 4 digit dan 16 segmen. Sila lihat bahagian Rujukan untuk pautan ke fail reka bentuk GreenPAK yang terdapat di laman web Dialog.

Langkah 2: Reka Bentuk GreenPAK

Reka bentuk GreenPAK yang ditunjukkan dalam Gambar 5 merangkumi segmen dan penjanaan isyarat digit dalam satu reka bentuk. Isyarat segmen dihasilkan dari ASM dan isyarat pemilihan digit dibuat dari rantai DFF. Isyarat segmen disambungkan ke pin segmen melalui perintang had semasa, tetapi isyarat pemilihan digit disambungkan ke pin umum paparan.

Langkah 3: Penjanaan Isyarat Digit

Seperti yang dijelaskan dalam bahagian 4, setiap digit pada paparan multiplexed mempunyai pelat belakang individu. Di GreenPAK, isyarat untuk setiap digit dihasilkan dari rantai DFF yang didorong oleh pengayun dalaman.

Isyarat ini menggerakkan pin biasa pada paparan. Rajah 6 memaparkan isyarat pemilihan digit.

Saluran 1 (Kuning) - Pin 6 (Digit 1)

Saluran 2 (Hijau) - Pin 3 (Digit 2)

Saluran 3 (Biru) - Pin 4 (Digit 3)

Saluran 4 (Magenta) - Pin 5 (Digit 4)

Langkah 4: Penjanaan Isyarat Segmen

GreenPAK ASM menghasilkan corak yang berbeza untuk menggerakkan isyarat segmen. Kitar kaunter 7.5ms melalui ASM. Oleh kerana ASM sensitif pada tahap, reka bentuk ini menggunakan sistem kawalan yang menghindari kemungkinan beralih dengan cepat melalui beberapa keadaan dalam tempoh tinggi jam 7.5ms. Pelaksanaan khusus ini bergantung pada keadaan ASM berturut-turut yang dikendalikan oleh polariti jam terbalik. Segmen dan isyarat digit dihasilkan oleh pengayun dalaman 25kHz yang sama.

Langkah 5: Konfigurasi ASM

Rajah 7 menerangkan rajah keadaan ASM. Nyatakan 0 secara automatik beralih ke Negeri 1. Suis serupa berlaku dari Negeri 2 ke Negeri 3, Negeri 4 ke Negeri 5, dan Negeri 6 ke Negeri 7. Data dari Negeri 0, Negeri 2, Negeri 4, dan Negeri 6 dikunci dengan serta-merta menggunakan DFF 1, DFF 2, dan DFF 7 seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5, sebelum ASM beralih ke keadaan seterusnya. DFF ini memasukkan data dari keadaan genap ASM, yang membolehkan pengguna mengawal paparan 4x11 / 4xN (N hingga 16 segmen) yang diperluas menggunakan ASM GreenPAK.

Setiap digit pada paparan 4xN dikendalikan oleh dua keadaan ASM. Nyatakan 0/1, Negeri 2/3, Negeri 4/5, dan Negeri 6/7 masing-masing mengawal Digit 1, Digit 2, Digit 3, dan Digit 4. Jadual 1 menerangkan keadaan ASM bersama dengan alamat RAM masing-masing untuk mengawal masing-masing digit.

Setiap keadaan RAM ASM menyimpan satu bait data. Jadi, untuk mengkonfigurasi paparan 4x7, tiga segmen Digit 1 dikendalikan oleh State 0 dari ASM dan lima segmen Digit 1 dikendalikan oleh State 1 dari ASM. Hasilnya, semua segmen setiap digit pada paparan LED diperoleh dengan menggabungkan segmen dari dua keadaan masing-masing. Jadual 2 menerangkan lokasi setiap segmen Digit 1 dalam RAM ASM. Dengan cara yang serupa, ASM State 2 hingga State 7 masing-masing merangkumi lokasi segmen Digit 2 hingga Digit 4.

Seperti yang dilihat dari Jadual 2, segmen OUT 3 hingga OUT 7 dari Negeri 0 dan OUT 0 hingga OUT 2 segmen Negeri 1 tidak digunakan. Reka bentuk GreenPAK pada Gambar 5 dapat mengawal paparan 4x11 dengan mengkonfigurasi segmen OUT 0 hingga OUT 2 dari semua keadaan ganjil ASM. Reka bentuk ini dapat dikembangkan lebih jauh untuk mengendalikan paparan 4xN (N hingga 16 segmen) yang diperluas dengan menggunakan lebih banyak sel logik dan GPIO DFF.

Langkah 6: Menguji

Gambar 8 menunjukkan skema ujian yang digunakan untuk memaparkan nombor perpuluhan pada paparan LED segmen 4x7. Arduino Uno digunakan untuk I2C berkomunikasi dengan daftar RAM ASM GreenPAK. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai komunikasi I2C, sila rujuk [6]. Pin anod biasa pada paparan disambungkan ke GPIO pemilihan digit. Pin segmen disambungkan ke ASM melalui perintang penghad semasa. Ukuran perintang yang menghadkan arus berbanding terbalik dengan kecerahan paparan LED. Pengguna boleh memilih kekuatan perintang had semasa bergantung pada arus maksimum maksimum GPIO GreenPAK dan arus DC maksimum paparan LED.

Jadual 3 menerangkan nombor perpuluhan 0 hingga 9 dalam format binari dan heksadesimal yang akan dipaparkan pada paparan 4x7. 0 menunjukkan bahawa segmen AKTIF dan 1 menunjukkan bahawa segmen MATI. Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3, dua byte diperlukan untuk menampilkan angka di layar. Dengan menghubungkan Jadual 1, Jadual 2, dan Jadual 3, pengguna dapat mengubah daftar RAM ASM untuk menampilkan nombor yang berlainan di layar.

Jadual 4 menerangkan struktur arahan I2C untuk Digit 1 pada paparan LED 4x7. Perintah I2C memerlukan bit permulaan, bait kawalan, alamat kata, bait data, dan bit berhenti. Perintah I2C serupa boleh ditulis untuk Digit 2, Digit 3, dan Digit 4.

Sebagai contoh, untuk menulis 1234 pada paparan LED 4x7, arahan I2C ditulis.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Dengan menulis berulang-ulang lapan bait ASM berulang kali, pengguna dapat mengubah corak yang dipaparkan. Sebagai contoh, kod kaunter disertakan dalam fail ZIP nota aplikasi di laman web Dialog.

Kesimpulannya

Penyelesaian GreenPAK yang dijelaskan dalam Instructable ini memungkinkan pengguna meminimumkan kos, jumlah komponen, ruang papan, dan penggunaan tenaga.

Selalunya MCU mempunyai bilangan GPIO yang terhad, jadi memunggah GPIO memandu LED ke IC GreenPAK yang kecil dan murah membolehkan pengguna menyimpan IO untuk fungsi tambahan.

Lebih-lebih lagi, GreenPAK IC mudah diuji. RAM ASM dapat diubah dengan satu klik pada beberapa butang dalam Perisian Pereka GreenPAK, yang menunjukkan modifikasi reka bentuk yang fleksibel. Dengan mengkonfigurasi ASM seperti yang dijelaskan dalam Instructable ini, pengguna dapat mengendalikan empat paparan LED segmen N dengan masing-masing hingga 16 segmen.