DIY 4xN درایور LED: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

صفحه نمایش LED به طور گسترده ای در سیستم های مختلف از جمله ساعت های دیجیتال ، شمارنده ، تایمر ، متر الکترونیکی ، ماشین حساب های اصلی و سایر دستگاه های الکترونیکی با قابلیت نمایش اطلاعات عددی استفاده می شود. شکل 1 نمونه ای از صفحه نمایش LED 7 قسمتی را نشان می دهد که می تواند اعداد اعشاری و کاراکترها را نشان دهد. از آنجا که هر بخش روی صفحه LED را می توان به صورت جداگانه کنترل کرد ، این کنترل می تواند به سیگنال های زیادی نیاز داشته باشد ، به ویژه برای چند رقمی. این دستورالعمل پیاده سازی مبتنی بر GreenPAK را برای رانندگی چندین رقم با رابط 2 سیم I2C از MCU توصیف می کند.

در زیر مراحل مورد نیاز برای درک نحوه برنامه ریزی تراشه GreenPAK برای ایجاد درایور LED 4xN را شرح دادیم. با این حال ، اگر فقط می خواهید نتیجه برنامه نویسی را دریافت کنید ، نرم افزار GreenPAK را بارگیری کنید تا فایل طراحی GreenPAK را که قبلاً تکمیل شده است مشاهده کنید. کیت توسعه GreenPAK را به رایانه خود وصل کرده و برنامه را فشار دهید تا IC سفارشی برای درایور LED 4xN ایجاد شود.

مرحله 1: پیش زمینه

نمایشگرهای LED به دو دسته تقسیم می شوند: آند معمولی و کاتد مشترک. در یک پیکربندی آند معمولی ، پایانه های آند به صورت داخلی کوتاه می شوند ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. برای روشن کردن LED ، پایانه آند معمولی به ولتاژ منبع تغذیه سیستم VDD و پایانه های کاتد از طریق مقاومت های محدود کننده جریان به زمین متصل می شوند.

یک پیکربندی کاتد معمولی شبیه به یک پیکربندی آند معمولی است با این تفاوت که پایانه های کاتد مانند شکل 3 در هم کوتاه شده اند. برای روشن کردن صفحه LED مشترک کاتد ، پایانه های کاتد مشترک به زمین و پایانه های آند به سیستم متصل می شوند. ولتاژ تغذیه VDD از طریق مقاومتهای محدود کننده جریان

با اتصال N صفحه نمایش های LED 7 قسمتی N ، می توان یک صفحه نمایش LED چندگانه N رقمی را بدست آورد. شکل 4 نمونه ای از یک صفحه نمایش 4x7 LED را نشان می دهد که از ترکیب 4 صفحه نمایش 7 بخش جداگانه در یک پیکربندی آند معمولی بدست آمده است.

همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است ، هر رقم دارای یک پین / صفحه پشتی آنود مشترک است که می تواند برای فعال کردن جداگانه هر رقم استفاده شود. پین های کاتد برای هر بخش (A ، B ،… G ، DP) باید از خارج به هم متصل شوند. برای پیکربندی این صفحه نمایش LED 4x7 ، کاربر فقط به 12 پین (4 پین معمولی برای هر رقم و پین 8 قسمتی) نیاز دارد تا تمام 32 بخش صفحه نمایش 4x7 چند منظوره را کنترل کند.

طرح GreenPAK ، که در زیر توضیح داده شده است ، نحوه تولید سیگنال های کنترل برای این صفحه نمایش LED را نشان می دهد. این طرح را می توان تا 4 رقم و 16 قسمت کنترل کرد. لطفاً برای پیوند به فایلهای طراحی GreenPAK موجود در وب سایت Dialog به بخش مراجع مراجعه کنید.

مرحله 2: طراحی GreenPAK

طرح GreenPAK نشان داده شده در شکل 5 شامل تولید سیگنال قطعه و رقم در یک طرح است. سیگنال های قطعه از ASM و سیگنال های انتخاب رقم از زنجیره DFF ایجاد می شوند. سیگنال های قطعه از طریق مقاومت های محدودکننده جریان به پین های بخش متصل می شوند ، اما سیگنال های انتخاب رقم به پایه های معمولی صفحه نمایش متصل می شوند.

مرحله 3: تولید سیگنال رقمی

همانطور که در بخش 4 توضیح داده شد ، هر رقم روی صفحه نمایش چندگانه دارای یک صفحه پشتی جداگانه است. در GreenPAK ، سیگنال های هر رقم از زنجیره DFF داخلی با نوسان ساز تولید می شود.

این سیگنال ها پایه های معمولی صفحه نمایش را هدایت می کنند. شکل 6 سیگنال های انتخاب رقم را نشان می دهد.

کانال 1 (زرد) - پین 6 (رقم 1)

کانال 2 (سبز) - پین 3 (رقم 2)

کانال 3 (آبی) - پین 4 (رقم 3)

کانال 4 (سرخابی) - پین 5 (رقم 4)

مرحله 4: ایجاد بخش سیگنال

GreenPAK ASM الگوهای متفاوتی برای هدایت سیگنال های بخش ایجاد می کند. یک چرخه 7.5 میلی متری از طریق حالتهای ASM متقابل است. از آنجا که ASM از نظر سطح حساس است ، این طرح از یک سیستم کنترلی استفاده می کند که از امکان تغییر سریع چندین حالت در طول دوره زیاد ساعت 7.5ms جلوگیری می کند. این پیاده سازی خاص متکی به حالتهای متوالی ASM است که توسط قطبیت های ساعت معکوس کنترل می شود. سیگنال های قطعه ای و رقمی توسط یک نوسان ساز داخلی 25 کیلوهرتزی تولید می شوند.

مرحله 5: پیکربندی ASM

شکل 7 نمودار حالت ASM را شرح می دهد. حالت 0 به طور خودکار به حالت 1 تغییر می کند. یک تغییر مشابه از حالت 2 به حالت 3 ، حالت 4 به حالت 5 و حالت 6 به حالت 7 رخ می دهد. داده های حالت 0 ، حالت 2 ، ایالت 4 و ایالت 6 بلافاصله با استفاده از DFF 1 ، DFF 2 و DFF 7 همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است ، قبل از انتقال ASM به حالت بعدی. این DFF ها داده ها را از حالت های یکسان ASM می چسبانند ، که به کاربر این امکان را می دهد تا با استفاده از ASM GreenPAK صفحه نمایش گسترده 4x11/4xN (N تا 16 بخش) را کنترل کند.

هر رقم روی صفحه نمایش 4xN توسط دو حالت ASM کنترل می شود. حالت 0/1 ، حالت 2/3 ، حالت 4/5 و وضعیت 6/7 به ترتیب کنترل کننده رقم 1 ، رقم 2 ، رقم 3 و رقم 4 است. جدول 1 حالات ASM را به همراه آدرس RAM مربوطه برای کنترل هر یک شرح می دهد. رقم

هر حالت RAM ASM یک بایت داده ذخیره می کند. بنابراین ، برای پیکربندی یک صفحه نمایش 4x7 ، سه بخش از رقم 1 توسط حالت 0 ASM و پنج قسمت از رقم 1 توسط حالت 1 ASM کنترل می شود. در نتیجه ، تمام بخشهای هر رقم روی صفحه LED با اتصال بخشها از دو حالت مربوطه به دست می آید. جدول 2 موقعیت هر بخش دیجیت 1 در RAM ASM را شرح می دهد. به طور مشابه ، وضعیت ASM 2 تا State 7 به ترتیب شامل بخش های دیجیتم 2 تا رقم 4 است.

همانطور که در جدول 2 مشاهده می شود ، بخش های OUT 3 تا OUT 7 از حالت 0 و OUT 0 تا OUT 2 بخش از حالت 1 بلا استفاده هستند. طرح GreenPAK در شکل 5 می تواند یک صفحه نمایش 4x11 را با پیکربندی بخش های OUT 0 تا OUT 2 از همه حالت های عجیب ASM کنترل کند. این طرح را می توان با کنترل بیشتر صفحه نمایش 4xN (N تا 16 بخش) با استفاده از سلول های منطقی DFF و GPIO بیشتر کنترل کرد.

مرحله ششم: آزمایش

شکل 8 شماتیک آزمایشی مورد استفاده برای نمایش اعداد اعشاری در صفحه نمایش LED 4x7 را نشان می دهد. Arduino Uno برای ارتباط I2C با رجیسترهای رم ASP GreenPAK استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد ارتباطات I2C ، به [6] مراجعه کنید. پایه های آند معمولی صفحه نمایش به GPIO های انتخاب رقم متصل می شوند. پین های قطعه از طریق مقاومت های محدود کننده جریان به ASM متصل می شوند. اندازه مقاومت محدود کننده جریان با عکس روشنایی صفحه نمایش LED متناسب است. کاربر می تواند قدرت مقاومت های محدودکننده فعلی را بسته به حداکثر متوسط جریان GreenPAK GPIO و حداکثر جریان DC صفحه نمایش LED انتخاب کند.

جدول 3 اعداد اعشاری 0 تا 9 را در دو قالب باینری و هگزادسیمال توصیف می کند که در صفحه 4x7 نمایش داده می شوند. 0 نشان می دهد که یک بخش روشن است و 1 نشان می دهد که بخش خاموش است. همانطور که در جدول 3 نشان داده شده است ، دو بایت برای نمایش یک عدد روی صفحه نمایش مورد نیاز است. با همبستگی جدول 1 ، جدول 2 و جدول 3 ، کاربر می تواند رجیسترهای RAM ASM را تغییر دهد تا اعداد مختلف روی صفحه نمایش داده شود.

جدول 4 ساختار فرمان I2C برای رقم 1 را در صفحه نمایش 4x7 LED توضیح می دهد. دستورات I2C نیاز به یک بیت شروع ، کنترل بایت ، آدرس کلمه ، بایت داده و بیت توقف دارد. دستورات مشابه I2C را می توان برای Digit 2 ، Digit 3 و Digit 4 نوشت.

به عنوان مثال ، برای نوشتن 1234 بر روی صفحه نمایش 4x7 LED ، دستورات زیر I2C نوشته می شود.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

با نوشتن مکرر هر هشت بایت ASM ، کاربر می تواند الگوی نمایش داده شده را تغییر دهد. به عنوان مثال ، یک کد شمارنده در فایل ZIP یادداشت برنامه در وب سایت Dialog گنجانده شده است.

نتیجه گیری

راه حل GreenPAK که در این دستورالعمل توضیح داده شده است ، کاربر را قادر می سازد تا هزینه ، تعداد قطعات ، فضای برد و مصرف برق را به حداقل برساند.

اکثر مواقع MCU ها تعداد GPIO محدود دارند ، بنابراین بارگیری GPIO های LED رانده شده در IC کوچک GreenPAK کوچک و ارزان ، کاربر را قادر می سازد تا IO ها را برای عملکردهای بیشتر ذخیره کند.

علاوه بر این ، ICs GreenPAK به راحتی قابل آزمایش است. RAM ASM را می توان با یک کلیک چند دکمه در نرم افزار GreenPAK Designer اصلاح کرد که نشان دهنده تغییرات طراحی انعطاف پذیر است. با پیکربندی ASM همانطور که در این دستورالعمل توضیح داده شده است ، کاربر می تواند چهار صفحه نمایش LED N-segment را با هر قسمت تا 16 قسمت کنترل کند.