اصنع عرض POV الخاص بك: 3 خطوات

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

يعتبر تصور الرؤية (POV) أو استمرار الرؤية (له العديد من الاختلافات) ظاهرة مثيرة للإنسان في البصر تحدث عندما لا يتوقف الإدراك البصري لشيء ما على الرغم من تغيير موضع الكائن. يرى البشر صورة على فترات من أجزاء من الثواني ؛ يتم حفظ هذه الصور في الدماغ لفترة قصيرة جدًا (لحظة). مثال على هذه الظاهرة هو عندما تلاحظ مصدر إضاءة مثل مصابيح LED أو المصابيح ، قيد التشغيل والدوران حوله. يتم خداع رؤيتنا للاعتقاد بأن الضوء الدوار هو في الواقع دائرة مستمرة ، مثل الدائرة المستمرة المتكونة من مروحة دوارة على متن طائرة. تم استخدام POV لسنوات عديدة ، بدءًا من giphoscope ، لعمل أنواع مختلفة من الأوهام والرسوم المتحركة لرؤيتنا ؛ يتم استخدامه بشكل متكرر لإظهار الرسائل والرسوم المتحركة على شاشات العرض باستخدام مصابيح LED ، وتدويرها في 2D أو 3D لأنواع مختلفة من الرسائل. الهدف من مذكرة التطبيق هذه هو تصميم وإظهار كيفية عمل Perception of Vision من خلال كتابة كلمة "SILEGO" على الشاشة المراد بناؤها ، وإعطاء أفكار لإرشادك خلال عملية صنع تصميمات أكثر تعقيدًا في المستقبل. بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمنا Dialog GreenPAK ™ SLG46880 ، مع مجموعة مقابسه التي تتيح لهذا النموذج الأولي الاتصال بسهولة بجميع المكونات الخارجية باستخدام الكابلات. يعد استخدام GreenPAK الأكبر حجمًا لتصميم شاشات عرض POV للأغراض العامة مفيدًا للغاية نظرًا لمكوناته القوية مثل الأنظمة الفرعية ASM ، والتي ستسمح لك بطباعة أي نوع من الأنماط على الشاشة. سيُظهر هذا التطبيق النتيجة النهائية باستخدام SLG46880.

فيما يلي وصفنا الخطوات اللازمة لفهم كيفية برمجة شريحة GreenPAK لإنشاء عرض POV. 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 لشاشة POV.

الخطوة 1: المخططات

يستهدف مثال عرض POV هذا نوعًا ثنائي الأبعاد كما هو موضح في الشكل 1 ، والذي يحتوي على مجموعة من أحد عشر مصباحًا (كل واحدة بها مقاومات لتنظيم التيار) متصلة مباشرة بدبابيس GPO مختلفة على GreenPAK CMIC. الدائرة عبارة عن نماذج أولية وملحومة في ألواح توصيل PCB. مصدر الطاقة المستخدم للشاشة هو بطارية قلوية 9 فولت 10 أمبير L1022 ، متصلة بدائرة منظم الجهد باستخدام LM7805V التي تنتج 5 فولت ، بالإضافة إلى جعل الشاشة تدور ، هناك حاجة إلى محرك DC بقوة كافية لتحريك كل دارة تحكم متصلة بالحامل المخصص. في هذه الحالة ، تم استخدام محرك 12 فولت ، متصلاً بمفتاح رئيسي ، ومزود طاقة منظم جاهز للاستخدام ينتج مستويات مختلفة من الجهد من خلال مفتاح دوار ، مما يسمح للمحرك بالدوران بسرعات متعددة.

الخطوة 2: تصميم GreenPAK

عند تصميم أنواع مختلفة من الرسائل والرسوم المتحركة لعرض POV باستخدام GreenPAK ، يجب أن نعرف كل من أدوات وقيود الشريحة. بهذه الطريقة يمكننا إنشاء تصميم ماهر ، باستخدام أقل عدد من المكونات الإلكترونية لتحقيق عرض POV. يستخدم هذا التصميم المزايا الجديدة التي توفرها SLG46880 CMIC ، مع التركيز على مكون الأنظمة الفرعية للآلة غير المتزامنة. يمكن أن تكون أداة النظام الفرعي SLG46880 ASM أكثر فائدة من أدوات GreenPAK ASM السابقة بسبب ميزاتها الجديدة ، والتي تسمح بتصميمات أكثر تعقيدًا لآلة الحالة. بعض المكونات الداخلية للأنظمة الفرعية ASM ذات الصلة المستخدمة هي:

● 12 دولة ASM Macrocell

● الذاكرة الديناميكية ماكروسيل (DM)

● F (1) حساب ماكروسيل

● مكونات الدولة المستقلة

وكلما زاد عدد الخلايا الكبيرة التي تسمح للرقاقة بإنشاءها وتكوينها ، زادت إمكانيات التصميم. تم استخدام كل حالة من الحالات الاثنتي عشرة لكتابة أجزاء مختلفة من الكلمة المراد عرضها ، وتشغيل / إيقاف تشغيل مجموعات مميزة من مصابيح LED ، والتي تكرر بعضها مرتين أو أكثر ، وفي بعض الحالات يتم تغيير توقيت الحالات المتكررة ، لأن يمكن استخدام نفس النمط لأحرف مختلفة في أوقات مختلفة. يتم تنظيم الدول في الجدول 1.

يوضح الجدول 1 كيفية ارتباط كل حالة من الحالات الموجودة في التصميم بالأحرف الموجودة في كلمة "SILEGO". هذا يرتبط بتكوين LED الموضح في الشكل 2.

كما يمكنك أن تلاحظ ، فإن جميع الحالات المنفذة معًا في توقيت مختلف تحقق البناء الكامل للكلمة ، ويوضح الشكل 3 كيف ترتبط / ترتبط الحالات. يتم ترتيب جميع انتقالات الحالة بالمللي ثانية ، ويمثل كل عمود من الأعمدة في الرسم التخطيطي للشكل 2 ميلي ثانية واحدة (1 مللي ثانية). تدوم بعض الحالات 3 مللي ثانية و 4 مللي ثانية وغيرها ، وهي طويلة بما يكفي مع الحد الأدنى لسرعة المحرك المستخدم في عرض الفيديو عند 460 دورة في الدقيقة تقريبًا.

من المهم مراعاة وقياس سرعة المحرك لمعرفة وحساب التوقيت على تصميم الأغراض العامة. بهذه الطريقة يمكن مزامنة الرسالة مع سرعة المحرك ، وبالتالي تكون مرئية للعين البشرية. هناك اعتبار آخر لجعل انتقال الحالات أقل وضوحًا ، وأكثر وضوحًا لرؤيتنا ، وهو زيادة سرعة المحرك إلى أكثر من 1000 دورة في الدقيقة ، وتحديد توقيت الحالات بترتيب ميكروثانية حتى يمكن رؤية الرسالة بسلاسة. قد تسأل نفسك ، كيف يمكنك مزامنة سرعة المحرك مع سرعة الرسالة أو الرسوم المتحركة؟ يتم تحقيق ذلك من خلال عدد قليل من الصيغ البسيطة. إذا كانت لديك سرعة محرك تبلغ 1000 دورة في الدقيقة ، لتعرف المدة التي يستغرقها محرك التيار المستمر لكل دورة بالثواني ، إذن:

التردد = 1000 دورة في الدقيقة / 60 = 16.67 هرتز الفترة = 1 / 16.67 هرتز = 59.99 مللي ثانية

من خلال معرفة الفترة ، فأنت تعرف المدة التي يستغرقها المحرك في الدوران. إذا كنت ترغب في طباعة رسالة مثل "Hello World" ، فبمجرد أن تعرف فترة كل منعطف ، فإن الأمر يتعلق فقط بحجم الرسالة التي تريد أن تظهر على الشاشة. لطباعة الرسالة المطلوبة بالحجم المطلوب ، اتبع هذه القاعدة العامة:

على سبيل المثال ، إذا كنت ترغب في أن تغطي الرسالة 40٪ من مساحة الشاشة ، فحينئذٍ:

حجم الرسالة = (الفترة * 40٪) / 100٪ = (59.99 مللي ثانية * 40٪) / 100٪ = 24 مللي ثانية

هذا يعني أن الرسالة ستظهر في غضون 24 مللي ثانية لكل منعطف ، لذا يجب أن تكون المساحة الفارغة أو باقي المساحة في كل منعطف (إذا لم تظهر شيئًا بعد الرسالة) ، يجب أن تكون:

مسافة فارغة = فترة - حجم الرسالة = 59.99 مللي ثانية - 24 مللي ثانية = 35.99 مللي ثانية

أخيرًا ، إذا كنت بحاجة إلى إظهار الرسالة في 40٪ من الفترة ، فأنت بحاجة إلى معرفة عدد الحالات والانتقالات التي ستحتاجها الرسالة لكتابة الرسالة المتوقعة ، على سبيل المثال إذا كانت الرسالة تحتوي على عشرين (20) انتقالًا ، إذن:

فترة الحالة الفردية = حجم الرسالة / 20 = 24 مللي ثانية / 20 = 1.2 مللي ثانية.

لذلك يجب أن تدوم كل حالة 1.2 مللي ثانية لعرض الرسالة بشكل صحيح. بالطبع ، ستلاحظ أن معظم التصميمات الأولى ليست مثالية ، لذلك قد تقوم بتغيير بعض المعلمات أثناء الاختبار المادي لتحسين التصميم. استخدمنا خلايا الذاكرة الديناميكية (DM) Macrocells لتسهيل انتقالات الحالة. تحتوي اثنتان من كتل DM الأربعة على وصلات مصفوفة بحيث يمكنها التفاعل مع الكتل خارج النظام الفرعي ASM. يمكن أن يحتوي كل DM Macrocell على ما يصل إلى 6 تكوينات مختلفة يمكن استخدامها في حالات مختلفة. تُستخدم كتل DM في هذا التصميم لتحريك ASM للانتقال من حالة إلى أخرى. على سبيل المثال ، تتكرر حالة Silego [3] مرتين خلال التحولات ؛ يحتاج إلى كتابة بداية ونهاية الحرف "I" الكبير الذي له نفس النمط ، ولكنه يحتاج أولاً إلى الانتقال إلى Silego [4] لكتابة نمط منتصف الأحرف الكبيرة "I" ، ثم عندما [3] يتم تنفيذه للمرة الثانية ، ويحتاج إلى الانتقال إلى حالة عدم وجود رسالة ، والاستمرار في بقية الانتقالات. كيف يمكن منع Silego [3] من الوقوع في حلقة لا نهائية مع Silego [4]؟ الأمر بسيط ، هناك بعض جداول البحث التي تمت تهيئتها على أنها SR Flip Flops تخبر Silego [3] بعدم اختيار Silego [4] مرارًا وتكرارًا ، ولكن اختر حالة عدم وجود رسالة في المرة الثانية. يعد استخدام SR Flip Flops لمنع الحلقات اللانهائية عند تكرار أي من الحالات طريقة رائعة لحل هذه المشكلة ، ولا يتطلب سوى جدول بحث مكون من 3 بتات تم تكوينه كما هو موضح في الشكل 4 والشكل 5. وتحدث هذه العملية في نفس الوقت كما هو موضح في الشكل 4 والشكل 5. يجعل إخراج ASM Silego [3] للذهاب إلى Silego [4] ، لذلك في المرة التالية التي ينفذ فيها جهاز الحالة Silego [3] ، سيتم إخطاره باختيار حالة No Message لمواصلة العملية.

كتلة أخرى من ASM كانت مفيدة لهذا المشروع هي F (1) Computational Macrocell. يمكن لـ F (1) إجراء قائمة بأوامر محددة لقراءة البيانات المطلوبة وتخزينها ومعالجتها وإخراجها. إنه قادر على معالجة 1 بت في كل مرة. في هذا المشروع ، تم استخدام الكتلة F (1) لقراءة ، وتأخير ، وإخراج بتات للتحكم في بعض طرفية المستعملين (LUTs) وتمكين الحالات (كما في Silego [1] لتمكين Silego [2]).

يوضح الجدول في الشكل 1 كيفية توجيه كل من مصابيح LED إلى دبابيس GPO في GreenPAK ؛ تتم معالجة المسامير المادية المرتبطة من ذاكرة الوصول العشوائي لإخراج ASM في المصفوفة ، كما هو موضح في الجدول 2.

كما ترى في الجدول 2 ، تم توجيه كل دبوس من الشريحة إلى مخرجات ASM مميزة ؛ يحتوي ASMOUTPUT 1 على ثمانية (8) مخرجات مستخدمة بشكل مباشر مع GPOs الخارجية باستثناء OUT 4. يحتوي ASM OUTPUT 0 على أربعة (4) مخرجات حيث يكون OUT 0 و OUT 1 متصلان مباشرة بـ PIN 4 و PIN 16 على التوالي ؛ يستخدم OUT 2 لإعادة تعيين LUT5 و LUT6 في حالات Silego [5] و Silego [9] وأخيراً يتم استخدام OUT 3 لضبط LUT6 في Silego [4] و Silego [7]. لم يتم تبديل ASM nRESET في هذا التصميم ، لذلك يتم إجبارها فقط على توصيل HIGH بـ VDD. تمت إضافة مصابيح LED العلوية والسفلية إلى هذا المشروع لعمل رسوم متحركة إضافية أثناء عرض "SILEGO". هذه الرسوم المتحركة تدور حول بضعة أسطر تدور بمرور الوقت مع حركة المحرك. هذه الخطوط هي مصابيح LED بيضاء ، بينما الخطوط المستخدمة لكتابة الأحرف باللون الأحمر. لتحقيق هذه الرسوم المتحركة ، استخدمنا GreenPAK's PGEN و CNT0. يعد PGEN منشئ الأنماط الذي سينتج البتة التالية في صفيفها عند كل حافة ساعة. قمنا بتقسيم فترة دوران المحرك إلى 16 قسمًا ، وتم ضبط النتيجة على فترة الإخراج CNT0. يظهر النمط المبرمج في PGEN في الشكل 6.

الخطوة الثالثة: النتائج

لاختبار التصميم ، قمنا بتوصيل مقبس SLG46880 بلوحة الدوائر المطبوعة باستخدام كابل الشريط. تم توصيل لوحين خارجيين بالدائرة ، يحتوي أحدهما على منظم الجهد والآخر يحتوي على مجموعة LED. لبدء عرض الرسالة للتوضيح ، قمنا بتشغيل الدائرة المنطقية التي يتحكم فيها GreenPAK ، ثم قمنا بتشغيل محرك التيار المستمر. قد تحتاج السرعة إلى تعديلها من أجل التزامن الصحيح. النتيجة النهائية موضحة في الشكل 7. يوجد أيضًا مقطع فيديو مرتبط بملاحظة التطبيق هذه.

الخلاصة تم تصميم تصور عرض الرؤية المقدم في هذا المشروع باستخدام Dialog GreenPAK SLG46880 كوحدة تحكم رئيسية. أظهرنا أن التصميم يعمل من خلال كتابة كلمة "SILEGO" باستخدام مصابيح LED. تتضمن بعض التحسينات التي يمكن إجراؤها على التصميم ما يلي:

● استخدام العديد من GreenPAKs لزيادة مقدار احتمالات الحالات لطباعة رسالة أطول أو رسم متحرك.

● إضافة المزيد من المصابيح إلى المجموعة. قد يكون من المفيد استخدام مصابيح LED المثبتة على السطح بدلاً من مصابيح LED عبر الثقوب لتقليل كتلة ذراع الدوران.

● تضمين متحكم يمكن أن يسمح لك بتغيير الرسالة المعروضة باستخدام أوامر I2C لإعادة تكوين تصميم GreenPAK. يمكن استخدام هذا لإنشاء عرض ساعة رقمية يقوم بتحديث الأرقام لعرض الوقت بدقة