صفحه POV خود را بسازید: 3 مرحله

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

ادراک بینایی (POV) یا تداوم بینایی (دارای چندین تنوع است) یک پدیده بینایی جالب در بین انسان است که زمانی رخ می دهد که درک بصری یک شی با وجود تغییر موقعیت جسم متوقف نمی شود. انسانها تصویری را در فواصل کسری از ثانیه می بینند. این تصاویر برای مدت بسیار کوتاهی (یک لحظه) در مغز ذخیره می شوند. نمونه ای از این پدیده زمانی است که منبع روشنایی مانند LED ها یا لامپ ها را مشاهده می کنید که روشن شده و به دور خود می چرخد. دیدگاه ما فریب داده می شود تا باور کنیم نور در حال چرخش در واقع یک دایره پیوسته است ، درست مانند دایره پیوسته ای که از یک پروانه چرخان در یک صفحه تشکیل شده است. POV سالهاست که با giphoscope شروع می شود ، برای ایجاد انواع توهم و انیمیشن برای بینایی ما استفاده می شود. اغلب برای نمایش پیام ها و انیمیشن ها در صفحه نمایش با استفاده از LED ها ، چرخاندن آنها به صورت دو بعدی یا سه بعدی برای انواع مختلف پیام ها استفاده می شود. هدف از این یادداشت برنامه طراحی و نشان دادن نحوه عملکرد ادراک بینایی با نوشتن کلمه "SILEGO" بر روی صفحه نمایش ساخته شده است ، و ارائه ایده هایی برای راهنمایی شما در روند طراحی پیچیده تر در آینده. برای این پروژه ، ما از Dialog GreenPAK ™ SLG46880 با کیت سوکت آن استفاده کردیم که اجازه می دهد این نمونه اولیه با استفاده از کابل به راحتی به تمام اجزای خارجی متصل شود. استفاده از GreenPAK بزرگتر برای طراحی نمایشگرهای عمومی POV به دلیل اجزای قوی آن مانند زیر سیستم های ASM ، که به شما امکان چاپ هر نوع الگو را بر روی صفحه نمایش می دهد ، بسیار سودمند است. این برنامه با استفاده از SLG46880 نتیجه نهایی را نشان می دهد.

در زیر مراحل مورد نیاز برای درک نحوه برنامه ریزی تراشه GreenPAK برای ایجاد صفحه نمایش POV 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 کامپیوتر خود وصل کرده و برنامه را فشار دهید تا IC سفارشی برای نمایش POV ایجاد شود.

مرحله 1: شماتیک

این مثال POV Display یک نوع دو بعدی نشان داده شده در شکل 1 را هدف قرار می دهد ، که دارای آرایه ای از یازده LED (هریک دارای مقاومت برای تنظیم جریان) است که مستقیماً به پین های مختلف GPO در GreenPAK CMIC متصل شده است. این مدار نمونه اولیه شده و به نان برد های PCB لحیم می شود. منبع تغذیه مورد استفاده در صفحه نمایش یک باتری قلیایی 9 V 10 A L1022 است که با استفاده از LM7805V به مدار تنظیم کننده ولتاژ متصل شده و خروجی آن 5 ولت است. علاوه بر چرخاندن صفحه نمایش ، یک موتور DC با قدرت کافی برای جابجایی همه موارد مورد نیاز است. مدار کنترل متصل به پایه سفارشی در این حالت از یک موتور 12 ولت ، متصل به یک کلید اصلی و یک منبع تغذیه تنظیم شده خارج از قفسه استفاده می شود که سطوح مختلف ولتاژ را از طریق یک سوئیچ دوار خارج می کند و به موتور اجازه می دهد در چندین سرعت بچرخد.

مرحله 2: طراحی GreenPAK

هنگام طراحی انواع مختلف پیام ها و انیمیشن ها برای نمایش POV با استفاده از GreenPAK ، باید هر دو ابزار و محدودیت های تراشه را بدانیم. به این ترتیب ما می توانیم طرحی ماهرانه با استفاده از کمترین قطعات الکترونیکی برای دستیابی به صفحه نمایش POV ایجاد کنیم. این طرح از مزایای جدیدی که توسط SLG46880 CMIC ارائه شده است ، با تمرکز بر جزء زیر سیستم های ماشین ناهمزمان استفاده می کند. ابزار زیرسیستم SLG46880 ASM می تواند به دلیل ویژگی های جدیدش که امکان پیچیده تری در طراحی دستگاه های دولتی را فراهم می آورد ، نسبت به ابزارهای قبلی GreenPAK ASM سودمندتر باشد. برخی از اجزای داخلی مربوط به زیرسیستم های ASM عبارتند از:

Mac 12 ایالت ASM Macrocell

Mac Macrocell حافظه پویا (DM)

● F (1) محاسبه ماکروسل

● اجزای مستقل ایالتی

هر چه ماشین تراشه ماکروسل را قادر به ایجاد و پیکربندی کند ، امکانات طراحی بیشتر خواهد بود. هر یک از دوازده حالت برای نوشتن بخشهای مختلف کلمه برای نشان دادن استفاده می شود و ترکیبهای متمایز LED ها را روشن یا خاموش می کند ، برخی از آنها دو یا چند بار تکرار می شود و در برخی موارد زمان حالات تکراری تغییر می کند ، زیرا الگوی یکسان را می توان برای حروف مختلف در زمان های مختلف استفاده کرد. ایالات در جدول 1 ساختار یافته اند.

جدول 1 نحوه ارتباط هر یک از حالتهای موجود در طرح را با حروف کلمه "SILEGO" نشان می دهد. این با پیکربندی LED نشان داده شده در شکل 2 مرتبط است.

همانطور که مشاهده می کنید ، همه حالت هایی که با هم در زمان های مختلف اجرا می شوند به ساختار کامل کلمه می رسند ، شکل 3 نحوه ارتباط/ارتباط حالتها را نشان می دهد. همه تغییرات حالت به ترتیب میلی ثانیه هستند و هر ستون در نمودار شکل 2 نشان دهنده یک میلی ثانیه (1 میلی ثانیه) است. برخی از حالتها 3 میلی ثانیه ، 4 میلی ثانیه و برخی دیگر طول می کشند ، به اندازه کافی طولانی با حداقل سرعت موتور مورد استفاده برای نمایش فیلم در تقریبا 460 دور در دقیقه.

در نظر گرفتن و اندازه گیری سرعت موتور برای اطلاع و محاسبه زمان بندی در طراحی های عمومی بسیار مهم است. به این ترتیب می توان پیام را با سرعت موتور همگام کرد و در نتیجه برای چشم انسان قابل مشاهده است. یکی دیگر از ملاحظاتی که باعث می شود انتقال حالات کمتر نامحسوس و برای دیدگاه ما واضح تر باشد ، افزایش سرعت موتور به بیش از 1000 دور در دقیقه است ، و زمان حالت ها به ترتیب میکرو ثانیه تنظیم شده است تا پیام به آسانی دیده شود. شاید از خود بپرسید که چگونه می توانید سرعت موتور را با سرعت پیام یا تصویر متحرک همگام سازی کنید؟ این کار با چند فرمول ساده انجام می شود. اگر سرعت موتور شما 1000 دور در دقیقه است ، برای اینکه بدانید موتور DC در هر ثانیه چقدر طول می کشد ، پس:

فرکانس = 1000 دور در دقیقه / 60 = 16.67 هرتز = 1 / 16.67 هرتز = 59.99 میلی ثانیه

با دانستن دوره ، می دانید که موتور در یک دور چقدر طول می کشد. اگر می خواهید پیامی مانند "سلام جهان" را چاپ کنید ، هنگامی که دوره هر نوبت را می دانید ، این مهم است که چقدر می خواهید پیام روی صفحه نمایش داده شود. برای چاپ پیام مورد نظر در اندازه دلخواه ، این قانون کلی را دنبال کنید:

به عنوان مثال ، اگر می خواهید پیام 40 درصد از فضای نمایشگر را پوشش دهد ، در این صورت:

اندازه پیام = (دوره * 40٪) / 100٪ = (59.99 ms * 40٪) / 100٪ = 24 ms

این بدان معناست که پیام در هر نوبت در 24 میلی ثانیه نشان داده می شود ، بنابراین فضای خالی یا بقیه فضا در یک نوبت (اگر بعد از پیام چیزی را نشان نمی دهید) ، باید:

فضای خالی = دوره - اندازه پیام = 59.99 ms - 24 ms = 35.99 ms

در نهایت ، اگر نیاز دارید پیام را در آن 40 درصد از دوره نشان دهید ، باید بدانید پیام برای نوشتن پیام مورد انتظار به چند حالت و گذار نیاز دارد ، به عنوان مثال اگر پیام دارای بیست (20) انتقال باشد ، سپس:

دوره تنها حالت = اندازه پیام / 20 = 24 میلی ثانیه / 20 = 1.2 میلی ثانیه.

بنابراین هر حالت باید 1.2 میلی ثانیه طول بکشد تا پیام به درستی نمایش داده شود. البته ، متوجه خواهید شد که بسیاری از اولین طرح ها بی نقص نیستند ، بنابراین ممکن است در طول آزمایش فیزیکی برخی پارامترها را برای بهبود طراحی تغییر دهید. ما از Macrocells حافظه پویا (DM) برای تسهیل انتقال حالت استفاده کردیم. دو بلوک از چهار بلوک DM دارای اتصالات ماتریسی هستند تا بتوانند با بلوک های خارج از زیر سیستم ASM تعامل داشته باشند. هر DM Macrocell می تواند حداکثر 6 پیکربندی مختلف داشته باشد که می تواند در حالت های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. بلوک های DM در این طرح استفاده می شوند تا ASM را از یک حالت به حالت دیگر منتقل کند. به عنوان مثال حالت Silego [3] دو بار در طول تغییرات تکرار می شود. باید ابتدا و انتهای حرف بزرگ "I" را که الگوی یکسانی دارد بنویسد ، اما ابتدا باید برای نوشتن الگوی وسط حروف بزرگ "I" به Silego [4] برود و سپس وقتی Silego [3] برای بار دوم اجرا می شود ، باید به حالت No Message بروید و بقیه مراحل را ادامه دهید. چگونه می توان از افتادن Silego [3] در حلقه بی نهایت با Silego [4] جلوگیری کرد؟ ساده است ، برخی از LUT ها به عنوان SR Flip Flops پیکربندی شده اند که به Silego [3] می گوید که Silego [4] را بارها و بارها انتخاب نکنید ، اما در حالت دوم حالت No Message را انتخاب کنید. استفاده از Flip Flops SR برای جلوگیری از حلقه های نامحدود در صورت تکرار هر یک از حالتها یک راه عالی برای حل این مشکل است و فقط به یک LUT 3 بیتی پیکربندی شده مطابق شکل 4 و شکل 5 نیاز دارد. این فرآیند همزمان با خروجی ASM باعث می شود Silego [3] به Silego [4] برود ، بنابراین دفعه بعد که دستگاه دولتی Silego [3] را اجرا می کند ، به او اطلاع داده می شود که حالت No Message را برای ادامه روند انتخاب کند.

بلوک دیگر ASM که برای این پروژه مفید بود ، ماکروسل محاسباتی F (1) است. F (1) می تواند لیستی از دستورات خاص برای خواندن ، ذخیره ، پردازش و خروجی داده های مورد نظر را انجام دهد. قادر است 1 بیت را در یک زمان دستکاری کند. در این پروژه از بلوک F (1) برای خواندن ، تأخیر و خروجی بیت ها برای کنترل برخی از LUT ها و فعال کردن حالت ها استفاده می شود (مانند Silego [1] برای فعال کردن Silego [2]).

جدول شکل 1 نحوه آدرس دهی هر یک از LED ها به پین های GPO theGreenPAK را توضیح می دهد. پین های فیزیکی مرتبط از RAM خروجی ASM در ماتریس آدرس داده می شوند ، همانطور که در جدول 2 نشان داده شده است.

همانطور که در جدول 2 مشاهده می کنید ، هر پین تراشه به خروجی های ASM مجزا خطاب شده است. ASMOUTPUT 1 دارای هشت (8) خروجی است که همه آنها مستقیماً به GPO های خارجی متصل می شوند به غیر از OUT 4. OUT 2 برای تنظیم مجدد حالتهای LUT5 و LUT6 در Silego [5] و Silego [9] و در نهایت OUT 3 برای تنظیم LUT6 در Silego [4] و Silego [7] استفاده می شود. ASM nRESET در این طرح ضامن نیست ، بنابراین فقط مجبور به HIGH است که به VDD متصل است. LED های بالا و پایین به این پروژه اضافه شدند تا در حین نمایش "SILEGO" انیمیشن بیشتری ایجاد کنند. این انیمیشن درباره چند خط است که در طول زمان با حرکت موتور در حال چرخش است. این خطوط LED های سفید هستند ، در حالی که خطوطی که برای نوشتن حروف استفاده می شود قرمز هستند. برای دستیابی به این انیمیشن ، از PGEN و CNT0 GreenPAK استفاده کردیم. PGEN یک مولد الگو است که بیت بعدی را در آرایه خود در هر لبه ساعت خروجی می دهد. ما دور چرخش موتور را به 16 قسمت تقسیم کردیم و نتیجه بر روی دوره خروجی CNT0 تنظیم شد. الگوی برنامه ریزی شده در PGEN در شکل 6 نشان داده شده است.

مرحله 3: نتایج

برای آزمایش طراحی ، سوکت SLG46880 را با کابل روبان به PCB وصل کردیم. دو برد خارجی به مدار وصل شده بودند که یکی از آنها تنظیم کننده ولتاژ و دیگری حاوی آرایه LED بود. برای شروع نمایش پیام برای نمایش ، ما مدار منطقی را که توسط GreenPAK کنترل می شود روشن کردیم و سپس موتور DC را روشن کردیم. برای همگام سازی مناسب ممکن است نیاز به تنظیم سرعت باشد. نتیجه نهایی در شکل 7 نشان داده شده است. همچنین یک ویدیوی مرتبط با این یادداشت برنامه وجود دارد.

نتیجه گیری نمایش بینایی ارائه شده در این پروژه با استفاده از Dialog GreenPAK SLG46880 به عنوان کنترل کننده اصلی طراحی شده است. ما نشان دادیم که این طرح با نوشتن کلمه "SILEGO" با استفاده از LED کار می کند. برخی از پیشرفت هایی که می توان در طراحی ایجاد کرد عبارتند از:

● استفاده از چندین GreenPAK برای افزایش میزان امکان چاپ پیام یا انیمیشن طولانی تر.

LED LED های بیشتری را به آرایه اضافه کنید. ممکن است برای کاهش جرم بازوی چرخان ، از LED های روی سطح استفاده شود تا LED های سوراخ دار.

● شامل میکروکنترلر می تواند به شما این امکان را بدهد که پیام نمایش داده شده را با استفاده از دستورات I2C برای پیکربندی مجدد طرح GreenPAK تغییر دهید. این می تواند برای ایجاد یک صفحه ساعت دیجیتالی استفاده شود که ارقام را به روز می کند تا زمان را با دقت نمایش دهد