DIY 4xN LED დრაივერი: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

LED ეკრანები ფართოდ გამოიყენება სისტემებში, დაწყებული ციფრული საათებით, მრიცხველებით, ქრონომეტრებით, ელექტრონული მრიცხველებით, ძირითადი კალკულატორებით და სხვა ელექტრონული მოწყობილობებით, რომლებსაც შეუძლიათ რიცხვითი ინფორმაციის ჩვენება. სურათი 1 ასახავს 7-სეგმენტიანი LED ეკრანის მაგალითს, რომელსაც შეუძლია აჩვენოს ათობითი რიცხვები და სიმბოლოები. LED ეკრანზე თითოეული სეგმენტის ინდივიდუალურად გაკონტროლება, ამ კონტროლს შეიძლება ბევრი სიგნალი დასჭირდეს, განსაკუთრებით მრავალნიშნა ციფრებისთვის. ეს ინსტრუქცია აღწერს GreenPAK– ზე დაფუძნებულ იმპლემენტაციას MCU– დან 2 – მავთულიანი I2C ინტერფეისით მრავალნიშნა ციფრების მართვის მიზნით.

ქვემოთ ჩვენ აღვწერეთ საჭირო ნაბიჯები იმის გასაგებად, თუ როგორ არის დაპროგრამებული GreenPAK ჩიპი 4xN LED დრაივერის შესაქმნელად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააჭირეთ პროგრამას, რომ შექმნათ პერსონალური IC 4xN LED დრაივერისთვის.

ნაბიჯი 1: ფონი

LED ეკრანები იყოფა ორ კატეგორიად: საერთო ანოდი და საერთო კათოდი. საერთო ანოდის კონფიგურაციაში, ანოდის ტერმინალები შინაგანად იკვრება, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში 2. LED- ის ჩართვის მიზნით, საერთო ანოდის ტერმინალი უკავშირდება სისტემის ძაბვას VDD და კათოდური ტერმინალები უკავშირდება მიწას მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორების საშუალებით.

საერთო კათოდური კონფიგურაცია მსგავსია ანოდის საერთო კონფიგურაციისა, გარდა კათოდური ტერმინალებისა, როგორც ეს ნაჩვენებია ნახატზე 3. მიაწოდეთ ძაბვა VDD მიმდინარე შეზღუდვის რეზისტორების საშუალებით.

N- ციფრული მულტიპლექსური LED დისპლეის მიღება შესაძლებელია N ინდივიდუალური 7 სეგმენტიანი LED ეკრანის შეერთებით. ფიგურა 4 ასახავს 4x7 LED ეკრანის მაგალითს, რომელიც მიიღება 4 ცალკეული 7 სეგმენტის ჩვენების საერთო ანოდის კონფიგურაციაში.

როგორც ფიგურა 4 -ში ჩანს, თითოეულ ციფრს აქვს საერთო ანოდის პინი / უკანა პლანზე, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას თითოეული ციფრის ინდივიდუალურად გასააქტიურებლად. თითოეული სეგმენტის (A, B,… G, DP) კათოდური ბუდეები გარედან უნდა იყოს მოკლე. ამ 4x7 LED ეკრანის კონფიგურაციისთვის, მომხმარებელს სჭირდება მხოლოდ 12 ქინძისთავები (4 საერთო ქინძისთავები თითოეული ციფრისთვის და 8 სეგმენტიანი ქინძისთავები) მულტიპლექსური 4x7 ეკრანის ყველა 32 სეგმენტის გასაკონტროლებლად.

GreenPAK დიზაინი, ქვემოთ დეტალურად, აჩვენებს, თუ როგორ უნდა შეიქმნას საკონტროლო სიგნალები ამ LED ეკრანისთვის. ეს დიზაინი შეიძლება გაგრძელდეს 4 ციფრამდე და 16 სეგმენტზე კონტროლისთვის. გთხოვთ იხილოთ მითითებების განყოფილება GreenPAK დიზაინის ფაილების ბმულისთვის, რომელიც ხელმისაწვდომია დიალოგის ვებსაიტზე.

ნაბიჯი 2: GreenPAK დიზაინი

GreenPAK- ის დიზაინი, რომელიც ნაჩვენებია 5 -ში, მოიცავს როგორც სეგმენტის, ისე ციფრული სიგნალის წარმოქმნას ერთ დიზაინში. სეგმენტის სიგნალები წარმოიქმნება ASM– დან და ციფრების შერჩევის სიგნალები იქმნება DFF ჯაჭვიდან. სეგმენტის სიგნალები დაკავშირებულია სეგმენტის ქინძისთავებთან მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორების საშუალებით, მაგრამ ციფრების შერჩევის სიგნალები დაკავშირებულია ეკრანის საერთო ქინძისთავებთან.

ნაბიჯი 3: ციფრული სიგნალის გენერირება

როგორც მე -4 ნაწილშია აღწერილი, მულტიპლექსირებულ ეკრანზე თითოეულ ციფრს აქვს ინდივიდუალური უკანა თვითმფრინავი. GreenPAK– ში თითოეული ციფრის სიგნალები წარმოიქმნება შიდა ოსცილატორზე ორიენტირებული DFF ჯაჭვიდან.

ეს სიგნალები მართავს ეკრანის საერთო ქინძისთავებს. ფიგურა 6 აჩვენებს ციფრების შერჩევის სიგნალებს.

არხი 1 (ყვითელი) - პინ 6 (ციფრი 1)

არხი 2 (მწვანე) - პინი 3 (ციფრი 2)

არხი 3 (ლურჯი) - პინ 4 (ციფრი 3)

არხი 4 (მაგენტა) - პინ 5 (ციფრი 4)

ნაბიჯი 4: სეგმენტის სიგნალის გენერირება

GreenPAK ASM წარმოქმნის სხვადასხვა შაბლონებს სეგმენტის სიგნალების გასაშვებად. 7.5ms საწინააღმდეგო ციკლი ASM შტატებში. ვინაიდან ASM არის დონის მიმართ მგრძნობიარე, ეს დიზაინი იყენებს საკონტროლო სისტემას, რომელიც თავს არიდებს შესაძლებლობას სწრაფად გადავიდეს სხვადასხვა მდგომარეობებში 7.5 ms საათის მაღალი პერიოდის განმავლობაში. ეს კონკრეტული დანერგვა ემყარება ASM- ის თანმიმდევრულ მდგომარეობებს, რომლებიც კონტროლდება საათის ინვერსიული პოლარობით. სეგმენტური და ციფრული სიგნალები წარმოიქმნება ერთიდაიგივე 25kHz შიდა ოსცილატორის მიერ.

ნაბიჯი 5: ASM კონფიგურაცია

სურათი 7 აღწერს ASM– ის მდგომარეობის დიაგრამას. მდგომარეობა 0 ავტომატურად გადადის სახელმწიფოს 1. მსგავსი გადართვა ხდება მე –2 სახელმწიფოდან მე –3 შტატში, მე –4 შტატიდან მე –5 შტატში და მე –6 შტატში 7. სახელმწიფოში არსებული მონაცემები 0, სახელმწიფო 2, სახელმწიფო 4 და მე –6 სახელმწიფო მყისიერად იკეტება გამოყენებით DFF 1, DFF 2 და DFF 7 როგორც ნაჩვენებია ფიგურაში 5, სანამ ASM გადადის შემდეგ მდგომარეობაზე. ეს DFF- ები იჭერენ მონაცემებს ASM- ის თანაბარი მდგომარეობიდან, რაც მომხმარებელს საშუალებას აძლევს გააკონტროლოს გაფართოებული 4x11/4xN (N 16 სეგმენტამდე) ჩვენება GreenPAK- ის ASM გამოყენებით.

4xN ეკრანზე თითოეული ციფრი კონტროლდება ASM– ის ორი მდგომარეობით. მდგომარეობა 0/1, მდგომარეობა 2/3, მდგომარეობა 4/5 და მდგომარეობა 6/7 შესაბამისად აკონტროლებს ციფრ 1 -ს, ციფრს 2 -ს, ციფრს 3 -ს და ციფრს 4. ცხრილი 1 აღწერს ASM- ის მდგომარეობას მათი შესაბამისი RAM მისამართებით თითოეული მათგანის გასაკონტროლებლად ციფრი.

ASM RAM– ის თითოეული მდგომარეობა ინახავს მონაცემების ერთ ბაიტს. ასე რომ, 4x7 ეკრანის კონფიგურაციისთვის, ციფრის 1 სეგმენტს აკონტროლებს ASM 0 მდგომარეობა და ციფრის 1 სეგმენტი აკონტროლებს ASM მდგომარეობას 1. შედეგად, LED ციფრული ეკრანის თითოეული ციფრის ყველა სეგმენტი მიიღება სეგმენტების შეჯამებით მათი შესაბამისი ორი მდგომარეობიდან. ცხრილი 2 აღწერს თითოეული ციფრის 1 სეგმენტის ადგილმდებარეობას ASM RAM– ში. ანალოგიურად, ASM– ის სახელმწიფო 2 – დან მე –7 სახელმწიფოს შესაბამისად მოიცავს ციფრის 2 – დან ციფრ 4 – ის სეგმენტს.

როგორც ცხრილი 2 -დან ჩანს, OUT 3 -დან OUT- ის მდგომარეობის 7 სეგმენტი და მდგომარეობის 1 OUT 0 -დან OUT 2 სეგმენტი გამოუყენებელია. GreenPAK- ის დიზაინს ფიგურაში 5 შეუძლია გააკონტროლოს 4x11 დისპლეი ASM– ის ყველა უცნაური მდგომარეობის OUT 0– დან 2 სეგმენტის კონფიგურაციით. ეს დიზაინი შეიძლება კიდევ უფრო გაფართოვდეს, რათა გააკონტროლოს გაფართოებული 4xN (N 16 სეგმენტამდე) ჩვენება უფრო DFF ლოგიკური უჯრედების და GPIO– ების გამოყენებით.

ნაბიჯი 6: ტესტირება

სურათი 8 გვიჩვენებს ტესტის სქემას, რომელიც გამოიყენება ათობითი ციფრების გამოსახატავად 4x7 სეგმენტის LED ეკრანზე. Arduino Uno გამოიყენება I2C კომუნიკაციისთვის GreenPAK– ის ASM RAM რეგისტრებთან. დამატებითი ინფორმაციისთვის I2C კომუნიკაციის შესახებ, იხილეთ [6]. ეკრანის საერთო ანოდიანი ქინძისთავები დაკავშირებულია ციფრული შერჩევის GPIO– ებთან. სეგმენტის ქინძისთავები დაკავშირებულია ASM– თან მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორების საშუალებით. დენის შემზღუდველი რეზისტორის ზომა უკუპროპორციულია LED ეკრანის სიკაშკაშესთან. მომხმარებელს შეუძლია შეარჩიოს მიმდინარე შემზღუდველი რეზისტორების სიძლიერე, რაც დამოკიდებულია GreenPAK GPIO– ს მაქსიმალური საშუალო დენის და LED ეკრანის მაქსიმალური DC დენის მიხედვით.

ცხრილი 3 აღწერს ათობითი რიცხვებს 0 -დან 9 -მდე ორობითი და თექვსმეტობითი ფორმატით, რომელიც გამოჩნდება 4x7 ეკრანზე. 0 მიუთითებს, რომ სეგმენტი ჩართულია და 1 მიუთითებს, რომ სეგმენტი გამორთულია. როგორც ნაჩვენებია ცხრილში 3, ეკრანზე რიცხვის გამოსახატავად საჭიროა ორი ბაიტი. ცხრილის 1, ცხრილი 2 და ცხრილი 3 კორელაციით, მომხმარებელს შეუძლია შეცვალოს ASM– ის RAM რეგისტრები, რათა ეკრანზე სხვადასხვა რიცხვი აჩვენოს.

ცხრილი 4 აღწერს I2C ბრძანების სტრუქტურას ციფრისთვის 4x7 LED ეკრანზე. I2C ბრძანებები მოითხოვს დაწყების ბიტს, საკონტროლო ბაიტს, სიტყვის მისამართს, მონაცემთა ბაიტს და შეწყვეტის ბიტს. მსგავსი I2C ბრძანებები შეიძლება დაიწეროს Digit 2, Digit 3 და Digit 4.

მაგალითად, 4x7 LED ეკრანზე 1234 წერისთვის, იწერება I2C ბრძანებები.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

ASM– ის რვა ბაიტის არაერთხელ ჩაწერით, მომხმარებელს შეუძლია შეცვალოს ნაჩვენები ნიმუში. მაგალითად, მრიცხველის კოდი შედის განაცხადის შენიშვნის ZIP ფაილში დიალოგის ვებსაიტზე.

დასკვნები

ამ ინსტრუქციაში აღწერილი GreenPAK გადაწყვეტა საშუალებას აძლევს მომხმარებელს შეამციროს ღირებულება, კომპონენტების რაოდენობა, დაფის სივრცე და ენერგიის მოხმარება.

უმეტეს დროს MCU– ებს აქვთ GPIO– ების შეზღუდული რაოდენობა, ამიტომ LED– ების მართვის GPIO– ების გადმოტვირთვა მცირე და იაფ GreenPAK IC– ზე საშუალებას აძლევს მომხმარებელს შეინახოს IO დამატებითი ფუნქციებისათვის.

უფრო მეტიც, GreenPAK IC– ების შემოწმება ადვილია. ASM RAM– ის შეცვლა შესაძლებელია GreenPAK დიზაინერის პროგრამული უზრუნველყოფის რამდენიმე ღილაკის დაჭერით, რაც მიუთითებს დიზაინის მოქნილ მოდიფიკაციებზე. ASM– ის კონფიგურაციით, როგორც ეს აღწერილია ამ ინსტრუქციაში, მომხმარებელს შეუძლია გააკონტროლოს ოთხი N სეგმენტის LED დისპლეი თითოეული 16 სეგმენტამდე.