Wyświetlacze VFD od podstaw, cz.2.pdf

P O D Z E S P O £ Y

Wywietlacze VFD od podstaw,

czêæ 2

W drugiej czêci artyku³u

przedstawiamy konstrukcjê

przyk³adowego sterownika

wywietlacza VFD

wykonanego na

mikrokontrolerze AT89S8252.

Praktyczna realizacja uk³adu sterowania

wywietlaczem VFD 7-LT-109 firmy Futaba

Na rys. 9 przedstawiono schemat

przyk³adowej aplikacji uk³adu stero-

wania i zasilania wywietlacza VFD

firmy Futaba typu 7-LT-109GN. Uk³ad

U1 (LM5000-3) pe³ni rolê przetworni-

cy zasilaj¹cej VFD. Ze wzglêdu na

niewielkie rozmiary oraz ma³¹ liczbê

elementów zewnêtrznych, uk³ad ten

wietnie nadaje siê do tego rodzaju

aplikacji. Posiada wbudowany stopieñ

wyjciowy mocy, którego obci¹¿eniem

mo¿e byæ transformator. Mo¿na rów-

nie¿ wybraæ jedn¹ z dwóch czêstotli-

woci pracy przetwornicy, pod³¹czaj¹c

lub od³¹czaj¹c wyprowadzenie FS od

potencja³u masy. Charakterystycznym

dla LM5000 jest równie¿ bardzo sze-

roki zakres napiêæ zasilaj¹cych. Mo¿e

on byæ zasilany napiêciem o wartoci

z przedzia³u od 3,1 do 40 V, a mak-

symalna wartoæ prze³¹czanego napiê-

cia to a¿ 80 V. Zastosowana wersja

uk³adu umo¿liwia pracê przetwornicy

z czêstotliwoci¹ 300 lub 700 kHz.

W przyk³adzie aplikacji przetwornica

pracuje z napiêciem wejciowym rów-

nym 5 V. Jest ono jednoczenie wyko-

rzystywane do zasilania mikrokontro-

lera oraz driverów napiêcia wyjcio-

wego typu UDN2981. Uwaga: uk³ad

ten zasilany jest z dwóch napiêæ!

Obci¹¿eniem LM5000 jest transforma-

tor wykonany przy u¿yciu karkasu

i rdzenia pochodz¹cych z oferty firmy

Schuricht. Karkas ma numer katalogo-

wy 334180 (karkas EFD15), a rdzeñ

334160 (rdzeñ do EFD15). Celowo wy-

bra³em rdzeñ, który ³atwo jest kupiæ

i który dostêpny jest w sta³ej ofercie

sprzeda¿y. Równolegle do uzwojenia

pierwotnego transformatora do³¹czone

s¹ diody D1 (dioda Zenera 16 V) oraz

D2 (dioda szybka np. MUR120), których

celem jest ochrona stopnia wyjciowe-

go uk³adu przed przepiêciami. Pêtla

sprzê¿enia zwrotnego do³¹czona jest do

wyjcia napiêcia anodowego za diod¹

Schottky'ego D3 (1N5819). Wartoci re-

zystorów R2 i R3 wp³ywaj¹ bezpored-

nio na wartoæ napiêcia wyjciowego.

W tej aplikacji wynosi ono 22 V. Na-

piêcie to zosta³o dobrane odpowiednio

do typu u¿ytego wywietlacza.

Na karkasie nawiniêto równie¿

uzwojenie podaj¹ce napiêcie ¿arzenia.

Do rodkowego odczepu do³¹czona zo-

sta³a dioda Zenera D4 (BZX C3V9)

z kondensatorem bocznikuj¹cym C12.

Elementy te s³u¿¹ wypracowaniu na-

piêcie odciêcia. Wartoæ napiêcia ¿a-

rzenia zmierzona oscyloskopem na do-

prowadzeniach ¿arzenia wywietlacza

wynosi oko³o 5 V pp . Ma ono kszta³t

zbli¿ony do prostok¹tnego. Jego war-

toæ nie jest kontrolowana przez uk³ad

przetwornicy i nie wp³ywa na pracê

pêtli sprzê¿enia zwrotnego. W zwi¹z-

ku z powy¿szym nale¿y unikaæ zwaræ

w obwodzie ¿arzenia przy pracuj¹cym

uk³adzie zasilania VFD!

Rolê uk³adu sterowania pe³ni mik-

rokontroler AT89S8252 (U2). Pracuje

on z czêstotliwoci¹ taktowania równ¹

4 MHz. Mo¿na u¿yæ rezonatora o in-

nej czêstotliwoci, jednak trzeba siê

liczyæ z koniecznoci¹ wykonania

zmian w aplikacji steruj¹cej. Jako

uk³adów dopasowuj¹cych poziom na-

piêæ TTL do VFD u¿yto UDN2981A

z oferty firmy Allegro-Micro. Port P0

mikrokontrolera steruje prac¹ segmen-

tów (anod), natomiast port P2 u¿ywa-

ny jest do za³¹czania siatek znaków.

Chcia³bym zwróciæ uwagê na fakt, ¿e

na wyjciu uk³adu drivera U4 do³¹-

czona jest drabinka rezystorowa R4 (8

x 100 k

brak objawia siê widmowym wie-

ceniem segmentów s¹siedniego znaku.

P³ytka ewaluacyjna posiada wyprowa-

dzone z³¹cze do programowania mikro-

kontrolera w pracuj¹cym uk³adzie ( in-cir-

cuit ) przystosowane do programatora

AVT515 opisywanego w numerze 9/2003

Elektroniki Praktycznej. Mo¿na w niej

stosowaæ zarówno mikrokontroler z serii

'51, jak i kompatybilny pod wzglêdem

wyprowadzeñ z serii AVR, na przyk³ad

AT90S8515, ATMega8535 itp. Uwaga:

zmiana mikrokontrolera na AVR wyma-

ga wlutowania rezystora w miejsce ele-

mentu C7 oraz usuniêcia zwory JP1.

Program steruj¹cy napisany zosta³ w jê-

zyku C dla mikrokontrolera z rdzeniem

'51. Pos³ugiwa³em siê wersj¹ demonstra-

cyjn¹ kompilatora firmy Raisonance.

). Jest ona odpowiedzialna za

wstêpn¹ polaryzacjê siatek znaków. Jej

Program steruj¹cy

Program zaczyna siê od deklaracji

sta³ych tablic maj¹cych bezporedni

wp³yw na wygl¹d znaków oraz kolej-

noæ ich za³¹czania. Przyjrzyjmy siê

tablicom, które pokazano na list. 1 .

Patterns to deklaracja wzorców zna-

ków umieszczona w obszarze pamiêci

programu mikrokontrolera. Umieszcza j¹

tam kwalifikator code . Typ char infor-

muje kompilator o tym, ¿e pojedynczy

element tablicy ma rozmiar omiu bi-

tów. Zmienna wskazuj¹ca Tpat pokazu-

je poszczególne elementy tablicy.

W dalszej czêci programu jest ona u¿y-

wana jako wskanik pocz¹tku wzorców

wywietlanych znaków, do którego do-

dawany jest offset w celu wyznaczenia

wzorca znaku do pobrania z ROM. Sta-

nem aktywnym, odpowiadaj¹cym za-

wieceniu segmentu, jest wartoæ lo-

giczna 1 na pozycji bitu. Znaki w po-

staci cyfr uwzglêdniaæ musz¹ sposób

do³¹czenia mikrokontrolera do wywiet-

Elektronika Praktyczna 5/2004

P O D Z E S P O £ Y

Rys. 9. Schemat elektryczny sterownika wywietlacza VFD

Elektronika Praktyczna 5/2004

P O D Z E S P O £ Y

List. 1. Zmienne tablicowe zawieraj¹ce kszta³t wywietlanego znaku oraz

kolejnoæ za³¹czenia

//tablica zawieraj¹ca definicje wzorców znaków

char code patterns[11] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F,0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F,

0x6F, 0x00};

//wskanik do elementu tablic (wzorca znaku)

char code * Tpat = &patterns;

//tutaj kolejnoæ za³¹czania cyfr wywietlacza, aktywny (za³¹czaj¹cy)

//jest stan wysoki na wyprowadzeniu portu

char code digits[6] = { 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20 };

//wskanik do tablicy kolejnoci za³¹czeñ

char code *Tdig = &digits;

List. 2. Funkcja obs³uguj¹ca przerwanie Timera 1

//procedura obs³ugi przerwania Timera 1

//wys³anie zmiennej 2-bajtowej do wywietlacza - 1 znak z bufora display

void Out2Vfd(void) interrupt 3

{

char temp;

TH1 = irqfreq; //odwie¿enie zawartoci rejestru timera

temp = *(Tbuff+irqcnt); //pobranie znaku z bufora wywietlacza

P0 = *(Tpat+temp);

//pobranie wzorca cyfry i wyprowadzenie go przez P0

P2 = *(Tdig+irqcnt);

//za³¹czenie cyfry

temp = ontime;

while (temp--);

//pêtla - regulacja czasu za³¹czenia cyfry

P2 = P0 = 0x00;

//wy³¹czenie wszystkich cyfr (pozosta³e

//polecenia tworz¹ czas Tb)

if (++irqcnt > 5) irqcnt = 0; //jeli to koniec cyfr do wywietlenia

//- powrót do pocz¹tku

}

Rys. 10. Schemat dzia³ania funkcji

obs³ugi przerwania

Tablica digits zawiera kolejnoæ za-

³¹czenia poszczególnych cyfr. W tej ap-

likacji znakowi o indeksie 0 odpo-

wiada za³¹czenie pierwszej cyfry z pra-

wej strony wywietlacza. Znak o indek-

sie 5 to pierwsza cyfra z prawej stro-

ny VFD. Kod za³¹czenia o indeksie 7

odpowiada wywietleniu symbolu

strza³ki (patrz zdjêcie wywietlacza Fu-

taba 7-LT-109). £atwo jest odwróciæ

kolejnoæ wywietlania, po prostu

zmieniaj¹c ustawienie elementów

w tablicy digits. Zmienna wskazuj¹c

Tdig podobnie jak poprzednio, s³u¿y

do wyznaczenia kodu steruj¹cego za-

³¹czaniem cyfry na bazie jej numeru.

Dynamiczne sterowanie wywietla-

niem odbywa siê z wykorzystaniem

funkcji obs³ugi przerwania Timera 1.

Pracuje on w trybie omiobitowym

z odwie¿aniem zawartoci rejestru ti-

mera w obs³udze przerwania. Funkcja

obs³ugi przerwania jest bardzo

oszczêdna. Schemat jej dzia³ania

przedstawiono na rys. 10 .

Funkcja obs³ugi przerwania pobiera

znak z bufora w RAM, zmienia na po-

staæ do wywietlenia i umieszcza go

na odpowiedniej pozycji wywietlacza.

Sta³a irqfreq to czêstotliwoæ, z jak¹

wywo³ywane jest przerwanie. Czêstot-

liwoæ ta jest równowa¿na czêstotli-

lacza VFD. Elementy tablicy u³o¿one s¹

w taki sposób, ¿e na pozycji o indeksie

0 umieszczona jest definicja znaku

0, na pozycji 1 definicja znaku 1

i tak dalej. Ostatnim w kolejnoci (in-

deks numer 10) jest kod wygaszenia

wszystkich segmentów znaku.

Rys. 11. Schemat monta¿owy p³ytki drukowanej

Elektronika Praktyczna 5/2004

P O D Z E S P O £ Y

List. 3. Program wykorzystany do testowania sterownika wywietlacza

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

Obs³uga wywietlacza 6 cyfr VFD. Wywietlanie znaków ASCII

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

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 1k

/SMD1206

#pragma SMALL

//do³¹czenie definicji rejestrów mikrokontrolera

#include <reg8252.h>

//sta³e do odwie¿enia zawartoci timera 1

#define irqfreq0xFC

#define ontime 120

#define BLANK 10

R2: 10k

/SMD1206

R4: 8x47k

Uwaga! Drabinka R5 lutowana

pod p³ytk¹, nó¿ka 1 do wyprowa-

dzenia 40 (VCC) mikrokontrolera.

Kondensatory

C1: 100

// wzorce cyfr i liter

char code patterns[11] = {

//0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 wyga

0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x00};

char code *Tpat = &patterns;

//tutaj kolejnoæ za³¹czania

char code digits[6] = { 0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20 };

char code *Tdig = &digits;

//bufor wywietlacza w RAM

char data buffer[8];

char data *Tbuff = &buffer;

//licznik wejæ w obs³ugê przerwania

char data irqcnt = 0;

F/16V

C2...C5, C8: 100nF/SMD1206

C/R7: 100nF/SMD 1206 dla AT89,

100k

/SMD 1206 dla AVR

F/63V

C10: 33

F/50V

C11: 100pF/SMD1206

C12, C13: 10

//procedura obs³ugi przerwania od timera 1

//wys³anie zmiennej 2-bajtowej do wywietlacza - 1 znak z bufora display

void Out2Vfd(void) interrupt 3

{

F/16V

C14, C15: 22pF/SMD1206

Pó³przewodniki

U1: LM5000-3 National Semicon-

ductor

U2: AT89S8252-24PI zaprogramowa-

U3, U4: UDN2981A

D1: BZX C16

D2: MUR120

D3: 1N5819

D4: BZX C3V9

Ró¿ne

VFD1: wywietlacz FUTABA 7-LT-

109GN

Karkas do EFD15, Schuricht numer

kat. 334180

Rdzeñ EFD15, Schuricht numer kat.

334160

Dane do wykonania transformato-

ra:

- Uzw. pierwotne: 20 zw. DNE 0,3

- Uzw. wtórne 1: 50 zw. DNE 0,12

(napiêcie anodowe)

- Uzw. wtórne 2: 2 x 5 zw. DNE 0,3

(napiêcie ¿arzenia)

char temp;

TH1 = irqfreq; //odwie¿enie wartoci rejestru timera 1

temp = *(Tbuff+irqcnt); //pobranie znaku z bufora wywietlacza

P0 = *(Tpat+temp);

//pobranie wzorca cyfry i wyprowadzenie go przez P0

P2 = *(Tdig+irqcnt);

//za³¹czenie cyfry

temp = ontime;

while (temp--);

//pêtla - regulacja czasu za³¹czenia cyfry

P2 = P0 = 0x00;

//wy³¹czenie wszystkich cyfr (pozosta³e

//polecenia tworz¹ czas Tb)

if (++irqcnt > 5) irqcnt = 0; //jeli to koniec cyfr do wywietlenia

//- powrót do pocz¹tku

}

//program g³ówny

void main(void)

{

unsigned int x, D, l;

P0 = P2 = 0; //wygaszenie cyfr, ustalenie wart.pocz. portów procesora

for (x = 0; x<6; x++) buffer[x] = BLANK;

TMOD = 0x10; //timer 1:16-bitowy, ustawiana tylko starsza po³ówka bajtu

TH1 = irqfreq; //wartoæ dla reload

ET1 = 1; //zezwolenie na przerwanie od timera 1

TR1 = 1; //uruchomienie timera 1

EA = 1; //zezwolenie na przyjmowanie przerwañ, za³¹czenie wywietlania

//wywietlanie polega na wstawianiu cyfr do zmiennej tablicowej buffer

//pozycja 0 odpowiada znakowi o najm³odszej wadze (pierwszy z prawej)

//NA PRZYK£AD - implementacja licznika

x = 0;

while (1) {

x++;

D = x;

if (x > 99999) {

l = D/100000;

buffer[5] = l;

//podstawienie do wywietlenia:100000

D = D - 100000*l;

}

if (x > 9999) {

l = D/10000;

buffer[4] = l;

//podstawienie do wywietlenia:10000

woci odwie¿ania wywietlacza. On-

time reguluje czas za³¹czenia. Zmie-

niaj¹c tê wartoæ mo¿na wp³ywaæ na

jasnoæ wiecenia znaku.

Program g³ówny ( list. 3 ) to przyk³ad

aplikacji licznika, którego stan wy-

wietlany jest na VFD. Licznik pracu-

je w pêtli nieskoñczonej, zliczaj¹c ko-

lejne przebiegi pêtli. Po przepe³nieniu

jest zerowany i cykl zaczyna siê od

pocz¹tku. Stan zmiennej licznika pod-

dawany jest konwersji na kod BCD,

a poszczególne wagi dziesiêtne wsta-

wiane s¹ do odpowiednich komórek

bufora wywietlacza. Stan bufora po-

bierany jest przez funkcjê obs³ugi

przerwania i wywietlany na VFD.

Jacek Bogusz

jacek.bogusz@ep.com.pl

D = D - 10000*l;

}

if (x > 999) {

l = D/1000;

buffer[3] = l;

//podstawienie do wywietlenia:1000

D = D - 1000*l;

}

if (x > 99) {

l = D/100;

buffer[2] = l;

//podstawienie do wywietlenia:100

D = D - 100*l;

}

if (x > 9) {

l = D/10;

buffer[1] = l;

//podstawienie do wywietlenia:10

D = D - 10*l;

}

buffer[0] = D; //podstawienie do wywietlenia:1

if (x > 65534) { //czyszczenie wywietlacza, powtórzenie cyklu

for (x = 0; x<6; x++) buffer[x] = BLANK;

x = 0;

}

Elektronika Praktyczna 5/2004

R3: 620

R5: 8x47k

C9: 1

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: