DIY 4xN LED Sürücü: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

LED ekranlar, dijital saatler, sayaçlar, zamanlayıcılar, elektronik sayaçlar, temel hesap makineleri ve sayısal bilgileri gösterebilen diğer elektronik cihazlardan oluşan sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil 1, ondalık sayıları ve karakterleri gösterebilen 7 segmentli bir LED ekranın bir örneğini göstermektedir. LED ekrandaki her segment ayrı ayrı kontrol edilebildiği için bu kontrol, özellikle birden çok basamak için çok sayıda sinyal gerektirebilir. Bu Eğitilebilir Tablo, bir MCU'dan 2 telli bir I2C arayüzü ile çoklu basamakları sürmek için GreenPAK™ tabanlı bir uygulamayı açıklar.

GreenPAK çipinin 4xN LED sürücüsünü oluşturmak için nasıl programlandığını anlamak için gereken adımları aşağıda açıkladık. Ancak, sadece programlamanın sonucunu almak istiyorsanız, halihazırda tamamlanmış GreenPAK Tasarım Dosyasını görüntülemek için GreenPAK yazılımını indirin. GreenPAK Geliştirme Kitini bilgisayarınıza takın ve 4xN LED sürücüsü için özel IC'yi oluşturmak için programa basın.

Adım 1: Arka Plan

LED ekranlar iki kategoriye ayrılır: Ortak Anot ve Ortak Katot. Ortak anot konfigürasyonunda, anot terminalleri Şekil 2'de gösterildiği gibi dahili olarak birbirine kısa devre yapılır. LED'i AÇMAK için ortak anot terminali sistem besleme voltajına VDD bağlanır ve katot terminalleri akım sınırlama dirençleri aracılığıyla toprağa bağlanır.

Ortak bir katot konfigürasyonu, Şekil 3'te gösterildiği gibi katot terminallerinin birbirine kısa devre yapması dışında ortak bir anot konfigürasyonuna benzer. Ortak katot LED ekranını açmak için, ortak katot terminalleri toprağa bağlanır ve anot terminalleri sisteme bağlanır. akım sınırlama dirençleri aracılığıyla besleme gerilimi VDD.

N haneli çoğullanmış LED ekran, N ayrı 7 segmentli LED ekranın birleştirilmesiyle elde edilebilir. Şekil 4, 4 ayrı 7 segmentli ekranın ortak bir anot konfigürasyonunda birleştirilmesiyle elde edilen 4x7 LED ekranın bir örneğini göstermektedir.

Şekil 4'te görüldüğü gibi, her basamak, her bir basamağı ayrı ayrı etkinleştirmek için kullanılabilecek ortak bir anot pimine / arka panele sahiptir. Her segment (A, B, …G, DP) için katot pinleri harici olarak birlikte kısa devre yaptırılmalıdır. Bu 4x7 LED ekranı yapılandırmak için, kullanıcının çoğullanmış 4x7 ekranın tüm 32 segmentini kontrol etmek için yalnızca 12 pin (her basamak için 4 ortak pin ve 8 segment pin) gerekir.

Aşağıda ayrıntıları verilen GreenPAK tasarımı, bu LED ekran için kontrol sinyallerinin nasıl oluşturulacağını gösterir. Bu tasarım 4 haneye ve 16 segmente kadar kontrol etmek için genişletilebilir. Dialog'un web sitesinde bulunan GreenPAK tasarım dosyalarına bağlantı için lütfen Referanslar bölümüne bakın.

2. Adım: GreenPAK Tasarımı

Şekil 5'te gösterilen GreenPAK tasarımı, tek bir tasarımda hem segment hem de rakam sinyali üretimini içerir. Segment sinyalleri ASM'den üretilir ve rakam seçim sinyalleri DFF zincirinden oluşturulur. Segment sinyalleri, akım sınırlama dirençleri aracılığıyla segment pinlerine bağlanır, ancak rakam seçim sinyalleri ekranın ortak pinlerine bağlanır.

3. Adım: Sayısal Sinyal Üretimi

Bölüm 4'te açıklandığı gibi, çoklanmış bir ekrandaki her rakamın ayrı bir arka planı vardır. GreenPAK'ta, her basamak için sinyaller dahili osilatörle çalışan DFF zincirinden üretilir.

Bu sinyaller ekranın ortak pinlerini çalıştırır. Şekil 6, rakam seçim sinyallerini gösterir.

Kanal 1 (Sarı) – Pin 6 (Rakam 1)

Kanal 2 (Yeşil) – Pin 3 (Rakam 2)

Kanal 3 (Mavi) – Pin 4 (Rakam 3)

Kanal 4 (Macenta) – Pin 5 (Rakam 4)

Adım 4: Segment Sinyali Oluşturma

GreenPAK ASM, segment sinyallerini yönlendirmek için farklı modeller üretir. 7,5 ms'lik bir sayaç, ASM durumları arasında geçiş yapar. ASM seviyeye duyarlı olduğundan, bu tasarım, 7.5ms saatin yüksek periyodu sırasında birden çok durum arasında hızla geçiş yapma olasılığını önleyen bir kontrol sistemi kullanır. Bu özel uygulama, ters çevrilmiş saat polariteleri tarafından kontrol edilen ardışık ASM durumlarına dayanır. Hem segment hem de rakam sinyalleri aynı 25kHz dahili osilatör tarafından üretilir.

Adım 5: ASM Yapılandırması

Şekil 7, ASM'nin durum diyagramını açıklamaktadır. Durum 0 otomatik olarak Durum 1'e geçer. Durum 2'den Durum 3'e, Durum 4'ten Durum 5'e ve Durum 6'dan Durum 7'ye benzer bir geçiş gerçekleşir. ASM bir sonraki duruma geçmeden önce, Şekil 5'te gösterildiği gibi DFF 1, DFF 2 ve DFF 7. Bu DFF'ler, kullanıcının GreenPAK'ın ASM'sini kullanarak genişletilmiş bir 4x11/4xN (N 16 segmente kadar) ekranı kontrol etmesini sağlayan ASM'nin eşit durumlarından gelen verileri kilitler.

4xN ekrandaki her rakam, ASM'nin iki durumu tarafından kontrol edilir. Durum 0/1, Durum 2/3, Durum 4/5 ve Durum 6/7 sırasıyla Basamak 1, Basamak 2, Basamak 3 ve Basamak 4'ü kontrol eder. Tablo 1, her birini kontrol etmek için ilgili RAM adresleriyle birlikte ASM durumlarını açıklar. hane.

ASM RAM'in her durumu bir bayt veri depolar. Bu nedenle, bir 4x7 ekranı yapılandırmak için, Basamak 1'in üç segmenti ASM'nin Durum 0'ı tarafından kontrol edilir ve Basamak 1'in beş segmenti ASM'nin Durum 1'i tarafından kontrol edilir. Sonuç olarak, LED ekrandaki her basamağın tüm segmentleri, segmentlerin karşılık gelen iki durumundan birleştirilmesiyle elde edilir. Tablo 2, ASM RAM'deki Basamak 1'in bölümlerinin her birinin konumunu açıklar. Benzer bir şekilde, ASM'nin Durum 2 ila Durum 7 sırasıyla Basamak 2 ila Basamak 4'ün segment konumlarını içerir.

Tablo 2'de görüldüğü gibi, Durum 0'ın OUT 3 ila OUT 7 segmentleri ve Durum 1'in OUT 0 ila OUT 2 segmentleri kullanılmaz. Şekil 5'teki GreenPAK tasarımı, ASM'nin tüm tek durumlarının OUT 0 ila OUT 2 segmentlerini yapılandırarak bir 4x11 ekranı kontrol edebilir. Bu tasarım, daha fazla DFF mantık hücresi ve GPIO kullanılarak genişletilmiş bir 4xN (N 16 segmente kadar) ekranı kontrol etmek için daha da genişletilebilir.

6. Adım: Test Etme

Şekil 8, 4x7 segment LED ekranda ondalık sayıları görüntülemek için kullanılan test şemasını göstermektedir. GreenPAK'ın ASM RAM kayıtları ile iletişim kuran I2C için bir Arduino Uno kullanılır. I2C iletişimi hakkında daha fazla bilgi için lütfen [6]'ya bakın. Ekranın ortak anot pinleri, rakam seçimi GPIO'larına bağlanır. Segment pinleri, akım sınırlama dirençleri aracılığıyla ASM'ye bağlanır. Akım sınırlayıcı direnç boyutu, LED ekranın parlaklığı ile ters orantılıdır. Kullanıcı, GreenPAK GPIO'ların maksimum ortalama akımına ve LED ekranın maksimum DC akımına bağlı olarak akım sınırlama dirençlerinin gücünü seçebilir.

Tablo 3, 4x7 ekranda görüntülenecek hem ikili hem de onaltılık biçimde 0'dan 9'a kadar olan ondalık sayıları açıklar. 0, bir segmentin AÇIK olduğunu ve 1 segmentin KAPALI olduğunu gösterir. Tablo 3'te gösterildiği gibi, ekranda bir sayıyı görüntülemek için iki bayt gerekir. Kullanıcı, Tablo 1, Tablo 2 ve Tablo 3'ü ilişkilendirerek, ekranda farklı sayıları görüntülemek için ASM'nin RAM kayıtlarını değiştirebilir.

Tablo 4, 4x7 LED ekranda Basamak 1 için I2C komut yapısını açıklar. I2C komutları bir başlangıç biti, kontrol baytı, kelime adresi, veri baytı ve durdurma biti gerektirir. Basamak 2, Basamak 3 ve Basamak 4 için benzer I2C komutları yazılabilir.

Örneğin 4x7 LED ekrana 1234 yazmak için aşağıdaki I2C komutları yazılır.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

ASM'nin sekiz baytının tümünü art arda yazarak, kullanıcı görüntülenen modeli değiştirebilir. Örnek olarak, Dialog'un web sitesindeki uygulama notunun ZIP dosyasında bir sayaç kodu bulunur.

Sonuçlar

Bu Eğitilebilir Kitapta açıklanan GreenPAK çözümü, kullanıcının maliyeti, bileşen sayısını, kart alanını ve güç tüketimini en aza indirmesini sağlar.

Çoğu zaman MCU'ların sınırlı sayıda GPIO'su vardır, bu nedenle LED sürüş GPIO'larını küçük ve ucuz bir GreenPAK IC'ye boşaltmak, kullanıcının ek işlevler için IO'ları kaydetmesini sağlar.

Ayrıca GreenPAK IC'lerin test edilmesi kolaydır. ASM RAM, GreenPAK Designer Yazılımında esnek tasarım değişikliklerini gösteren birkaç düğmeyle değiştirilebilir. ASM'yi bu Talimatta açıklandığı şekilde yapılandırarak kullanıcı, her biri 16 segmente kadar dört N-segment LED ekranı kontrol edebilir.