DIY 4xN LED Driver: 6 na Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang mga display ng LED ay malawakang ginagamit sa mga system na mula sa mga digital na orasan, counter, timer, elektronikong metro, pangunahing mga calculator, at iba pang mga elektronikong aparato na may kakayahang magpakita ng impormasyong numerikal. Ang larawan 1 ay naglalarawan ng isang halimbawa ng isang 7-segment na LED display na maaaring magpakita ng mga decimal na numero at character. Tulad ng bawat segment sa LED display ay maaaring kontrolin nang isa-isa, ang kontrol na ito ay maaaring mangailangan ng maraming mga signal, lalo na para sa maraming mga digit. Inilalarawan ng Instructable na ito ang isang pagpapatupad batay sa GreenPAK ™ upang maghimok ng maraming mga digit na may isang 2-wire I2C interface mula sa isang MCU.

Sa ibaba inilarawan namin ang mga kinakailangang hakbang na maunawaan kung paano naka-program ang chip ng GreenPAK upang likhain ang driver ng 4xN LED. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang lumikha ng pasadyang IC para sa 4xN LED driver.

Hakbang 1: Background

Ang mga ipinakitang LED ay nahahati sa dalawang kategorya: Karaniwang Anode at Karaniwang Cathode. Sa isang pangkaraniwang pagsasaayos ng anode, ang mga terminal ng anode ay panloob na pinaikling tulad ng ipinakita sa Larawan 2. Upang buksan ang LED, ang karaniwang terminal ng anode ay konektado sa supply ng boltahe ng VDD at ang mga terminal ng cathode ay konektado sa lupa sa pamamagitan ng kasalukuyang naglilimita ng mga resistor.

Ang isang karaniwang pagsasaayos ng cathode ay katulad ng isang pangkaraniwang pagsasaayos ng anode maliban sa mga terminal ng cathode ay naikli sama sa ipinakita sa Larawan 3. Upang buksan ang karaniwang display ng cathode LED, ang mga karaniwang terminal ng cathode ay konektado sa lupa at ang mga anode terminal ay konektado sa system supply boltahe VDD sa pamamagitan ng kasalukuyang nililimitahan ang mga resistors.

Ang isang N-digit na multiplexed LED display ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng N indibidwal na 7-segment na mga display ng LED. Ang larawan 4 ay naglalarawan ng isang halimbawa ng isang 4x7 LED display na nakuha sa pamamagitan ng pagsasama ng 4 na indibidwal na 7segment na ipinapakita sa isang karaniwang pagsasaayos ng anode.

Tulad ng nakikita sa Larawan 4, ang bawat digit ay may isang karaniwang anode pin / backplane na maaaring magamit upang indibidwal na paganahin ang bawat digit. Ang mga pin ng katod para sa bawat segment (A, B,… G, DP) ay dapat na maiksi na magkasama sa panlabas. Upang mai-configure ang 4x7 LED display na ito, nangangailangan lamang ang gumagamit ng 12 mga pin (4-karaniwang mga pin para sa bawat digit at 8-segment na mga pin) upang makontrol ang lahat ng 32 mga segment ng multiplexed na 4x7 na display.

Ang disenyo ng GreenPAK, na detalyado sa ibaba, ay nagpapakita kung paano makabuo ng mga signal ng kontrol para sa display na LED na ito. Ang disenyo na ito ay maaaring mapalawak upang makontrol ang hanggang sa 4 na mga digit at 16 na mga segment. Mangyaring tingnan ang seksyon ng Mga Sanggunian para sa isang link sa mga file ng disenyo ng GreenPAK na magagamit sa website ng Dialog.

Hakbang 2: Disenyo ng GreenPAK

Ang disenyo ng GreenPAK na ipinakita sa Larawan 5 ay nagsasama ng parehong segment at pagbuo ng signal ng digit sa isang disenyo. Ang mga signal ng segment ay nabuo mula sa ASM at ang mga signal ng pagpili ng digit ay nilikha mula sa kadena ng DFF. Ang mga signal ng segment ay konektado sa mga segment ng pin sa pamamagitan ng kasalukuyang naglilimita ng mga resistor, ngunit ang mga signal ng pagpili ng digit ay konektado sa mga karaniwang pin ng display.

Hakbang 3: Pagbuo ng Signal ng Digit

Tulad ng inilarawan sa seksyon 4, ang bawat digit sa isang multiplexed na display ay may isang indibidwal na backplane. Sa GreenPAK, ang mga signal para sa bawat digit ay nabuo mula sa panloob na oscillator-driven na DFF chain.

Hinahatid ng mga signal na ito ang mga karaniwang pin ng display. Ipinapakita ng Larawan 6 ang mga signal ng pagpili ng digit.

Channel 1 (Dilaw) - Pin 6 (Digit 1)

Channel 2 (Green) - Pin 3 (Digit 2)

Channel 3 (Blue) - Pin 4 (Digit 3)

Channel 4 (Magenta) - Pin 5 (Digit 4)

Hakbang 4: Pagbuo ng Signal ng Segment

Bumubuo ang GreenPAK ASM ng iba't ibang mga pattern upang himukin ang mga signal ng segment. Ang isang 7.5ms counter cycle sa pamamagitan ng estado ng ASM. Bilang ang ASM ay sensitibo sa antas, ang disenyo na ito ay gumagamit ng isang control system na maiiwasan ang posibilidad ng mabilis na paglipat sa maraming mga estado sa mataas na panahon ng 7.5ms na orasan. Ang partikular na pagpapatupad na ito ay nakasalalay sa magkakasunod na mga estado ng ASM na kinokontrol ng mga baligtad na polarities ng orasan. Ang parehong mga signal ng segment at digit ay nabuo ng parehong 25kHz internal oscillator.

Hakbang 5: Pag-configure ng ASM

Inilalarawan ng Larawan 7 ang diagram ng estado ng ASM. Ang Estado 0 ay awtomatikong lumilipat sa Estado 1. Ang isang katulad na switch ay nangyayari mula sa Estado 2 hanggang Estado 3, Estado 4 hanggang Estado 5, at Estado 6 hanggang Estado 7. Ang data mula sa Estado 0, Estado 2, Estado 4, at Estado 6 ay agad na naka-lat gamit ang Ang DFF 1, DFF 2, at DFF 7 tulad ng ipinakita sa Larawan 5, bago ang paglipat ng ASM sa susunod na estado. Ang mga DFF na ito ay dinidikit ang data mula sa pantay na estado ng ASM, na nagbibigay-daan sa gumagamit na kontrolin ang isang pinalawak na 4x11 / 4xN (N hanggang sa 16 na mga segment) na ipinapakita gamit ang ASP ng GreenPAK.

Ang bawat digit sa isang 4xN display ay kinokontrol ng dalawang estado ng ASM. Ang Estado 0/1, Estado 2/3, Estado 4/5, at Estado 6/7 ayon sa pagkontrol sa Digit 1, Digit 2, Digit 3, at Digit 4. Inilalarawan ng Talaan 1 ang mga estado ng ASM kasama ang kani-kanilang mga address ng RAM upang makontrol ang bawat isa digit

Ang bawat estado ng ASM RAM ay nag-iimbak ng isang byte ng data. Kaya, upang mai-configure ang isang 4x7 display, tatlong mga segment ng Digit 1 ang kinokontrol ng State 0 ng ASM at limang segment ng Digit 1 ang kinokontrol ng State 1 ng ASM. Bilang isang resulta, ang lahat ng mga segment ng bawat digit sa LED display ay nakuha sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga segment mula sa kanilang kaukulang dalawang estado. Inilalarawan ng Talaan 2 ang lokasyon ng bawat isa sa mga segment ng Digit 1 sa ASM RAM. Sa katulad na paraan, ang Estado 2 ng ASM hanggang Estado 7 ayon sa pagkakabanggit ay isinasama ang mga lokasyon ng segment ng Digit 2 hanggang Digit 4.

Tulad ng nakikita mula sa Talahanayan 2, OUT 3 hanggang OUT 7 na mga segment ng State 0 at OUT 0 hanggang OUT 2 mga segment ng Estado 1 ay hindi nagamit. Ang disenyo ng GreenPAK sa Larawan 5 ay maaaring makontrol ang isang 4x11 display sa pamamagitan ng pag-configure ng OUT 0 hanggang OUT 2 na mga segment ng lahat ng mga kakaibang estado ng ASM. Ang disenyo na ito ay maaaring karagdagang napalawak upang makontrol ang isang pinalawig na 4xN (N hanggang sa 16 na mga segment) na ipinapakita sa pamamagitan ng paggamit ng mas maraming mga DFF lohika cells at GPIO.

Hakbang 6: Pagsubok

Ipinapakita ng Larawan 8 ang iskemang pansubok na ginamit upang maipakita ang mga decimal number sa display na 4x7-segment LED. Ang isang Arduino Uno ay ginagamit para sa I2C na nakikipag-usap sa mga rehistro ng ASM RAM ng GreenPAK. Para sa karagdagang impormasyon sa komunikasyon ng I2C, mangyaring sumangguni sa [6]. Ang karaniwang mga anode pin ng display ay konektado sa mga digit na pagpili ng GPIO. Ang mga segment na pin ay konektado sa ASM sa pamamagitan ng kasalukuyang paglilimita sa mga resistors. Ang kasalukuyang-nililimitahan ang sukat ng risistor ay baligtad na proporsyonal sa ningning ng LED display. Maaaring piliin ng gumagamit ang lakas ng kasalukuyang naglilimita ng mga resistor depende sa maximum na average na kasalukuyang ng mga GreenPAK GPIO at maximum na DC kasalukuyang ng LED display.

Inilalarawan ng Talahanayan 3 ang mga decimal number 0 hanggang 9 sa parehong binary at hexadecimal format na maipakita sa 4x7 display. Ipinapahiwatig ng 0 na ang isang segment ay NAKA-ON at ang 1 ay nagpapahiwatig na ang segment ay NAKA-OFF. Tulad ng ipinakita sa Talahanayan 3, kinakailangan ng dalawang byte upang maipakita ang isang numero sa display. Sa pamamagitan ng pag-uugnay ng Talahanayan 1, Talahanayan 2, at Talahanayan 3, maaaring baguhin ng gumagamit ang mga rehistro ng ASM's RAM upang ipakita ang iba't ibang mga numero sa screen.

Inilalarawan ng Talaan 4 ang istraktura ng utos ng I2C para sa Digit 1 sa 4x7 LED display. Ang mga utos ng I2C ay nangangailangan ng isang panimulang bit, kontrolin ang byte, address ng salita, byte ng data, at itigil ang kaunti. Ang mga katulad na utos ng I2C ay maaaring nakasulat para sa Digit 2, Digit 3, at Digit 4.

Halimbawa, upang isulat ang 1234 sa 4x7 LED display, ang pagsunod sa mga utos ng I2C ay nakasulat.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Sa pamamagitan ng paulit-ulit na pagsusulat ng lahat ng walong bytes ng ASM, maaaring baguhin ng gumagamit ang ipinakitang pattern. Bilang isang halimbawa, ang isang counter code ay kasama sa ZIP file ng tala ng application sa website ng Dialog.

Konklusyon

Ang solusyon sa GreenPAK na inilarawan sa Instructable na ito ay nagbibigay-daan sa gumagamit na i-minimize ang gastos, bilang ng sangkap, board space, at pagkonsumo ng kuryente.

Karamihan sa mga oras na ang MCU ay may limitadong bilang ng mga GPIO, kaya't ang pag-offload ng mga LED na pagmamaneho ng GPIO sa isang maliit at murang GreenPAK IC ay nagbibigay-daan sa gumagamit na i-save ang mga IO para sa mga karagdagang pag-andar.

Bukod dito, ang mga GreenPAK IC ay madaling subukan. Ang ASM RAM ay maaaring mabago sa isang pag-click ng ilang mga pindutan sa GreenPAK Designer Software, na nagsasaad ng kakayahang umangkop na mga pagbabago sa disenyo. Sa pamamagitan ng pag-configure ng ASM tulad ng inilarawan sa Instructable na ito, makokontrol ng gumagamit ang apat na ipinapakitang LED na N-segment na may hanggang sa 16 na segment bawat isa.