Driver LED 4xN DIY: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Tampilan LED banyak digunakan dalam sistem mulai dari jam digital, penghitung, timer, meter elektronik, kalkulator dasar, dan perangkat elektronik lainnya yang mampu menampilkan informasi numerik. Gambar 1 menggambarkan contoh tampilan LED 7-segmen yang dapat menunjukkan angka dan karakter desimal. Karena setiap segmen pada tampilan LED dapat dikontrol secara individual, kontrol ini dapat memerlukan banyak sinyal, terutama untuk beberapa digit. Instruksi ini menjelaskan implementasi berbasis GreenPAK™ untuk menggerakkan banyak digit dengan antarmuka I2C 2-kawat dari MCU.

Di bawah ini kami menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana chip GreenPAK telah diprogram untuk membuat driver LED 4xN. Namun, jika Anda hanya ingin mendapatkan hasil pemrograman, unduh perangkat lunak GreenPAK untuk melihat File Desain GreenPAK yang sudah selesai. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer Anda dan tekan program untuk membuat IC khusus untuk driver LED 4xN.

Langkah 1: Latar Belakang

Tampilan LED dibagi menjadi dua kategori: Common Anode dan Common Cathode. Dalam konfigurasi anoda umum, terminal anoda secara internal dihubung singkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Untuk menyalakan LED, terminal anoda umum dihubungkan ke tegangan suplai sistem VDD dan terminal katoda dihubungkan ke ground melalui resistor pembatas arus.

Konfigurasi katoda umum mirip dengan konfigurasi anoda umum kecuali terminal katoda dihubung singkat seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Untuk menghidupkan tampilan LED katoda umum, terminal katoda umum terhubung ke ground dan terminal anoda terhubung ke sistem tegangan suplai VDD melalui resistor pembatas arus.

Tampilan LED multipleks N-digit dapat diperoleh dengan menggabungkan N tampilan LED 7-segmen individual. Gambar 4 menggambarkan contoh tampilan LED 4x7 yang diperoleh dengan menggabungkan 4 tampilan 7 segmen individu dalam konfigurasi anoda umum.

Seperti yang terlihat pada Gambar 4, setiap digit memiliki pin / backplane anoda umum yang dapat digunakan untuk mengaktifkan setiap digit secara individual. Pin katoda untuk setiap segmen (A, B, …G, DP) harus dihubung singkat secara eksternal. Untuk mengonfigurasi tampilan LED 4x7 ini, pengguna hanya memerlukan 12 pin (4 pin umum untuk setiap digit dan pin 8 segmen) untuk mengontrol semua 32 segmen tampilan 4x7 multipleks.

Desain GreenPAK, yang dirinci di bawah, menunjukkan cara menghasilkan sinyal kontrol untuk tampilan LED ini. Desain ini dapat diperluas untuk mengontrol hingga 4 digit dan 16 segmen. Silakan lihat bagian Referensi untuk tautan ke file desain GreenPAK yang tersedia di situs web Dialog.

Langkah 2: Desain GreenPAK

Desain GreenPAK yang ditampilkan pada Gambar 5 mencakup pembangkitan sinyal segmen dan digit dalam satu desain. Sinyal segmen dihasilkan dari ASM dan sinyal pemilihan digit dibuat dari rantai DFF. Sinyal segmen terhubung ke pin segmen melalui resistor pembatas arus, tetapi sinyal pemilihan digit terhubung ke pin umum layar.

Langkah 3: Pembangkitan Sinyal Digit

Seperti dijelaskan di bagian 4, setiap digit pada tampilan multipleks memiliki bidang belakang individu. Di GreenPAK, sinyal untuk setiap digit dihasilkan dari rantai DFF yang digerakkan oleh osilator internal.

Sinyal-sinyal ini menggerakkan pin umum layar. Gambar 6 menampilkan sinyal pemilihan digit.

Saluran 1 (Kuning) – Pin 6 (Digit 1)

Saluran 2 (Hijau) – Pin 3 (Digit 2)

Saluran 3 (Biru) – Pin 4 (Digit 3)

Saluran 4 (Magenta) – Pin 5 (Digit 4)

Langkah 4: Pembuatan Sinyal Segmen

GreenPAK ASM menghasilkan pola yang berbeda untuk menggerakkan sinyal segmen. Penghitung 7,5 ms berputar melalui status ASM. Karena ASM sensitif terhadap level, desain ini menggunakan sistem kontrol yang menghindari kemungkinan beralih cepat melalui beberapa status selama periode tinggi jam 7,5 ms. Implementasi khusus ini bergantung pada status ASM berurutan yang dikendalikan oleh polaritas jam terbalik. Baik sinyal segmen dan digit dihasilkan oleh osilator internal 25kHz yang sama.

Langkah 5: Konfigurasi ASM

Gambar 7 menjelaskan diagram keadaan ASM. Status 0 secara otomatis beralih ke Status 1. Peralihan serupa terjadi dari State 2 ke State 3, State 4 ke State 5, dan State 6 ke State 7. Data dari State 0, State 2, State 4, dan State 6 langsung di-latched menggunakan DFF 1, DFF 2, dan DFF 7 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5, sebelum transisi ASM ke keadaan berikutnya. DFF ini mengunci data dari status ASM yang genap, yang memungkinkan pengguna untuk mengontrol tampilan 4x11/4xN (N hingga 16 segmen) yang diperluas menggunakan ASM GreenPAK.

Setiap digit pada layar 4xN dikendalikan oleh dua status ASM. State 0/1, State 2/3, State 4/5, dan State 6/7 masing-masing mengontrol Digit 1, Digit 2, Digit 3, dan Digit 4. Tabel 1 menjelaskan status ASM beserta alamat RAM masing-masing untuk mengontrol masing-masing angka.

Setiap status ASM RAM menyimpan satu byte data. Jadi, untuk mengonfigurasi tampilan 4x7, tiga segmen Digit 1 dikendalikan oleh State 0 dari ASM dan lima segmen Digit 1 dikendalikan oleh State 1 dari ASM. Akibatnya, semua segmen dari setiap digit pada tampilan LED diperoleh dengan menggabungkan segmen dari dua status yang sesuai. Tabel 2 menjelaskan lokasi masing-masing segmen Digit 1 di ASM RAM. Dengan cara yang sama, ASM State 2 hingga State 7 masing-masing mencakup lokasi segmen Digit 2 hingga Digit 4.

Seperti yang terlihat dari Tabel 2, segmen OUT 3 hingga OUT 7 dari State 0 dan OUT 0 hingga OUT 2 segmen dari State 1 tidak digunakan. Desain GreenPAK pada Gambar 5 dapat mengontrol tampilan 4x11 dengan mengonfigurasi segmen OUT 0 hingga OUT 2 dari semua status ganjil ASM. Desain ini dapat diperluas lebih lanjut untuk mengontrol tampilan 4xN (N hingga 16 segmen) yang diperluas dengan menggunakan lebih banyak sel logika DFF dan GPIO.

Langkah 6: Pengujian

Gambar 8 menunjukkan skema pengujian yang digunakan untuk menampilkan angka desimal pada tampilan LED segmen 4x7. Arduino Uno digunakan untuk komunikasi I2C dengan register RAM ASM GreenPAK. Untuk informasi lebih lanjut tentang komunikasi I2C, silakan merujuk ke [6]. Pin anoda umum dari layar terhubung ke GPIO pemilihan digit. Pin segmen terhubung ke ASM melalui resistor pembatas arus. Ukuran resistor pembatas arus berbanding terbalik dengan kecerahan tampilan LED. Pengguna dapat memilih kekuatan resistor pembatas arus tergantung pada arus rata-rata maksimum GreenPAK GPIO dan arus DC maksimum dari tampilan LED.

Tabel 3 menjelaskan angka desimal 0 hingga 9 dalam format biner dan heksadesimal untuk ditampilkan pada tampilan 4x7. 0 menunjukkan bahwa segmen ON dan 1 menunjukkan bahwa segmen OFF. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3, dua byte diperlukan untuk menampilkan nomor di layar. Dengan menghubungkan Tabel 1, Tabel 2, dan Tabel 3, pengguna dapat memodifikasi register RAM ASM untuk menampilkan nomor yang berbeda di layar.

Tabel 4 menjelaskan struktur perintah I2C untuk Digit 1 pada tampilan LED 4x7. Perintah I2C membutuhkan start bit, control byte, word address, data byte, dan stop bit. Perintah I2C serupa dapat ditulis untuk Digit 2, Digit 3, dan Digit 4.

Misalnya, untuk menulis 1234 pada tampilan LED 4x7, perintah I2C berikut ditulis.

[0x50 0xD0 0xF9 0xFF]

[0x50 0xD2 0xFC 0xA7]

[0x50 0xD4 0xF8 0xB7]

[0x50 0xD6 0xF9 0x9F]

Dengan berulang kali menulis delapan byte ASM, pengguna dapat mengubah pola yang ditampilkan. Sebagai contoh, kode penghitung disertakan dalam file ZIP dari catatan aplikasi di situs web Dialog.

Kesimpulan

Solusi GreenPAK yang dijelaskan dalam Instruksi ini memungkinkan pengguna meminimalkan biaya, jumlah komponen, ruang papan, dan konsumsi daya.

Sebagian besar waktu MCU memiliki jumlah GPIO yang terbatas, jadi membongkar GPIO penggerak LED ke IC GreenPAK yang kecil dan murah memungkinkan pengguna untuk menyimpan IO untuk fungsionalitas tambahan.

Selain itu, IC GreenPAK mudah untuk diuji. ASM RAM dapat dimodifikasi dengan mengklik beberapa tombol di Perangkat Lunak GreenPAK Designer, yang menunjukkan modifikasi desain yang fleksibel. Dengan mengonfigurasi ASM seperti yang dijelaskan dalam Instruksi ini, pengguna dapat mengontrol empat tampilan LED segmen-N dengan masing-masing hingga 16 segmen.