Podwójny wyświetlacz LED z interfejsem I2C - 3, ogólna elektronika, Komputer
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Podwójny wywietlacz siedmiosegmentowy sterowany I
2
C
P R O J E K T Y
Podwójny wywietlacz
siedmiosegmentowy
sterowany I
2
C
AVT-859
Konstruktorzy projektuj¹cy
uk³ady mikroprocesorowe,
w których wykorzystuj¹ do
prezentacji danych
siedmiosegmentowe
wywietlacze LED, napotykaj¹
nieraz na problemy
techniczne i trudnoci
z uzyskaniem czytelnego
wywietlania.
Najczêciej stosowany sposób
sterowania wywietlaczy, polegaj¹-
cy na ich kolejnym uaktywnianiu
przy jednoczesnym w³¹czaniu od-
powiednich segmentów (czyli tzw.
multipleksowania), posiada doæ
powa¿ne wady. Po pierwsze trzeba
wykorzystaæ wówczas du¿¹ liczbê
wyprowadzeñ procesora (7 + licz-
ba zastosowanych wywietlaczy).
Jest to powa¿na niedogodnoæ,
utrudniaj¹ca lub wrêcz uniemo¿-
liwiaj¹ca stosowanie w konstruk-
cjach ma³ych procesorów, np.
z rodziny 89CX051. Po drugie,
system wywietlania multiplekso-
wanego nie pozwala na osi¹gniê-
cie du¿ej jasnoci wiecenia seg-
mentów, szczególnie przy wiêk-
szej liczbie wywietlaczy. Nawet
przy stosowaniu wywietlaczy
o podwy¿szonej jasnoci, czytel-
noæ wywietlania wiêkszej liczby
cyfr pozostawia najczêciej wiele
do ¿yczenia.
Sytuacja komplikuje siê dodat-
kowo w przypadku stosowania
wywietlaczy siedmiosegmento-
wych o du¿ych rozmiarach. Seg-
menty takich wywietlaczy zawie-
raj¹ najczêciej po kilka diod LED
po³¹czonych szeregowo, co wy-
musza stosowanie napiêæ zasila-
j¹cych znacznie przekraczaj¹cych
maksymalne napiêcie zasilania
procesorów i kolejne komplikowa-
nie uk³adu.
W proponowanym uk³adzie
rozwi¹zano przynajmniej czêcio-
wo te problemy. Mo¿liwe jest
do³¹czenie do dowolnego systemu
mikroprocesorowego wywietlaczy
siedmiosegmentowych LED z cyf-
rami o wysokoci 57mm. Wy-
wietlacze takie s¹ czytelne ze
znacznych odleg³oci i ich zasto-
sowanie umo¿liwia budowê zega-
rów tablicowych i innych wska-
ników, które w za³o¿eniu musz¹
byæ obserwowane z pewnego od-
dalenia. Proponowane wywietla-
cze sterowane s¹ za porednict-
wem magistrali I
2
C i do ich obs³u-
gi musimy wykorzystaæ tylko dwa
wyprowadzenia procesora.
Kolejn¹ zalet¹ (ale czasami
i wad¹) proponowanych wywiet-
laczy jest statyczne wywietlanie
wszystkich segmentów jednocze-
nie. Zalet¹, bo ten sposób pozwa-
la na osi¹gniêcie du¿ej jasnoci
wiecenia segmentów, a wad¹ po-
niewa¿ wywietlanie statyczne po-
woduje znaczne zwiêkszenie zu-
¿ycia energii. Wadê tê mo¿na na
szczêcie doæ ³atwo usun¹æ me-
todami programistycznymi, stosu-
Elektronika Praktyczna 8/2000
27
Podwójny wywietlacz siedmiosegmentowy sterowany I
2
C
JP1..JP3, indywidualny adres, pod
którym procesor mo¿e odnaleæ
ten modu³ wywietlaczy. Ponie-
wa¿ ka¿dy PCF8574 posiada trzy
wejcia adresowe, ³atwo obliczyæ,
¿e do magistrali I
2
C mo¿e byæ
pod³¹czonych jednoczenie 8 ta-
kich uk³adów, czyli 8 modu³ów
wywietlaczy - razem 16 cyfr!
Monta¿ i uruchomienie
Na
rys. 2
zosta³o pokazane
rozmieszczenie elementów na
p³ytce obwodu drukowanego za-
projektowanego na laminacie jed-
nostronnym. Zastosowanie jedno-
stronnego obwodu drukowanego,
podyktowane chêci¹ zmniejszenia
kosztów wykonania modu³ów, bê-
dzie przyczyn¹ pewnych trudno-
ci w monta¿u p³ytki, które jednak
z pewnoci¹ ³atwo przezwyciê¿y-
my. Jednak jak na razie, monta¿
wykonujemy w typowy sposób,
rozpoczynaj¹c od wlutowania
Rys. 1. Schemat elektryczny modu³u dwóch wywietlaczy
LED sterowanych magistral¹ I
2
C.
j¹c wywietlanie pseudomultiplek-
sowane, które niestety pogarsza
czytelnoæ wywietlaczy, szcze-
gólnie w jasno owietlonych po-
mieszczeniach.
Maksymalna liczba wywietla-
czy, jak¹ mo¿emy do³¹czyæ do
systemu wynosi 8, z mo¿liwoci¹
rozszerzenia do 16. Konstrukcja
mechaniczna wywietlaczy zosta³a
zaprojektowana tak, ¿e mo¿na je
³¹czyæ ze sob¹ bez koniecznoci
lutowania.
menty wywietla-
czy ograniczany
jest za pomoc¹ re-
zystorów R6..R19.
Sterowanie samych dekoderów
jest realizowane za porednict-
wem konwertera I
2
C - omiobito-
wa szyna danych typu PCF8574A.
Uk³ad PCF8574A pracuje w na-
szym urz¹dzeniu jako odbiornik
magistrali I
2
C i posiada swój, usta-
wiany za pomoc¹ jumperów
w p³ytkê elementów o najmniej-
szych gabarytach, a koñcz¹c jego
pierwszy etap na zamontowaniu
kondensatora elektrolitycznego,
jumperów i z³¹cza CON1.
List. 1.
$sim
Opis dzia³ania
Na
rys. 1
zosta³ pokazany
schemat elektryczny modu³u
dwóch wywietlaczy LED stero-
wanych magistral¹ I
2
C. Segmenty
wywietlaczy sterowane s¹ w kla-
syczny sposób, za porednict-
wem dwóch dekoderów BCD -
kod wywietlacza siedmiosegmen-
towego (74LS247). Dekodery
74LS247 posiadaj¹ wyjcia typu
open-collector
o wytrzyma³oci na-
piêciowej 15V, a zatem nadaj¹ siê
doskonale do pracy w naszym
uk³adzie. Pr¹d p³yn¹cy przez seg-
usun¹æ w przypadku testowania z zaprogramowanym procesorem
Dim R As Byte
deklaracja zmiennej jak bajtu
Dim Q As Byte
deklaracja zmiennej jak bajtu
Dim X As Byte
deklaracja zmiennej jak bajtu
Config Sda = P3.0
poinstruowanie kompilatora, które wyprowadzenie
procesora pracuje jako SDA
Config Scl = P3.1
poinstruowanie kompilatora, które wyprowadzenie
procesora pracuje jako SCL
I2csend 112 , 0
wys³anie na wywietlacz o adresie 112
DEC
wartoci 00 (*)
Wait 1
czekaj 1 s
For R = 1 To 99
pocz¹tek pêtli FOR...NEXT
X = Makebcd(r)
konwersja wartoci R na dwucyfrowy kod BCD
I2csend 112 , X
wys³anie do wywietlacza kolejnej liczby w kodzie BCD
For Q = 1 To 50
pêtla opónienia (usun¹æ w przypadku testowania
Next Q
z zaprogramowanym procesorem)
Wait 1
czekaj 1 s
Next R
zamkniêcie pêtli FOR ... NEXT
End
koniec programu
(*) w jêzyku MCS BASIC pêtla FOR...NEXT mo¿e byæ wykonywana tylko od wartoci 1.
St¹d koniecznoæ osobnego wys³ania do wywietlacza wartoci 00.
28
Elektronika Praktyczna 8/2000
Podwójny wywietlacz siedmiosegmentowy sterowany I
2
C
WYKAZ ELEMENTÓW
Rezystory
R1..R3: 3,3k
W
W
R6..R19: 220
W
Kondensatory
C1: 100
F/10V
C2: 100nF
Pó³przewodniki
DP1, DP2: wywietlacz
siedmiosegmentowy 57mm
IC1, IC2: 74LS247
IC3: PCF8574A
Ró¿ne
CON1: ARK2 (3,5mm)
JP1, JP2, JP3: 3x2 goldpin +
3 jumpery
JP4, JP5: 2x goldpin + jumper
2 szeregi po 4 goldpiny
4 jumpery
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na p³ytce drukowanej.
cze wk³adamy w p³ytkê
od strony
druku
i nastêpnie zaginamy ich
wyprowadzenia tak, aby zetknê³y
siê z przylutowanymi wczeniej do
p³ytki odcinkami srebrzanki. Ostat-
ni¹ czynnoci¹ podczas monta¿u
p³ytki bêdzie przylutowanie wypro-
wadzeñ wywietlaczy do srebrzanki
za pomoc¹ du¿ych kropli cyny.
Aby pokazaæ na wywietlaczach
jak¹ liczbê, nale¿y do uk³adu
PCF8574 wys³aæ jej reprezentacjê
w kodzie BCD. W ka¿dym jêzyku
programowania napisanie procedury
konwertuj¹cej liczbê z zakresu 0..99
na kod BCD zajê³oby trochê czasu.
Jednak w jêzyku MCS BASIC, sto-
sowanym w pakiecie BASCOM, wy-
starczy jedno tylko polecenie:
X=
MAKEBCD(A)
gdzie:
A - liczba, któr¹ chcemy poddaæ
konwersji,
X - ¿¹dana liczba w kodzie BCD.
Uwaga: na p³ytce obwodu dru-
kowanego, tu¿ obok punktów lu-
towniczych wywietlaczy, umiesz-
czono dodatkowe punkty, oznaczo-
ne na stronie opisowej literami
P. W otwory w tych punktach
wlutowujemy odcinki srebrzanki
tak, aby wystawa³y ponad stronê
elementów p³ytki na ok. 3..4mm.
Gruboæ srebrzanki lub w ostatecz-
noci miedzianego drutu powinna
zostaæ dobrana tak, aby wchodzi³a
ona w otwory na wcisk.
Poniewa¿ po wlutowaniu wy-
wietlaczy wykonanie jakichkol-
wiek poprawek bêdzie bardzo
utrudnione, sprawdzamy bardzo
dok³adnie poprawnoæ pierwszego
etapu monta¿u i jakoæ lutowania.
Ostatni¹, najtrudniejsz¹ czynno-
ci¹ podczas monta¿u modu³u bêdzie
wlutowanie w p³ytkê wywietlaczy
siedmiosegmentowych. Wywietla-
Aby sprawdziæ dzia³anie nasze-
go wywietlacza, mo¿emy napisaæ
program pokazany na
list. 1
.
Do napisania i skompilowania
tego programu Czytelnicy nie po-
siadaj¹cy pakietu BASCOM 8051
mog¹ wykorzystaæ jego sharewa-
re'ow¹ wersjê: BASCOM LT Demo,
która jest dostêpna na stronie
www.ep.com.pl/ftp/tools.html
.
Poskompilowaniuprogramumo-
¿emy albo zaprogramowaæ procesor,
albo wykorzystaæ do sprawdzenia
wykonanego uk³adu emulator sprzê-
towy sterowany z pakietu BASCOM.
Zbigniew Raabe, AVT
zbigniew.raabe@ep.com.pl
Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostêpne w Internecie
pod adresem:
pcb.html
oraz na p³ycie CD-EP08/
2000 w katalogu
PCB
.
Elektronika Praktyczna 8/2000
29
R4, R5: 220
m
[ Pobierz całość w formacie PDF ]