Направете свой собствен POV дисплей: 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Възприемането на зрението (POV) или постоянството на зрението (има няколко вариации) е интересно явление за човешкото зрение, което се случва, когато визуалното възприемане на обект не спира, въпреки промяната на позицията на обекта. Човешките същества виждат изображение на интервали от части от секунди; тези изображения се запазват в мозъка за много кратко време (за миг). Пример за това явление е, когато наблюдавате източник на осветление като светодиоди или крушки, включен и завъртян. Нашето зрение е подведено да вярва, че въртящата се светлина всъщност е непрекъснат кръг, подобно на непрекъснатия кръг, образуван от въртящо се витло в равнина. POV се използва от много години, започвайки с гифоскопа, за създаване на различни видове илюзии и анимации на нашата визия; често се използва за показване на съобщения и анимации на дисплеи с помощта на светодиоди, завъртането им в 2D или 3D за различни видове съобщения. Целта на тази бележка за приложение е да проектира и демонстрира как работи Perception of Vision, като изпише думата „SILEGO“на дисплея, който ще бъде изграден, и ще даде идеи, които да ви насочат през процеса на създаване на по -сложни дизайни в бъдеще. За този проект използвахме Dialog GreenPAK ™ SLG46880, с неговия комплект гнезда, който позволява този прототип да бъде лесно свързан към всички външни компоненти с помощта на кабели. Използването на по -големия GreenPAK за проектиране на POV дисплеи с общо предназначение е много изгодно поради неговите здрави компоненти като ASS подсистеми, които ще ви позволят да отпечатате всякакъв вид шаблон на дисплея. Това приложение ще покаже краен резултат, използвайки SLG46880.

По -долу описахме необходимите стъпки, за да разберете как чипът GreenPAK е програмиран за създаване на POV дисплей. Ако обаче просто искате да получите резултат от програмирането, изтеглете софтуера GreenPAK, за да видите вече завършения файл за проектиране GreenPAK. Включете комплекта за разработка на GreenPAK към вашия компютър и натиснете програма, за да създадете персонализирана интегрална схема за POV дисплея.

Стъпка 1: Схеми

Този пример за POV дисплей е насочен към 2D тип, показан на Фигура 1, който има масив от единадесет светодиода (всеки с резистори за регулиране на тока), свързани директно към различни GPO щифтове на GreenPAK CMIC. Схемата е прототипирана и запоена в платки за печатни платки. Захранването, използвано за дисплея, е 9 V 10 A L1022 алкална батерия, свързана към верига на регулатор на напрежението с помощта на LM7805V, която извежда 5 V. В допълнение към завъртането на дисплея, е необходим DC двигател с достатъчно сила, за да премести всички верига за управление, прикрепена към персонализираната стойка. В този случай е използван 12 V мотор, свързан към главен превключвател и стандартно регулирано захранване, което извежда различни нива на напрежение чрез въртящ се превключвател, което позволява на двигателя да се върти с няколко скорости.

Стъпка 2: GreenPAK Design

Когато проектираме различни видове съобщения и анимации за POV дисплей, използвайки GreenPAK, трябва да знаем както инструментите, така и ограниченията на чипа. По този начин можем да създадем опитен дизайн, използвайки най -малко електронни компоненти, за да постигнем POV дисплея. Този дизайн използва новите предимства, предлагани от SLG46880 CMIC, с акцент върху компонента на асинхронните държавни машинни подсистеми. Инструментът за подсистема SLG46880 ASM може да бъде по -изгоден от предишните инструменти на GreenPAK ASM поради новите си функции, които позволяват по -сложни дизайни на State Machine. Някои от съответните вътрешни компоненти на подсистемите ASM са:

● ASM Macrocell с 12 държави

● Динамична памет (DM) макроклетка

● F (1) Изчислителна макроклетка

● Независими от държавата компоненти

Колкото повече макроклетки на държавната машина чипът позволява да се създават и конфигурират, толкова по -многобройни са възможностите за проектиране. Всяко от дванадесетте състояния беше използвано за изписване на различни фракции от думата, която да се показва, като включва/изключва отделни комбинации от светодиоди, някои от които се повтарят два пъти или повече пъти, а в някои случаи времето на повтарящите се състояния се променя, тъй като един и същ модел може да се използва за различни букви в различно време. Държавите са структурирани в таблица 1.

Таблица 1 показва как всяко от съществуващите състояния в дизайна е свързано с буквите в думата „SILEGO“. Това корелира с LED конфигурацията, показана на фигура 2.

Както можете да забележите, всички състояния, изпълнени заедно в различен момент, постигат пълното изграждане на думата, Фигура 3 показва как състоянията са свързани/свързани. Всички преходи на състоянието са от порядъка на милисекунди и всяка от колоните в диаграмата на фигура 2 представлява една милисекунда (1 ms). Някои от състоянията продължават 3 ms, 4 ms и други, достатъчно дълго с минималната скорост на двигателя, използвана за демонстрация на видео при приблизително 460 RPM.

Важно е да се вземе предвид и да се измери скоростта на двигателя, за да се знае и изчисли времето за проектиране с общо предназначение. По този начин съобщението може да се синхронизира със скоростта на двигателя, като по този начин се вижда от човешкото око. Друго съображение, за да се направи преходът на състоянията по -малко незабележим и по -ясен за нашето виждане, е да се увеличи скоростта на двигателя до повече от 1000 оборота в минута, а времето на състоянията се задава в реда на микросекундите, така че съобщението да може да се види гладко. Може би се питате как бихте синхронизирали скоростта на двигателя със скоростта на съобщение или анимация? Това се постига с няколко прости формули. Ако имате скорост на двигателя от 1000 оборота в минута, за да знаете колко време отнема DC мотора на оборот за секунди, тогава:

Честота = 1000 об / мин / 60 = 16,67 Hz Период = 1 / 16,67 Hz = 59,99 ms

Познавайки периода, вие знаете колко време отнема задвижването на двигателя. Ако искате да отпечатате съобщение като „Hello World“, след като знаете периода на всяко завъртане, само е важно колко голямо искате съобщението да бъде на дисплея. За да отпечатате желаното съобщение с желания размер, следвайте това основно правило:

Ако например искате съобщението да обхваща 40 % от пространството на дисплея, тогава:

Размер на съобщението = (Период * 40 %) / 100 % = (59.99 ms * 40 %) / 100 % = 24 ms

Това означава, че съобщението ще се показва в 24 ms за всеки ход, така че празното пространство или останалото пространство в завой (ако не показвате нещо след съобщението), трябва да бъде:

Празно място = Период - Размер на съобщението = 59.99 ms - 24 ms = 35.99 ms

И накрая, ако трябва да покажете съобщението в тези 40% от периода, трябва да знаете колко състояния и преходи ще са му необходими, за да напише очакваното съобщение, например ако съобщението има двадесет (20) прехода, тогава:

Период за едно състояние = Размер на съобщението / 20 = 24 ms / 20 = 1,2 ms.

Така че всяко състояние трябва да продължи 1,2 ms, за да се покаже съобщението правилно. Разбира се, ще забележите, че повечето от първите проекти не са перфектни, така че може да променяте някои параметри по време на физическо тестване, за да подобрите дизайна. Използвахме макроклетки с динамична памет (DM), за да улесним преходите в състояния. Два от четирите DM блока имат матрични връзки, така че да могат да взаимодействат с блокове извън подсистемата ASM. Всяка DM Macrocell може да има до 6 различни конфигурации, които могат да се използват в различни състояния. DM блоковете се използват в този дизайн за задействане на ASM за преминаване от едно състояние в друго. Например състоянието Silego [3] се повтаря два пъти през преходите; той трябва да напише началото и края на главната буква „I“, която има същия модел, но първо трябва да отиде в Silego [4], за да напише модела на средата на главна буква „I“, а след това, когато Silego [3] се изпълнява за втори път, трябва да премине в състояние без съобщение, като продължи останалата част от преходите. Как е възможно да се предотврати падането на Silego [3] в безкраен цикъл със Silego [4]? Просто е, има някои LUT, конфигурирани като джапанки SR, които казват на Silego [3] да не избира Silego [4] отново и отново, а да избира състоянието No Message за втори път. Използването на SR джапанки за предотвратяване на безкрайни цикли, когато някое от състоянията се повтаря, е чудесен начин за решаване на този проблем и изисква само 3-битов LUT, конфигуриран, както е показано на Фигура 4 и Фигура 5. Този процес се случва едновременно с изходът ASM кара Silego [3] да премине към Silego [4], така че следващия път, когато машината за състоянието изпълнява Silego [3], тя ще бъде уведомена да избере състояние без съобщение, за да продължи процеса.

Друг ASM блок, който беше полезен за този проект, е F (1) Computational Macrocell. F (1) може да изпълнява списък със специфични команди за четене, съхраняване, обработка и извеждане на желаните данни. Той е в състояние да манипулира 1 бит наведнъж. В този проект блокът F (1) беше използван за четене, забавяне и извеждане на битове за управление на някои LUT и активиране на състояния (като например в Silego [1] за активиране на Silego [2]).

Таблицата на фигура 1 обяснява как всеки от светодиодите е адресиран към GPO щифтовете на GreenPAK; свързаните физически пинове се адресират от ASM изходната RAM в матрицата, както е показано в таблица 2.

Както можете да видите в таблица 2, всеки извод на чипа е адресиран към отделни ASM изходи; ASMOUTPUT 1 има осем (8) изхода, всички използвани директно свързани към външни GPO, с изключение на OUT 4. ASM OUTPUT 0 има четири (4) изхода, където OUT 0 и OUT 1 са директно свързани към PIN 4 и PIN 16 съответно; OUT 2 се използва за нулиране на LUT5 и LUT6 в състояния Silego [5] и Silego [9] и накрая OUT 3 се използва за настройване на LUT6 в Silego [4] и Silego [7]. ASM nRESET не е включен в този дизайн, така че е просто принуден HIGH да бъде свързан към VDD. Горните и долните светодиоди бяха добавени към този проект, за да направят допълнителна анимация, докато се показва „SILEGO“. Тази анимация е за няколко реда, които обикалят във времето с движението на двигателя. Тези линии са бели светодиоди, докато тези, използвани за изписване на буквите, са червени. За да постигнем тази анимация, използвахме PGEN и CNT0 на GreenPAK. PGEN е генератор на шаблони, който ще извежда следващия бит в своя масив на всеки ръб на часовника. Разделихме периода на завъртане на двигателя на 16 секции и резултатът беше настроен на изходния период на CNT0. Моделът, програмиран в PGEN, е показан на фигура 6.

Стъпка 3: Резултати

За да тестваме дизайна, свързахме гнездото на SLG46880 към печатната платка с лентов кабел. Две външни платки бяха свързани към веригата, едната от които съдържаше регулатора на напрежението, а другата, която съдържаше LED решетката. За да започнем да показваме съобщението за демонстрация, включихме логическата схема, която се управлява от GreenPAK, и след това включихме DC двигателя. Скоростта може да се наложи да се регулира за правилна синхронизация. Крайният резултат е показан на фигура 7. Има и свързано видео с тази бележка за кандидатстване.

Заключение Представеният в този проект Perception of Vision Display е проектиран с помощта на Dialog GreenPAK SLG46880 като основен контролер. Демонстрирахме, че дизайнът работи, като изпише думата „SILEGO“, използвайки светодиоди. Някои подобрения, които могат да бъдат направени в дизайна, включват:

● Използване на множество GreenPAK за увеличаване на възможностите за състояния за отпечатване на по -дълго съобщение или анимация.

● Добавете още светодиоди към масива. Може да е полезно да използвате светодиоди за повърхностно монтиране, вместо светодиоди за отвори, за да намалите масата на въртящото се рамо.

● Включването на микроконтролер може да ви позволи да промените показваното съобщение с помощта на I2C команди за преконфигуриране на дизайна GreenPAK. Това може да се използва за създаване на цифров часовник, който актуализира цифрите, за да покаже точно времето