AVT5226 - Graficzny, modułowy wyświetlacz LED.pdf

(1315 KB) Pobierz

Elektronika Praktyczna

projekty

Graﬁ czny, modułowy

AVT

5226

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

Doskonały projekt wyświetlacza graﬁ cznego LED o konstrukcji

modułowej. Moduły można łączyć w łańcuchy jak klocki,

dostosowując wyświetlacz do własnych potrzeb. Idealne urządzenie

do reklam świetlnych, publicznych stacji pogodowych, budowy tablic

informacyjnych.

Rekomendacje: Projekt zadowoli profesjonalistów i amatorów

AVt-5226 w ofercie AVt:

AVT-5226A – płytka drukowana

AVT-5226B – płytka drukowana + elementy

podstawowe informacje:

• konstrukcja modułowa,

• moduły łączone ze sobą „bokami”,

• liczba diod: matryca 8×8 diod (pikseli),

• sterowanie przez interfejs I 2 C,

• zasilanie 5 V/0,64 A (opis w tekście),

• sterownik: mikrokontroler ATmega8

W interfejsach komunikacji z użytkowni-

kiem królują wyświetlacze LCD. Trudno się

temu dziwić, ponieważ mają praktycznie same

zalety: niska cena, mały pobór prądu, wersje

monochromatyczne i kolorowe, i stosunkowo

proste sterowanie. Oprócz bardzo znanych

wyświetlaczy alfanumerycznych ze sterowni-

kiem HD44780 dużą popularność zdobywają

wyświetlacze graﬁ czne LCD. Mimo niezaprze-

czalnych zalet, są jednak zastosowania, w któ-

rych użycie technologii LCD jest albo zbyt

drogie, albo wręcz niemożliwe. Zwykle, gdy

wyświetlana informacja musi być bardzo do-

brze widoczna z dużej odległości, stosowane

są inne rozwiązania. Na przykład w panelach

tablic synoptycznych lub układów sterowania

procesami technologicznymi do wyświetlania

cyfrowych wartości są używane klasyczne,

7-segmentowe wyświetlacze LED. Mają duży

kontrast, a jasność ich świecenia nie zależy

od zewnętrznych warunków oświetlenia. Aby

zapewnić taki sam komfort odczytu wyświe-

tlanej wartości w technologii LCD, trzeba by

stosować kosztowne, duże panele graﬁ czne,

z bardzo dobrym podświetleniem.

Oprócz 7-segmentowych wyświetlaczy

LED coraz chętniej stosowane są też matryco-

we wyświetlacze LED o organizacji 8×8 lub

8×6 punktów i różnych wymiarach. Mają one

wszystkie zalety 7-segmentowych wyświetla-

czy LED, a oferują dużo większe możliwości.

Stosując takie elementy z zewnętrznym ste-

rownikiem, można wyświetlać czytelne napisy

i ikony semigraﬁ czne.

Większość z nas na pewno spotkała się

z LED-owymi panelami informacyjnymi lub

reklamowymi umieszczanymi w witrynach

sklepów czy na przykład na dworcach. Nic

nie stoi na przeszkodzie, by tam, gdzie jest

to konieczne, stosować takie wyświetlacze

we własnych konstrukcjach. Gotowe modu-

ły matrycowe są drogie i raczej nie będą się

nadawały. Zaprezentowany wyświetlacz jest

tak pomyślany, by można było elastycznie,

zależnie od potrzeb, dobierać liczbę segmen-

tów, a sposób sterowania jest stosunkowo

prosty.

Dodatkowe materiały na CD i Ftp:

ftp://ep.com.pl , user: 13835 , pass: 4j4sfv4t

• wzory płytek PCB

• listingi

• karty katalogowe i noty aplikacyjne

elementów oznaczonych na Wykazie

elementów kolorem czerwonym

niu około 10 mA, ale jeżeli dioda ma bardzo

jasno świecić, to trzeba, by prąd miał war-

tość ok. 20 mA.

Podstawową wadą sterowania statyczne-

go jest konieczność użycia dużej liczby linii

sterujących i duży, sumaryczny prąd pobie-

rany przez układ wyświetlacza. Załóżmy,

że chcemy zbudować sterowany statycznie

moduł 8×8 diod LED. Do sterowania 64 diod

potrzeba będzie 64 linii sterujących, maksy-

malny prąd pobierany 64×10 mA=640 mA,

a dla prądu 20 mA – 64×20 mA=1280 mA.

Trudno sobie wyobrazić, aby taki wyświe-

tlacz był sterowany bezpośrednio z linii por-

tów mikrokontrolera sterownika. Do stero-

wania statycznego produkowane są specjal-

ne układy scalone zawierające wielobitowy,

równoległy rejestr zapisywany szeregowo

i wzmacniacze prądu. Oczywiście, w trak-

cie pracy moduł nie będzie pobierał maksy-

malnego prądu, bo taki prąd będzie płynął,

kiedy wszystkie diody są zapalone. Mimo

to, średnio pobierany prąd nawet dla jed-

nego modułu 8×8 punktów jest dość duży.

Zaletą wyświetlania statycznego jest mały

poziom generowanych zakłóceń, brak efektu

migotania i mimo konieczności zapisywania

układów driverów – dość łatwe sterowanie.

Wstęp

Przed zaprojektowaniem wyświetlacza

LED trzeba się zastanowić nad rodzajem ste-

rowania. Do wyboru jest sterowanie statycz-

ne i sterowanie dynamiczne. Każdy z nich

ma swoje zalety i wady.

Sterowanie statyczne polega na stero-

waniu każdej diody LED oddzielnie. Jeżeli

dioda ma być zapalona, to podaje się na nią

napięcie przez rezystor szeregowy ogranicza-

jący prąd. Zależnie od oczekiwanej jasności,

prąd może być większy lub mniejszy, ale nie

może przekraczać maksymalnego, ciągłego

prądu dopuszczalnego dla diody wybranego

typu. Dla zwykłych diod LED małej mocy ten

prąd ma wartość 30 mA, a prąd pracy 20 mA.

Dzięki rozwojowi technologii współczesne

diody LED świecą już dość jasno przy prą-

dzie ok. 5 mA, jednak z moich doświadczeń

wynika, że wystarczający jest prąd o natęże-

24

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

wyświetlacz LED

741700795.189.png

741700795.200.png

741700795.211.png

741700795.222.png

741700795.001.png

741700795.012.png

741700795.023.png

Graﬁ czny, modułowy wyświetlacz LED

rys. 1. połączenie 64 diod w układ matrycowy 8×8

Sterowany statycznie moduł wyświetlacza

LED wykonany z użyciem driverów pro-

dukowanych przez ﬁ rmę STM widziałem

na szkoleniowym spotkaniu STM TechDay

i wyświetlane na nim informacje prezento-

wały się znakomicie.

Wyświetlanie dynamiczne wymaga połą-

czenia diod LED w układ matrycowy – rys. 1 .

Przy takim połączeniu otrzymujemy 8

kolumn i 8 wierszy. Do ich sterowania po-

trzeba tylko dwóch 8-bitowych portów ze

wzmacniaczami prądowymi. Uproszcze-

nie układu jest okupione bardziej skom-

plikowanym sterowaniem. Na początku

sekwencji sterowania na linię pierwszej

kolumny K1 wystawiany jest stan niski.

Każda z diod, której katoda jest połączona

do linii kolumny K1, a anoda ma połączone

napięcie zasilania przez rezystor szerego-

wy, będzie się świecić. Inaczej mówiąc, na

linię kolumny K1 wystawiamy stan niski,

a na 8-bitowy rejestr wiersza stany wysokie

dla tych diod, które mają w kolumnie K1

się zaświecić.

W następnym cyklu sterowania zdejmu-

jemy stan niski z kolumny K1, a wystawia-

my stan niski na kolumnę K2. Jednocześnie

do rejestru wiersza wpisujemy stany wyso-

kie dla tych diod, które mają się zaświecić

w kolumnie K2. Sekwencja jest powtarzana

cyklicznie dla wszystkich linii kolumn od K1

do K8. Jeżeli cykle sterowania będą się powta-

rzać z wystarczająco dużą częstotliwością, to

bezwładność oka spowoduje, że na siatkówce

powstanie obraz, tak jakby wybrane diody dla

każdej kolumny były jednocześnie zaświeco-

ne dla całego modułu 8×8 diod.

Każda z diod kolumny jest zaświecana

przez 1/8 okresu całkowitego cyklu sterowa-

nia wyświetlaczem. Z tego powodu średni

prąd pobierany przez tak pracujący wyświe-

tlacz jest dużo mniejszy niż przy wyświetla-

niu statycznym.

Linie kolumn są podłączone do wyjść

układu TPIC6C596. Jest to 8-bitowy rejestr

równoległy ze wzmacniaczami prądu. Bu-

dowa i działanie tego układu zostanie do-

kładniej opisana przy okazji omawiania pro-

gramowych procedur zapisywania danych

do rejestru. Wzmacniaczami prądowymi

TPIC6C696 są tranzystory DMOS z kanałem

N o maksymalnym ciągłym prądzie wyjścio-

wym 100 mA. Tranzystory pracują w konﬁ -

guracji otwartego drenu (OD).

Jako wzmacniacze linii wierszy są wy-

korzystane tranzystory MOS z kanałem P

typu BSP171. Według danych katalogowych

rezystancja kanału w stanie przewodzenia

nie jest większa niż 0,36 V, a maksymal-

ny prąd drenu jest równy 1,7 A. Wszystkie

źródła tranzystorów są połączone do zasila-

nia +5 V. Jeżeli na bramkę zostanie podany

stan niski, to tranzystor wchodzi w stan na-

sycenia, podając napięcie zasilania na linie

wiersza. W każdej z linii wiersza szeregowo

z drenem tranzystora sterującego jest włą-

czony rezystor ograniczający prąd o wartości

150...220 V. Wartość rezystora jest zależna od

zastosowanych diod LED i żądanej jasności

świecenia. Trzeba pamiętać, że układ dyna-

micznego sterowania może się w sytuacjach

awaryjnych zatrzymać (zawiesić). Wtedy

rezystor ogranicza prąd, tak by jego wartość

nie zniszczyła diody. Napięcie na czerwonej

diodzie LED w czasie przewodzenia wyno-

si ok. 1,8 V. Dla rezystora 150 V prąd diody

w trakcie statycznego wyświetlania wynosi

(5 V–1,8 V)/150 V =21,3 mA. Przy wyświe-

tlaniu dynamicznym wartość tego rezystora

jest wystarczająca. Jeżeli sekwencja wyświe-

tlania zatrzyma się na dłuższy czas, to prąd

jest ustawiony na granicy wartości uznawa-

nej za prąd pracy diody. Dla bezpieczeństwa

można zastosować rezystory o rezystancji

200 V. Wtedy prąd statyczny będzie miał

bezpieczną wartość 16 mA, ale wyświetlacz

będzie świecił mniej intensywnie. Ja w mo-

Zasada działania

Po zastanowieniu wybrałem wyświe-

tlanie dynamiczne. Statyczne wyświetlanie

wymagałoby zastosowania specjalizowa-

nych driverów, a ja postanowiłem zbudować

układ z w miarę popularnych i dostępnych

elementów. Ten argument oraz zdecydowa-

nie mniejszy pobór prądu przeważyły.

Następnym krokiem po wybraniu ro-

dzaju sterowania było określenie koncepcji

całego wyświetlacza. Założyłem, że wyświe-

tlacz będzie miał wysokość 8 punktów (diod),

a długość będzie wielokrotnością 8 punktów

(diod). Naturalną konsekwencją takiego wy-

boru było podzielenie wyświetlacza na mo-

duły o organizacji 8×8 punktów. Każdy z mo-

dułów ma własny sterownik odpowiedzialny

za dynamiczne wyświetlanie i odbieranie

wyświetlanej informacji ze sterownika głów-

nego. Do komunikacji sterownika głównego

ze sterownikami modułów zastosowałem

interfejs I 2 C. Sterownik główny jest układem

master, a moduły układami slave. Zastosowa-

nie magistrali I 2 C pozwoliło na ograniczenie

sterowania do 2 linii: SDA i SCL.

Schemat modułu pokazano na rys. 2 .

Jako sterownik zastosowano popularny i tani

mikrokontroler ATmega8 w wersji SMD. Mi-

krokontroler ma wystarczającą liczbę linii

portów i co ważne, sprzętowy interfejs I 2 C

(TWI), który może pracować również w try-

bie slave.

Wykaz elementów

rezystory: (SMD, 1206)

R9...R16: 150...330 V (opis w tekście)

R1...R8: 10 k V

kondensatory

C2, C4, C5: 1 M F/25 V (tantalowy, SMD)

C1, C3, C6, C8: 100 nF (ceramiczny 1206)

półprzewodniki

U1: TPIC6C596 (SMD)

U2: ATmega8 (SMD)

Tranzystory T1...T8: BSP171

D1...D64: diody LED czerwone (SMD 1206)

Na CD: karty katalogowe i noty aplikacyjne elementów

oznaczonych na wykazie elementów kolorem czerwonym

25

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

741700795.034.png

741700795.045.png

741700795.056.png

741700795.067.png

741700795.078.png

741700795.089.png

741700795.100.png

741700795.111.png

741700795.122.png

741700795.133.png

741700795.144.png

741700795.153.png

741700795.154.png

741700795.155.png

741700795.156.png

741700795.157.png

741700795.158.png

741700795.159.png

741700795.160.png

741700795.161.png

741700795.162.png

741700795.163.png

741700795.164.png

741700795.165.png

741700795.166.png

741700795.167.png

741700795.168.png

741700795.169.png

741700795.170.png

741700795.171.png

741700795.172.png

741700795.173.png

741700795.174.png

741700795.175.png

741700795.176.png

741700795.177.png

741700795.178.png

741700795.179.png

741700795.180.png

741700795.181.png

741700795.182.png

741700795.183.png

741700795.184.png

741700795.185.png

741700795.186.png

741700795.187.png

741700795.188.png

741700795.190.png

741700795.191.png

741700795.192.png

741700795.193.png

741700795.194.png

741700795.195.png

741700795.196.png

741700795.197.png

741700795.198.png

741700795.199.png

741700795.201.png

741700795.202.png

741700795.203.png

741700795.204.png

741700795.205.png

741700795.206.png

741700795.207.png

741700795.208.png

741700795.209.png

741700795.210.png

741700795.212.png

741700795.213.png

741700795.214.png

741700795.215.png

741700795.216.png

741700795.217.png

741700795.218.png

741700795.219.png

741700795.220.png

projekty

delowym egzemplarzu

zastosowałem rezystory

o wartości 150 V.

Układ sterownika

jest wyposażony w złą-

cze J1 do programowa-

nia mikrokontrolera

w systemie i 2 złącza do

podłączenia sygnałów

interfejsu I 2 C i zasilania

modułu.

częstotliwość z jaką są zaświecane/gaszone

diody w kolumnach, wynosi ok. 122,6 Hz.

W czasie inicjalizacji licznika trzeba

określić stopień podziału preskalera i odblo-

kować przerwania od przepełnienia licznika.

Preskaler programuje się, zapisując 3 naj-

młodsze bity rejestru TCCR0. Dla podziału

przez 8 do TCCR0 wpisywana jest wartość 2.

Przerwanie odblokowuje się, ustawiając bit

TOIE0 w rejestrze TIMSK – list. 1 . W obsłu-

dze przerwania od przepełnienia licznika Ti-

mer0 uaktywnia się linię następnej kolumny

(modulo 8) i wystawia na port PORTD war-

tość wyświetlanego wiersza.

Sterowanie

Dynamiczne wy-

świetlanie najłatwiej

zrealizować, używając

licznika, który generuje

przerwanie przy prze-

pełnieniu. Można wtedy

w prosty sposób kontro-

lować częstotliwość uak-

tywniania kolejnych linii

kolumn. Mikrokontroler

ATmega8 ma wbudowa-

ne 3 liczniki: Timer0,

Timer1 i Timer2. W pro-

gramie sterującym mo-

dułem użyto 8-bitowego

licznika Timer0. Licznik

ten zlicza sygnał o czę-

stotliwości taktowania

mikrokontrolera z moż-

liwością wstępnego po-

działu tej częstotliwości

przez preskaler. Mikro-

kontroler jest taktowany

wewnętrznym oscylato-

rem RC o częstotliwości

2 MHz. Jeżeli podzielmy

tę częstotliwość przez 8,

to Timer0 będzie zliczał

sygnał o częstotliwości

250 kHz. Licznik zlicza

w górę i przepełni się po

odliczeniu 255 impul-

sów. Wpisanie do niego

wartości początkowej

równej 0x05 spowodu-

je, że licznik przepełni

się po odliczeniu 250

impulsów. Jeżeli po

każdym przepełnieniu

będziemy wpisywać

wartość początkową 5,

to przepełnienia będą

zgłaszane z częstotliwo-

ścią 250 kHz/250=1 kHz.

Można zrezygnować

z inicjowania licznika

i przerwania będą zgła-

szane z częstotliwością

250 kHz/255=980,4 kHz.

Ponieważ każda z linii

kolumn jest sterowana

co 8 cykli wyświetlania,

rys. 2. Schemat modułu wyświetlacza

26

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

741700795.221.png

741700795.223.png

741700795.224.png

741700795.225.png

741700795.226.png

741700795.227.png

741700795.228.png

741700795.229.png

741700795.230.png

741700795.231.png

741700795.232.png

741700795.002.png

741700795.003.png

741700795.004.png

741700795.005.png

741700795.006.png

741700795.007.png

741700795.008.png

741700795.009.png

741700795.010.png

741700795.011.png

741700795.013.png

741700795.014.png

741700795.015.png

741700795.016.png

741700795.017.png

741700795.018.png

741700795.019.png

741700795.020.png

741700795.021.png

741700795.022.png

741700795.024.png

741700795.025.png

741700795.026.png

741700795.027.png

741700795.028.png

741700795.029.png

741700795.030.png

741700795.031.png

741700795.032.png

741700795.033.png

741700795.035.png

741700795.036.png

741700795.037.png

741700795.038.png

741700795.039.png

741700795.040.png

741700795.041.png

741700795.042.png

741700795.043.png

741700795.044.png

741700795.046.png

741700795.047.png

741700795.048.png

741700795.049.png

741700795.050.png

741700795.051.png

741700795.052.png

741700795.053.png

741700795.054.png

741700795.055.png

741700795.057.png

741700795.058.png

741700795.059.png

741700795.060.png

741700795.061.png

741700795.062.png

741700795.063.png

741700795.064.png

741700795.065.png

741700795.066.png

741700795.068.png

741700795.069.png

741700795.070.png

741700795.071.png

741700795.072.png

741700795.073.png

741700795.074.png

741700795.075.png

741700795.076.png

741700795.077.png

741700795.079.png

741700795.080.png

741700795.081.png

741700795.082.png

741700795.083.png

741700795.084.png

741700795.085.png

741700795.086.png

741700795.087.png

741700795.088.png

741700795.090.png

741700795.091.png

741700795.092.png

741700795.093.png

741700795.094.png

741700795.095.png

741700795.096.png

741700795.097.png

741700795.098.png

741700795.099.png

741700795.101.png

741700795.102.png

741700795.103.png

741700795.104.png

741700795.105.png

741700795.106.png

741700795.107.png

741700795.108.png

741700795.109.png

741700795.110.png

741700795.112.png

Graﬁ czny, modułowy wyświetlacz LED

List. 1. konﬁ guracja licznika timer0

TCCR0=2;//bez preskalera

TIMSK|=(1<<TOIE0);//odblokowanie przerwania od przepełnienia TMR0

List. 2. Zapis danych do rejestru tpIC6C696

/***********************************************************

Deﬁ nicja linii sterujących

***********************************************************/

#deﬁ ne WR 0 //linia zapisu di rej, równoległego - RCK

#deﬁ ne DATA 1//linia danych SER IN

#deﬁ ne CLK 2 //linia zegarowa SRCK

#deﬁ ne GA 3 //linia bramkowania !G

#deﬁ ne WR_0 (PORTC&=~(1<<WR));

#deﬁ ne WR_1 (PORTC|=(1<<WR));

#deﬁ ne DATA_0 (PORTC&=~(1<<DATA));

#deﬁ ne DATA_1 (PORTC|=(1<<DATA));

#deﬁ ne CLK_0 (PORTC&=~(1<<CLK));

#deﬁ ne CLK_1 (PORTC|=(1<<CLK));

#deﬁ ne GA_0 (PORTC&=~(1<<GA));

#deﬁ ne GA_1 (PORTC|=(1<<GA));

/***********************************************************

Procedura zapisania 8-bitowej danej z argumentu data do rejestru

***********************************************************/

void SendTpic(unsigned char data){

char i;

GA_1 //!G=1

WR_0 //RCK=0

CLK_1 //SRCK=1

for(i=0;i<8;i++){

if((data&0x80)==0x80)

{DATA_1}

else

{DATA_0}

data<<=1;

CLK_0

rys. 4. przebiegi czasowe zapisywania

rejestrów układu tpIC6C696

//zapisanie opadającym zboczem

początku procedury ustawić wszystkie linie

kolumn jako nieaktywne przez wpisanie do

TPIC6C696 samych zer. Potem można ustalić

stany na linii wierszy i na koniec uaktywnić

kolejną kolumnę. Po tej modyﬁ kacji wyświe-

tlanie przebiegało prawidłowo.

Licznik aktywnej kolumny znajduje się

w zmiennej col . Ta zmienna adresuje tablicę

TabCol , w której są wpisane 8-bitowe dane

do rejestru układu TPIC6C696, tak by w jego

rejestrach była wpisana 1 na pozycji odpo-

wiadającej numerowi zapisanemu w zmien-

nej col .

8-elementowa tablica Disp musi zawie-

rać 8 bajtów określających wyświetlaną in-

formację. Każdy bajt odpowiada pionowemu

paskowi o wysokości 8 punktów (diod LED).

Najbardziej znaczący bit (MSB) odpowiada

najwyżej położonemu punktowi w pasku.

Zależność pomiędzy zawartością tablicy

Disp a wyświetlaną informacją pokazano na

rys. 5 .

Wygodnie jest stworzyć taką tablicę przy

założeniu, że dioda jest zapalona, kiedy bit

jest ustawiony. W rzeczywistości tranzystor

CLK_1

}

WR_1//wpis do rejestru równoległego

WR_0

GA_0

}

//!G=0

Linia kolumny jest uaktywniana (li-

nia jest aktywna, kiedy ma potencjał masy)

przez wpisanie jedynki na odpowiadającej

tej linii pozycji rejestru układu TPIC6C696.

Zapis rejestrów danych układu

TPIC6C696 jest taktowany sygnałem zega-

rowym SRCK. Dane do wpisania są ustala-

ne na wejściu SER IN w czasie wysokiego

stanu na linii zegarowej SRCK, a wpisywa-

ne poczynając od najstarszego bitu (MSB)

do najmłodszego (LSB) w takt opadającego

zbocza SRCK. Po 8 taktach zapisany jest cały

8-bitowy rejestr C1. Teraz dane z rejestru C1

trzeba przepisać do rejestru równoległego

C2 opadającym zboczem na wejściu RCK.

Buforowanie wyjścia zapobiega niekontro-

lowanym zmianom na wyjściach rejestru

w czasie szeregowego wpisywania danych

do C1. W czasie wpisywania danych na wej-

ściu G powinien być stan wysoki. Wtedy na

wyjściach bramek AND sterujących tranzy-

story wyjściowe są stany niskie i tranzystory

są zatkane. Stan niski na wejściu !CLR zeruje

wszystkie wyjścia przerzutników. Przebiegi

czasowe na liniach sterujących wpisem do

rejestru TPIC6C696 pokazano na rys. 4 . Na

list. 2 widzimy procedurę zapisu danych do

rejestru z deﬁ nicją linii sterujących.

Kompletną procedurę obsługi przerwa-

nia od przepełnienia Timer0 zamieszczono

na list. 3 .

W trakcie prac na programem wyświetla-

nia pojawił się problem. W opisywanej już

zasadzie wyświetlania dynamicznego powie-

dzieliśmy, że w każdym cyklu przerwania

trzeba wystawić napięcie zasilania na anody

diod, które mają być zaświecone w aktywnej

kolumnie (sterowanie wierszami) i uaktyw-

nić kolumnę przez podanie na linie poten-

cjału masy. Jednak po uaktywnieniu napięć

w wierszu, jeszcze przez chwilę potrzebną

na uaktywnienie nowej kolumny, jest ak-

tywna poprzednia kolumna. To powodo-

wało powstawanie prześwitów na wyświe-

tlaczu. Żeby temu zapobiec, trzeba było na

rys. 3. Fragment schematu blokowego układu tpIC6C696

List. 3. procedura obsługi przerwania od przepełnienia timer0

const char TabCol[8]={1,2,4,8,0x10,0x20,0x40,0x80};

#pragma vector=TIMER0_OVF_vect

__interrupt void TmrOvl(void){

SendTpic(0); //wyłączenie wszystkich kolumn

PORTD=~(Disp[col]); //wystawienie stanów na liniach wiersza

SendTpic(TabCol[col]); //uaktywnienie kolejnej kolumny

++col;

//przygotowanie numeru kolumny dla następnego

przerwania

col&=7;

if(tmsek==1){

--msek;

if(msek==0)

tmsek=0;}

//fragment używany do odliczania opóźnień

}

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

27

741700795.113.png

741700795.114.png

741700795.115.png

741700795.116.png

741700795.117.png

741700795.118.png

741700795.119.png

741700795.120.png

741700795.121.png

741700795.123.png

741700795.124.png

741700795.125.png

741700795.126.png

741700795.127.png

741700795.128.png

741700795.129.png

741700795.130.png

741700795.131.png

741700795.132.png

741700795.134.png

741700795.135.png

741700795.136.png

741700795.137.png

741700795.138.png

741700795.139.png

741700795.140.png

projekty

List. 4. pętla odczytu danych przesyłanych po I 2 C i ich zapisu do tablicy Disp

while(1){

if ( ! TWI_Transceiver_Busy() ) {

if ( TWI_statusReg.lastTransOK )//czy ostatnia operacja się powiodła

{ __watchdog_reset();

if ( TWI_statusReg.RxDataInBuf )//czy ostatnia operacja była odbiorem

danych

{TWI_Get_Data_From_Transceiver(I2Cbuf, 8); //odbiór 8 bajtów

for(i=0;i<8;i++)

Disp[i]=I2Cbuf[i];

if ( TWI_Transceiver_Busy() )

TWI_Start_Transceiver();}

}

}//end if ( ! TWI_Transceiver_Busy() )

rys. 5. Zależność pomiędzy zawartością

tablicy Disp a wyświetlaną informacją

z kanałem P zaczyna przewodzić, kiedy na

bramce jest stan niski. Dlatego w procedurze

przerwania elementy z tablicy przed wysła-

niem na port PORTD są negowane.

W praktyce, przy tak napisanym progra-

mie, wystarczy zapisać tablicę Disp , a o resz-

tę troszczy się procedura przerwania. Bajty

zapisywane do tablicy Disp są przesyłane do

modułu magistralą I 2 C. Moduł wyświetlacza

jest elementem slave i ma swój unikalny ad-

res pozwalający go jednoznacznie zidentyﬁ -

kować. Mikrokontroler ATmega8 ma wbudo-

wany interfejs sprzętowy TWI mogący pra-

cować w trybie I 2 C slave. Atmel udostępnia

na swoich stronach internetowych notę apli-

kacyjną „ AVR311. Using TWI module as I 2 C

slave” . Nota zawiera opis i kompletne źródła.

Do własnego projektu trzeba dołączyć pliki

TWI_slave.c i TWI_slave.h. Na list. 4 poka-

zano pętlę nieskończoną, której zadaniem

jest odebranie sekwencji start i adresu slave.

Adres I 2 C modułu jest ustalany po wywoła-

niu funkcji TWI_Slave_Initialise(unsigned

char adr._slave) . Jeżeli adres przesyłany

przez układ master jest adresem modułu, to

mikrokontroler w obsłudze przerwania od-

biera 8 bajtów i wpisuje je do bufora I2Cbuf ,

a następnie zawartość I2CBuf jest przepisy-

wana do tablicy Disp .

Z punktu widzenia zewnętrznego ste-

rownika, moduł jest widziany jako układ

I 2 C slave, do którego trzeba wpisać 8 kolej-

nych bajtów, które są potem przepisywane

do tablicy Disp . Do jednej magistrali można

podłączyć w prosty sposób wiele modułów,

a sterowanie nimi jest bardzo proste. Ma to

duże znaczenie praktyczne, bo do zbudowa-

nia wyświetlacza należy użyć kilku modu-

łów. Na list. 4 pokazano procedurę użytą do

zapisywania danych z bufora BufPom modu-

łów wyświetlacza przez sterownik zbudowa-

ny w oparciu o mikrokontroler PIC18F2580.

Wyświetlacz złożony z kilku modułów

będzie miał wysokość 8 punktów i szerokość

równą liczbie modułów pomnożoną przez 8.

Taki wyświetlacz jest idealny do wyświetla-

nia tekstu. Pierwotnie założyłem, że każdy

moduł będzie miał swoją pamięć generatora

znaków alfanumerycznych i żeby wyświe-

tlić znak wystarczy wysłać do modułu kod

rys. 6. Idea wyświetlania znaków alfanumerycznych

ASCII. Jednak znaki alfanumeryczne na ma-

trycy 8×8 nie wyglądają dobrze. Zazwyczaj

znak jest deﬁ niowany w matrycy 6×8 punk-

tów. Sam znak ma rozmiar 5×8 punktów,

a szósta kolumna jest dodawana jako prze-

rwa pomiędzy znakami. Początkowo chcia-

łem zrobić moduły 6×8 pikseli, ale po prze-

myśleniu pozostałem przy koncepcji 8×8

i zrezygnowania z generatora znaków w mo-

dule. Można przecież traktować moduł jako

obszar wyświetlacza „graﬁ cznego”, a funkcje

generatora znaków i zapisywanie tablic Disp

poszczególnych modułów powierzyć ze-

wnętrznemu sterownikowi. Wyświetlacz jest

traktowany przez zewnętrzny sterownik jako

obszar punktów o rozmiarze 8xn*8, gdzie n

to liczba zastosowanych modułów. W mode-

lowym rozwiązaniu zastosowałem 6 modu-

łów i otrzymałem wyświetlacz o rozmiarze

8×48 punktów. Zewnętrzny sterownik ma

za zadanie utworzenie bufora

o rozmiarze 48 bajtów i zapisanie

go wartościami na podstawie ta-

blicy generatora znaków. Potem

sterownik logicznie dzieli bufor

na 6 części, każdej części przy-

dziela adres slave modułu i wy-

syła dane do każdego modułu

magistralą I 2 C. Nie jest to zadanie

zbyt skomplikowane i daje dużą

elastyczność wyświetlania infor-

macji. Można na przykład prosto

zrealizować skrolowanie dłuż-

szych napisów. Na rys. 6 pokaza-

na jest idea takiego rozwiązania.

Napis z 3 znaków 6×8 punktów

jest wyświetlany na 3 modułach.

Na trzecim module można wy-

świetlić jeszcze jeden znak.

Na modelowym wyświetla-

czu składającym się z 6 modułów

można wyświetlić w ten sposób 8 znaków

o rozmiarze 6×8 punktów.

Sterownikiem zewnętrznym może być

dowolny sterownik mikroprocesorowy.

Może to być na przykład sterownik zegara

z kalendarzem, termometru, stacji pogodo-

wej, tablicy reklamowej itp. Do testowania

użyłem modułu ZL5PICz z mikrokontrole-

rem PIC18F458 produkowanego przez ﬁ rmę

KAMAMI.

Żeby wyświetlać napisy, trzeba zdeﬁ nio-

wać tablice z generatorem znaków. Deﬁ nicja

jednego znaku to 6 kolejnych bajtów: 5 baj-

tów dla znaku i jeden zerowy dla przerwy

pomiędzy znakami. Kiedyś zdeﬁ niowałem

tablicę generatora znaków dla wyświetla-

cza od telefonu Nokia 3310. Tablica jest tak

zbudowana, że kod ASCII znaku pomnożo-

ny przez 6 określa początek deﬁ nicji znaku

w tablicy. Generator znaków można wyko-

List. 5. Zapisanie 8 bajtów do modułu wyświetlacza

o adresie zawartym w argumencie adr .

//zapis 8 bajtów do wyświetlacza

void WriteLed(char addr){

char i=0;

i2c_start();

i2c_write(addr);//adres slave R/W=0

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_write(BufPom[i++]);

i2c_stop();

}

List. 6. Zamiana bitów miejscami

//konwersja SWAP

unsigned char ConvData(unsigned char data){

char i,zn;

zn=0;

for(i=0;i<8;i++){

if((data&0x80)==0x80)

zn|=0x80;

data<<=1;

zn>>=1;}

return(zn);

}

28

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 3/2010

741700795.141.png

741700795.142.png

741700795.143.png

741700795.145.png

741700795.146.png

741700795.147.png

741700795.148.png

741700795.149.png

741700795.150.png

741700795.151.png

741700795.152.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

AVT1026 - Elektroniczna klepsydra.pdf (458 KB)
AVT1022 - Migająca lampa dużej mocy.pdf (238 KB)
AVT1016 - Tester tranzystorów bipolarnych.pdf (207 KB)
AVT1025 - Prosty podwajacz napięcia.pdf (199 KB)
AVT1015 - Przystawka do miernika uniwersalnego.pdf (214 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin