DIY 4xN LED -bestuurder: 6 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

LED -skerms word wyd gebruik in stelsels wat wissel van digitale horlosies, tellers, tydmeters, elektroniese meters, basiese sakrekenaars en ander elektroniese toestelle wat numeriese inligting kan vertoon. Figuur 1 toon 'n voorbeeld van 'n 7-segment LED-skerm wat desimale getalle en karakters kan vertoon. Aangesien elke segment op die LED -skerm individueel beheer kan word, kan hierdie beheer baie seine vereis, veral vir veelvuldige syfers. Hierdie Instructable beskryf 'n GreenPAK ™ -gebaseerde implementering om meer syfers met 'n 2-draads I2C-koppelvlak van 'n MCU af te dryf.

Hieronder beskryf ons die nodige stappe om te verstaan hoe die GreenPAK -chip geprogrammeer is om die 4xN LED -bestuurder te skep. As u egter net die resultaat van die programmering wil kry, laai GreenPAK -sagteware af om die reeds voltooide GreenPAK -ontwerplêer te sien. Koppel die GreenPAK Development Kit aan op u rekenaar en klik op die program om die pasgemaakte IC vir die 4xN LED -bestuurder te skep.

Stap 1: Agtergrond

Die LED -skerms is in twee kategorieë verdeel: Algemene anode en algemene katode. In 'n gemeenskaplike anode -opset word die anodeterminale intern saamgesnoer, soos getoon in figuur 2. Om die LED aan te skakel, word die gemeenskaplike anode -aansluiting gekoppel aan die stelselvoedingspanning VDD en die katodeterminale word deur middel van stroombeperkende weerstande met die aarde verbind.

'N Gemeenskaplike katodekonfigurasie is soortgelyk aan 'n gewone anodekonfigurasie, behalwe dat die katodeterminale saamgesnoer is soos in Figuur 3. Om die gewone katode LED -skerm aan te skakel, word die algemene katodeterminale aan die aarde gekoppel en die anodeterminale is aan die stelsel gekoppel voedingsspanning VDD deur stroombeperkende weerstande.

'N N-syfer-multiplex LED-skerm kan verkry word deur N individuele 7-segment LED-skerms aan mekaar te koppel. Figuur 4 toon 'n voorbeeld van 'n 4x7 LED -skerm wat verkry is deur 4 individuele 7 -segmentskerms in 'n gemeenskaplike anode -opset te kombineer.

Soos gesien in figuur 4, het elke syfer 'n gemeenskaplike anodepen / agtervlak wat gebruik kan word om elke syfer individueel in te skakel. Die katodepenne vir elke segment (A, B, … G, DP) moet ekstern saamgesnoer word. Om hierdie 4x7 LED-skerm te konfigureer, benodig die gebruiker slegs 12 penne (4-gewone penne vir elke syfer en 8-segment penne) om al die 32 segmente van die veelvoudige 4x7-skerm te beheer.

Die GreenPAK -ontwerp, wat hieronder uiteengesit word, toon hoe u die seine vir hierdie LED -skerm kan genereer. Hierdie ontwerp kan uitgebrei word tot 4 syfers en 16 segmente. Sien die verwysingsafdeling vir 'n skakel na die GreenPAK -ontwerplêers wat op Dialog se webwerf beskikbaar is.

Stap 2: GreenPAK -ontwerp

Die GreenPAK -ontwerp wat in figuur 5 vertoon word, bevat beide die segment- en syfersin -generasie in een ontwerp. Die segmentseine word gegenereer uit die ASM en die syferkeuse -seine word uit die DFF -ketting geskep. Die segmentseine word deur middel van stroombeperkende weerstande aan die segmentpenne gekoppel, maar die syferkeuse -seine is gekoppel aan die algemene penne van die skerm.

Stap 3: Digitale seinopwekking

Soos beskryf in afdeling 4, het elke syfer op 'n multiplex -skerm 'n individuele agtervlak. In GreenPAK word die seine vir elke syfer gegenereer uit die interne ossillatorgedrewe DFF-ketting.

Hierdie seine dryf die algemene penne van die skerm. Figuur 6 vertoon die syferkeuse -seine.

Kanaal 1 (geel) - pen 6 (syfer 1)

Kanaal 2 (groen) - pen 3 (syfer 2)

Kanaal 3 (blou) - pen 4 (syfer 3)

Kanaal 4 (magenta) - pen 5 (syfer 4)

Stap 4: Segment Signal Generation

Die GreenPAK ASM genereer verskillende patrone om die segmentseine aan te dryf. 'N Teller van 7.5 ms deur die ASM -state. Aangesien die ASM vlakgevoelig is, gebruik hierdie ontwerp 'n beheerstelsel wat die moontlikheid vermy om vinnig deur verskeie toestande te skakel gedurende die hoë tydperk van die 7.5ms -klok. Hierdie spesifieke implementering berus op opeenvolgende ASM -toestande wat beheer word deur omgekeerde klokpolariteite. Beide die segment- en syfer -seine word gegenereer deur dieselfde 25kHz interne ossillator.

Stap 5: ASM -opset

Figuur 7 beskryf die toestand diagram van die ASM. Staat 0 skakel outomaties oor na staat 1. 'n Soortgelyke oorskakeling vind plaas van staat 2 na staat 3, staat 4 na staat 5 en staat 6 na staat 7. Data van staat 0, staat 2, staat 4 en staat 6 word onmiddellik geblokkeer met behulp van DFF 1, DFF 2 en DFF 7 soos getoon in figuur 5, voordat die ASM oorgaan na die volgende toestand. Hierdie DFF's sluit die data uit die ewe toestande van die ASM, wat die gebruiker in staat stel om 'n uitgebreide 4x11/4xN (N tot 16 segmente) skerm te beheer met behulp van GreenPAK se ASM.

Elke syfer op 'n 4xN -skerm word beheer deur twee toestande van die ASM. Staat 0/1, Staat 2/3, Staat 4/5 en Staat 6/7 onderskeidelik beheer syfer 1, syfer 2, syfer 3 en syfer 4. Tabel 1 beskryf die ASM -state saam met hul onderskeie RAM -adresse om elkeen te beheer syfer.

Elke toestand van die ASM RAM stoor een greep data. Dus, om 'n 4x7 -skerm op te stel, word drie segmente van syfer 1 beheer deur toestand 0 van die ASM en vyf segmente van syfer 1 word beheer deur staat 1 van die ASM. As gevolg hiervan word alle segmente van elke syfer op die LED -skerm verkry deur die segmente van hul ooreenstemmende twee toestande aan mekaar te koppel. Tabel 2 beskryf die ligging van elk van die segmente van Digit 1 in die ASM RAM. Op soortgelyke wyse bevat ASM se staat 2 tot en met staat 7 onderskeidelik die segmentlokasies van syfer 2 tot syfer 4.

Soos gesien in tabel 2, is OUT 3 tot OUT 7 segmente van staat 0 en OUT 0 tot OUT 2 segmente van staat 1 ongebruik. Die GreenPAK -ontwerp in Figuur 5 kan 'n 4x11 -skerm beheer deur die segmente OUT 0 tot OUT 2 van alle vreemde toestande van die ASM op te stel. Hierdie ontwerp kan verder uitgebrei word om 'n uitgebreide 4xN (N tot 16 segmente) skerm te beheer deur meer DFF -logiese selle en GPIO's te gebruik.

Stap 6: Toets

Figuur 8 toon die toetsskema wat gebruik word om desimale getalle op die 4x7-segment LED-skerm te vertoon. 'N Arduino Uno word gebruik vir I2C -kommunikasie met die GreenPAK se ASM RAM -registers. Raadpleeg [6] vir meer inligting oor I2C -kommunikasie. Die gewone anodepennetjies van die skerm is gekoppel aan die GPIO's van die syferkeuse. Die segmentpenne word met stroombeperkende weerstande aan die ASM gekoppel. Die grootte van die stroombeperkende weerstand is omgekeerd eweredig aan die helderheid van die LED-skerm. Die gebruiker kan die sterkte van die huidige beperkende weerstande kies, afhangende van die maksimum gemiddelde stroom van GreenPAK GPIO's en die maksimum DC -stroom van die LED -skerm.

Tabel 3 beskryf desimale getalle 0 tot 9 in beide binêre en heksadesimale formaat wat op die 4x7 -skerm vertoon moet word. 0 dui aan dat 'n segment AAN is en 1 dui aan dat die segment AF is. Soos getoon in tabel 3, is twee grepe nodig om 'n nommer op die skerm te vertoon. Deur Tabel 1, Tabel 2 en Tabel 3 te korreleer, kan die gebruiker die ASM se RAM -registers verander om verskillende getalle op die skerm te vertoon.

Tabel 4 beskryf die I2C -opdragstruktuur vir Digit 1 op die 4x7 LED -skerm. Die I2C -opdragte benodig 'n beginbit, beheerbyte, woordadres, databyte en stopbit. Soortgelyke I2C -opdragte kan vir syfer 2, syfer 3 en syfer 4 geskryf word.

Om byvoorbeeld 1234 op die 4x7 LED -skerm te skryf, word die volgende I2C -opdragte geskryf.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Deur herhaaldelik al agt grepe van die ASM te skryf, kan die gebruiker die patroon wat gewys word, verander. As 'n voorbeeld is 'n tellerkode ingesluit in die zip -lêer van die aansoeknota op die webwerf van Dialog.

Gevolgtrekkings

Die GreenPAK -oplossing wat in hierdie instruksies beskryf word, stel die gebruiker in staat om koste, komponenttelling, bordruimte en kragverbruik te verminder.

Meestal het MCU's 'n beperkte aantal GPIO's, sodat die aflaai van die LED -bestuurde GPIO's na 'n klein en goedkoop GreenPAK IC die gebruiker in staat stel om IO's te bespaar vir ekstra funksies.

Boonop is GreenPAK IC's maklik om te toets. Die ASM RAM kan verander word met 'n klik op 'n paar knoppies in die GreenPAK Designer Software, wat dui op buigsame ontwerpaanpassings. Deur die ASM op te stel soos beskryf in hierdie instruksie, kan die gebruiker vier N-segment LED-skerms met tot 16 segmente elk beheer.