سائق DIY 4xN LED: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

تُستخدم شاشات LED على نطاق واسع في أنظمة تتراوح بين الساعات الرقمية والعدادات وأجهزة ضبط الوقت والعدادات الإلكترونية والآلات الحاسبة الأساسية والأجهزة الإلكترونية الأخرى القادرة على عرض المعلومات الرقمية. يوضح الشكل 1 مثالاً على شاشة LED ذات 7 مقاطع يمكنها إظهار الأرقام والأحرف العشرية. نظرًا لأنه يمكن التحكم في كل جزء على شاشة LED بشكل فردي ، يمكن أن يتطلب هذا التحكم الكثير من الإشارات ، خاصة بالنسبة للأرقام المتعددة. يصف Instructable تطبيقًا يستند إلى GreenPAK ™ لدفع أرقام متعددة بواجهة I2C ثنائية الأسلاك من MCU.

فيما يلي وصفنا الخطوات اللازمة لفهم كيفية برمجة شريحة GreenPAK لإنشاء محرك 4xN LED. ومع ذلك ، إذا كنت ترغب فقط في الحصول على نتيجة البرمجة ، فقم بتنزيل برنامج GreenPAK لعرض ملف تصميم GreenPAK المكتمل بالفعل. قم بتوصيل GreenPAK Development Kit بجهاز الكمبيوتر الخاص بك واضغط على البرنامج لإنشاء IC مخصص لمحرك 4xN LED.

الخطوة 1: الخلفية

يتم تقسيم شاشات LED إلى فئتين: الأنود المشترك والكاثود المشترك. في تكوين الأنود المشترك ، يتم تقصير أطراف الأنود داخليًا معًا كما هو موضح في الشكل 2. لتشغيل LED ، يتم توصيل طرف الأنود المشترك بجهد إمداد النظام VDD ويتم توصيل أطراف الكاثود بالأرض من خلال مقاومات الحد الحالية.

يتشابه تكوين الكاثود الشائع مع تكوين الأنود الشائع باستثناء أن محطات الكاثود مختصرة معًا كما هو موضح في الشكل 3. لتشغيل شاشة LED للكاثود الشائعة ، يتم توصيل أطراف الكاثود الشائعة بالأرض وتوصيل أطراف الأنود بالنظام إمداد الجهد VDD من خلال مقاومات الحد الحالية.

يمكن الحصول على شاشة LED متعددة الإرسال مكونة من N من خلال توصيل شاشات LED ذات 7 مقاطع فردية N. يصور الشكل 4 مثيلًا لشاشة LED مقاس 4 × 7 تم الحصول عليها من خلال الجمع بين 4 شاشات عرض فردية مكونة من 7 قطع في تكوين أنود مشترك.

كما هو موضح في الشكل 4 ، يحتوي كل رقم على دبوس أنود مشترك / لوحة معززة يمكن استخدامه لتمكين كل رقم على حدة. يجب تقصير دبابيس الكاثود لكل مقطع (A ، B ، … G ، DP) معًا خارجيًا. لتكوين شاشة العرض LED مقاس 4 × 7 ، يحتاج المستخدم إلى 12 سنًا فقط (4 دبابيس مشتركة لكل رقم و 8 دبابيس) للتحكم في جميع الأجزاء الـ 32 لشاشة العرض متعددة الإرسال 4x7.

يوضح تصميم GreenPAK ، المفصل أدناه ، كيفية إنشاء إشارات التحكم لشاشة LED هذه. يمكن تمديد هذا التصميم للتحكم حتى 4 أرقام و 16 قطعة. يرجى مراجعة قسم المراجع للحصول على ارتباط إلى ملفات تصميم GreenPAK المتاحة على موقع Dialog.

الخطوة 2: تصميم GreenPAK

يتضمن تصميم GreenPAK المعروض في الشكل 5 كلاً من توليد الإشارات المقطعية والأرقام في تصميم واحد. يتم إنشاء إشارات المقطع من ASM ويتم إنشاء إشارات اختيار الأرقام من سلسلة DFF. ترتبط إشارات المقطع بمسامير المقطع من خلال المقاومات المحددة الحالية ، لكن إشارات تحديد الرقم متصلة بالدبابيس الشائعة للشاشة.

الخطوة 3: توليد الإشارة الرقمية

كما هو موضح في القسم 4 ، يحتوي كل رقم على شاشة متعددة الإرسال على لوحة الكترونية معززة فردية. في GreenPAK ، يتم إنشاء الإشارات لكل رقم من سلسلة DFF الداخلية التي يحركها المذبذب.

تقود هذه الإشارات المسامير المشتركة للشاشة. يعرض الشكل 6 إشارات اختيار الأرقام.

القناة 1 (أصفر) - السن 6 (رقم 1)

القناة 2 (خضراء) - السن 3 (رقم 2)

القناة 3 (زرقاء) - السن 4 (رقم 3)

القناة 4 (أرجواني) - السن 5 (رقم 4)

الخطوة 4: توليد الإشارة الجزئية

يولد GreenPAK ASM أنماطًا مختلفة لدفع إشارات المقطع. دورات عداد 7.5 مللي ثانية عبر حالات ASM. نظرًا لأن ASM حساس للمستوى ، يستخدم هذا التصميم نظام تحكم يتجنب إمكانية التبديل السريع عبر حالات متعددة خلال الفترة العالية لساعة 7.5 مللي ثانية. يعتمد هذا التنفيذ المحدد على حالات ASM المتتالية التي يتم التحكم فيها بواسطة أقطاب الساعة المقلوبة. يتم إنشاء كل من إشارات المقطع والرقم بواسطة نفس المذبذب الداخلي 25 كيلو هرتز.

الخطوة 5: تكوين ASM

يصف الشكل 7 مخطط حالة ASM. تتحول الحالة 0 تلقائيًا إلى الحالة 1. يحدث تبديل مشابه من الحالة 2 إلى الحالة 3 ، ومن الحالة 4 إلى الحالة 5 ، ومن الحالة 6 إلى الحالة 7. يتم إغلاق البيانات من الحالة 0 والحالة 2 والحالة 4 والحالة 6 على الفور باستخدام DFF 1 و DFF 2 و DFF 7 كما هو موضح في الشكل 5 ، قبل انتقالات ASM إلى الحالة التالية. تقوم DFFs بإغلاق البيانات من الحالات الزوجية لـ ASM ، والتي تمكن المستخدم من التحكم في عرض 4x11 / 4xN (N حتى 16 مقطعًا) باستخدام GreenPAK's ASM.

يتم التحكم في كل رقم على شاشة 4xN بواسطة حالتين من ASM. تتحكم الولاية 0/1 والولاية 2/3 و State 4/5 و State 6/7 على التوالي في الرقم 1 والرقم 2 والرقم 3 والرقم 4. يصف الجدول 1 حالات ASM جنبًا إلى جنب مع عناوين RAM الخاصة بها للتحكم في كل منها رقم.

كل حالة من ذاكرة الوصول العشوائي ASM تخزن بايت واحد من البيانات. لذلك ، لتكوين عرض 4x7 ، يتم التحكم في ثلاثة أجزاء من الرقم 1 بواسطة الحالة 0 من ASM ويتم التحكم في خمسة أجزاء من الرقم 1 بواسطة الحالة 1 من ASM. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على جميع أجزاء كل رقم على شاشة LED من خلال تسلسل المقاطع من حالتيهما المقابلتين. يصف الجدول 2 موقع كل مقطع من مقاطع الرقم 1 في ذاكرة الوصول العشوائي ASM. بطريقة مماثلة ، تتضمن الحالة 2 إلى الحالة 7 من ASM على التوالي مواقع القطع من الأرقام 2 إلى الرقم 4.

كما يتضح من الجدول 2 ، أجزاء OUT 3 إلى OUT 7 من الحالة 0 و OUT 0 إلى OUT 2 من الدولة 1 غير مستخدمة. يمكن لتصميم GreenPAK في الشكل 5 التحكم في عرض 4x11 عن طريق تكوين أجزاء OUT 0 إلى OUT 2 لجميع الحالات الفردية لـ ASM. يمكن توسيع هذا التصميم بشكل أكبر للتحكم في عرض 4xN ممتد (N حتى 16 مقطعًا) باستخدام المزيد من الخلايا المنطقية DFF و GPIOs.

الخطوة 6: الاختبار

يوضح الشكل 8 مخطط الاختبار المستخدم لعرض الأرقام العشرية على شاشة العرض LED ذات المقطع 4 × 7. يتم استخدام Arduino Uno لـ I2C للتواصل مع سجلات GreenPAK's ASM RAM. لمزيد من المعلومات حول اتصالات I2C ، يرجى الرجوع إلى [6]. يتم توصيل دبابيس الأنود الشائعة للشاشة بأرقام GPIOs لتحديد الرقم. تتصل دبابيس المقطع بـ ASM من خلال مقاومات الحد الحالية. إن تحجيم المقاوم الحالي يتناسب عكسياً مع سطوع شاشة LED. يمكن للمستخدم تحديد قوة المقاومات المحددة الحالية اعتمادًا على الحد الأقصى لمتوسط التيار لـ GreenPAK GPIOs والحد الأقصى للتيار المستمر لشاشة LED.

يصف الجدول 3 الأرقام العشرية من 0 إلى 9 بتنسيق ثنائي وسداسي عشري ليتم عرضها على شاشة 4x7. يشير 0 إلى أن المقطع في وضع التشغيل ويشير 1 إلى أن المقطع في وضع إيقاف التشغيل. كما هو موضح في الجدول 3 ، يلزم وحدتا بايت لعرض رقم على الشاشة. من خلال ربط الجدول 1 والجدول 2 والجدول 3 ، يمكن للمستخدم تعديل سجلات ذاكرة الوصول العشوائي ASM لعرض أرقام مختلفة على الشاشة.

يصف الجدول 4 بنية أوامر I2C للرقم 1 على شاشة LED 4x7. تتطلب أوامر I2C بت البداية والتحكم في البايت وعنوان الكلمة وبايت البيانات وبت التوقف. يمكن كتابة أوامر I2C مماثلة للأرقام 2 و 3 و 4.

على سبيل المثال ، لكتابة 1234 على شاشة 4x7 LED ، تتم كتابة أوامر I2C التالية.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

من خلال الكتابة المتكررة لجميع البايتات الثمانية من ASM ، يمكن للمستخدم تعديل النمط المعروض. على سبيل المثال ، يتم تضمين رمز العداد في الملف المضغوط لملاحظة التطبيق على موقع ويب Dialog.

الاستنتاجات

يمكّن حل GreenPAK الموضح في Instructable هذا المستخدم من تقليل التكلفة وعدد المكونات ومساحة اللوحة واستهلاك الطاقة.

في معظم الأوقات ، تمتلك MCUs عددًا محدودًا من GPIOs ، لذا فإن تفريغ LED الذي يقود GPIOs إلى GreenPAK IC صغير وغير مكلف يمكّن المستخدم من حفظ IOs لوظائف إضافية.

علاوة على ذلك ، من السهل اختبار GreenPAK ICs. يمكن تعديل ذاكرة الوصول العشوائي ASM بنقرة على بضعة أزرار في برنامج GreenPAK Designer ، مما يشير إلى تعديلات مرنة في التصميم. من خلال تكوين ASM كما هو موضح في Instructable هذا ، يمكن للمستخدم التحكم في أربع شاشات LED ذات مقطع N مع ما يصل إلى 16 مقطعًا لكل منها.