DIY 4xN LED meghajtó: 6 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:40

A LED -kijelzőket széles körben használják a digitális órák, számlálók, időzítők, elektronikus mérők, alapvető számológépek és más, számszerű információk megjelenítésére alkalmas elektronikus eszközök között. Az 1. ábra egy példát mutat egy 7 szegmenses LED kijelzőre, amely tizedes számokat és karaktereket tud megjeleníteni. Mivel a LED -kijelző minden szegmense egyedileg vezérelhető, ez a vezérlés sok jelet igényelhet, különösen több számjegy esetén. Ez az útmutató leírja a GreenPAK ™ alapú megvalósítást, amely több számjegy meghajtására szolgál 2 vezetékes I2C interfésszel az MCU-ból.

Az alábbiakban leírtuk a lépéseket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy megértsük, hogyan programozták a GreenPAK chipet a 4xN LED illesztőprogram létrehozásához. Ha azonban csak a programozás eredményét szeretné elérni, töltse le a GreenPAK szoftvert a már elkészült GreenPAK tervezési fájl megtekintéséhez. Csatlakoztassa a GreenPAK fejlesztőkészletet a számítógépéhez, és nyomja meg a programot, hogy létrehozza a 4xN LED -illesztőprogram egyéni IC -jét.

1. lépés: Háttér

A LED -kijelzők két kategóriába sorolhatók: közös anód és közös katód. Egy közös anódkonfigurációban az anódcsatlakozók belsőleg rövidre zárva vannak, ahogy a 2. ábrán látható. A LED bekapcsolásához a közös anódkapcsot a rendszer VDD tápfeszültségéhez kell csatlakoztatni, és a katódkapcsokat áramkorlátozó ellenállásokon keresztül a földhöz kell csatlakoztatni.

A közös katód konfiguráció hasonló a közös anód konfigurációhoz, kivéve, hogy a katódkapcsok rövidre vannak zárva, ahogy a 3. ábrán látható. A közös katód LED kijelző bekapcsolásához a közös katódkapcsok földhöz vannak csatlakoztatva, és az anód sorkapcsok csatlakoztatva vannak a rendszerhez tápfeszültség VDD áramkorlátozó ellenállásokon keresztül.

N-számjegyű multiplexelt LED-kijelző N egyedi 7 szegmenses LED-kijelző összefűzésével érhető el. A 4. ábra egy 4x7 LED -es példányt ábrázol, amelyet 4 különálló 7 szegmenses kijelző közös anódkonfigurációjának kombinálásával kaptak.

Amint a 4. ábrán látható, minden számjegynek közös anódcsapja / hátlapja van, amelyek segítségével egyedileg engedélyezheti az egyes számjegyeket. Az egyes szegmensek (A, B,… G, DP) katódcsapjait külsőleg rövidre kell zárni. Ennek a 4x7 LED kijelzőnek a konfigurálásához a felhasználónak mindössze 12 tűre van szüksége (4 közös tű minden számjegyhez és 8 szegmenses tű) a multiplexelt 4x7 kijelző mind a 32 szegmensének vezérléséhez.

Az alábbiakban részletezett GreenPAK kialakítás bemutatja, hogyan kell generálni a vezérlőjeleket ehhez a LED -kijelzőhöz. Ez a kialakítás kiterjeszthető akár 4 számjegy és 16 szegmens vezérlésére. A Dialog weboldalán elérhető GreenPAK tervezési fájlokra mutató hivatkozásokat a Hivatkozások részben találja.

2. lépés: GreenPAK tervezés

Az 5. ábrán látható GreenPAK kialakítás magában foglalja mind a szegmens, mind a számjelek generálását egy kivitelben. A szegmensjelek az ASM -ből, a számjegyválasztó jelek pedig a DFF -láncból jönnek létre. A szegmensjelek áramkorlátozó ellenállásokon keresztül csatlakoznak a szegmenscsapokhoz, de a számjegyválasztó jelek a kijelző közös csapjaihoz vannak csatlakoztatva.

3. lépés: Digitális jel generálása

A 4. szakaszban leírtak szerint a multiplexelt kijelző minden számjegye egyedi hátlappal rendelkezik. A GreenPAK-ban az egyes számjegyek jelei a belső oszcillátor által vezérelt DFF láncból származnak.

Ezek a jelek hajtják a kijelző közös csapjait. A 6. ábra a számjegyválasztó jeleket mutatja.

1. csatorna (sárga) - 6. tű (1. számjegy)

2. csatorna (zöld) - 3. tű (2. számjegy)

3. csatorna (kék) - 4. tű (3. számjegy)

4. csatorna (bíbor) - 5. tű (4. számjegy)

4. lépés: Szegmentjelek generálása

A GreenPAK ASM különböző mintákat generál a szegmensjelek meghajtására. Egy 7,5 ms -os számláló ciklusoz az ASM állapotokon. Mivel az ASM szintérzékeny, ez a kialakítás olyan vezérlőrendszert használ, amely elkerüli annak lehetőségét, hogy a 7,5 ms -os óra magas periódusában gyorsan átkapcsoljon több állapoton. Ez a specifikus megvalósítás az egymást követő ASM állapotokra támaszkodik, amelyeket fordított óra polaritások vezérelnek. Mind a szegmens, mind a számjeleket ugyanaz a 25 kHz -es belső oszcillátor generálja.

5. lépés: ASM konfiguráció

A 7. ábra az ASM állapotdiagramját írja le. A 0 állapot automatikusan átvált az 1. állapotba. Hasonló váltás történik a 2. államból a 3. állapotba, a 4. állapotból az 5. államba, és a 6. államból a 7. állapotba. DFF 1, DFF 2 és DFF 7 az 5. ábrán látható módon, mielőtt az ASM átvált a következő állapotba. Ezek a DFF -ek rögzítik az ASM páros állapotának adatait, ami lehetővé teszi a felhasználó számára a kiterjesztett 4x11/4xN (N akár 16 szegmens) kijelző vezérlését a GreenPAK ASM használatával.

A 4xN kijelző minden számjegyét az ASM két állapota vezérli. A 0/1, a 2/3, a 4/5 és a 6/7 állam az 1., 2., 3. és 3. számjegyeket vezérli. Az 1. táblázat leírja az ASM állapotokat, valamint a hozzájuk tartozó RAM -címeket. számjegy.

Az ASM RAM minden állapota egy bájt adatot tárol. Tehát a 4x7 -es kijelző konfigurálásához az 1. számjegy három szegmensét az ASM 0. állapota, az 1. számjegy öt szegmensét pedig az ASM 1. állapota vezérli. Ennek eredményeképpen a LED -kijelző minden számjegyének minden szegmense a megfelelő két állapotból származó szegmensek összefűzésével jön létre. A 2. táblázat leírja az 1. számjegy egyes szegmenseinek elhelyezkedését az ASM RAM -ban. Hasonló módon az ASM 2–7. Állapota tartalmazza a 2–4.

Amint a 2. táblázatból látható, a 0 állapot OUT 3 - OUT 7 szegmensei és az 1 állapot OUT 0 - OUT 2 szegmensei nincsenek használatban. Az 5. ábrán látható GreenPAK kialakítás vezérelhet egy 4x11 -es kijelzőt az ASM összes páratlan állapotának OUT 0 - OUT 2 szegmensének konfigurálásával. Ez a kialakítás tovább bővíthető a kiterjesztett 4xN (N akár 16 szegmens) kijelző vezérléséhez több DFF logikai cella és GPIO használatával.

6. lépés: Tesztelés

A 8. ábra a 4x7 szegmenses LED kijelzőn tizedes számok megjelenítésére használt tesztvázlatot mutatja. Egy Arduino Uno -t használnak az I2C -hez, amely a GreenPAK ASM RAM regisztereivel kommunikál. Az I2C kommunikációval kapcsolatos további információkért lásd [6]. A kijelző közös anódcsapjai a számjegyválasztó GPIO -khoz vannak csatlakoztatva. A szegmenscsapok áramkorlátozó ellenállásokon keresztül csatlakoznak az ASM -hez. Az áramkorlátozó ellenállás mérete fordítottan arányos a LED kijelző fényerejével. A felhasználó kiválaszthatja az áramkorlátozó ellenállások erősségét a GreenPAK GPIO -k maximális átlagos áramától és a LED -kijelző maximális egyenáramától függően.

A 3. táblázat leírja a 0 és 9 közötti tizedes számokat bináris és hexadecimális formátumban, amelyeket a 4x7 kijelzőn kell megjeleníteni. A 0 azt jelzi, hogy egy szegmens be van kapcsolva, az 1 pedig azt, hogy a szegmens ki van kapcsolva. Amint a 3. táblázat mutatja, két bájt szükséges egy szám megjelenítéséhez a kijelzőn. Az 1. táblázat, a 2. táblázat és a 3. táblázat összekapcsolásával a felhasználó módosíthatja az ASM RAM -regisztereit, hogy különböző számokat jelenítsen meg a képernyőn.

A 4. táblázat a 4x7 LED -es kijelző 1. számjegyének I2C parancsszerkezetét írja le. Az I2C parancsokhoz kezdő bit, vezérlőbájt, szócím, adatbájt és leállítási bit szükséges. Hasonló I2C parancsok írhatók a 2., 3. és 4. számjegyhez is.

Például, ha 1234 -et szeretne írni a 4x7 LED -es kijelzőn, a következő I2C parancsok íródnak.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Az ASM mind a nyolc bájtjának ismételt írásával a felhasználó módosíthatja a megjelenített mintát. Például egy számláló kódot tartalmaz a Dialog webhelyén található alkalmazás jegyzet ZIP fájlja.

Következtetések

Az ebben az utasításban leírt GreenPAK megoldás lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy minimalizálja a költségeket, az alkatrészszámot, a táblaterületet és az energiafogyasztást.

Az MCU -k legtöbbször korlátozott számú GPIO -val rendelkeznek, így a LED -eket vezérlő GPIO -k kis méretű és olcsó GreenPAK IC -re történő lerakása lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy további funkciók érdekében IO -kat mentsen.

Ezenkívül a GreenPAK IC -k könnyen tesztelhetők. Az ASM RAM néhány gombnyomással módosítható a GreenPAK Designer szoftverben, ami rugalmas tervezési módosításokat jelez. Az ASM ezen utasításban leírtak szerinti konfigurálásával a felhasználó négy, legfeljebb 16 szegmenses N-szegmenses LED-kijelzőt vezérelhet.