Анимейшн бүхий DIY автомашины эргэх дохио: 7 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Сүүлийн үед хөдөлгөөнт индикаторын урд болон хойд LED загварууд нь автомашины үйлдвэрлэлд жишиг болжээ. Эдгээр LED гэрэл нь ихэвчлэн автомашин үйлдвэрлэгчдийн барааны тэмдгийг төлөөлдөг бөгөөд харааны гоо зүйд ашиглагддаг. Хөдөлгөөнт дүрс нь янз бүрийн гүйдлийн загвартай байж болох бөгөөд хэд хэдэн салангид IC ашиглан MCU ашиглахгүйгээр хэрэгжүүлэх боломжтой.

Ийм дизайны гол шаардлагууд нь: хэвийн ажиллаж байх үед давтагдах гүйцэтгэл, бүх LED -ийг асаах сонголт, бага эрчим хүчний хэрэглээ, эвдрэлийн үед ашигласан LDO зохицуулагчийг идэвхгүй болгох, LED драйверийг асаахаас өмнө ачаалах гэх мэт. нэг үйлдвэрлэгчээс нөгөө үйлдвэрлэгч рүү. Түүгээр ч зогсохгүй автомашины хэрэглээний хувьд TSSOP IC -ийг QFN IC -тэй харьцуулахад бат бөх чанараараа давуу эрх олгодог тул эдгээр нь ялангуяа хатуу ширүүн орчинд гагнуурын ядрах асуудалд өртөмтгий байдаг. Аз болоход энэхүү автомашины хэрэглээний хувьд Dialog Semiconductor нь QFN болон TSSOP багцад ашиглах боломжтой тохиромжтой CMIC буюу SLG46620 -ийг хангаж өгдөг.

Хөдөлгөөнт индикаторын LED загварт тавигдах бүх шаардлагыг одоогоор автомашины үйлдвэрлэлд салангид IC ашиглан хангаж байна. Гэсэн хэдий ч CMIC -ийн уян хатан байдлын түвшин нь хосгүй бөгөөд тоног төхөөрөмжийн дизайнд ямар ч өөрчлөлт оруулахгүйгээр хэд хэдэн үйлдвэрлэгчдийн янз бүрийн шаардлагыг хялбархан хангаж чаддаг. Үүнээс гадна ПХБ -ийн ул мөрийг мэдэгдэхүйц бууруулж, зардлыг хэмнэдэг.

Энэхүү гарын авлагад SLG46620 -ийг ашиглан янз бүрийн хөдөлгөөнт индикаторын гэрлийн загварыг олж авах нарийвчилсан тайлбарыг өгсөн болно.

Доороос бид хөдөлгөөнт дүрс бүхий автомашины эргэх дохиог бий болгохын тулд уг шийдлийг хэрхэн програмчилсан болохыг ойлгох алхмуудыг тайлбарласан болно. Гэсэн хэдий ч хэрэв та програмчлалын үр дүнг авахыг хүсч байвал GreenPAK програмыг татаж аваад аль хэдийн дууссан GreenPAK дизайны файлыг үзнэ үү. GreenPAK Development Kit -ийг компьютер дээрээ залгаж, анимацтай автомашины эргэх дохио үүсгэх програмыг дарна уу.

Алхам 1: Аж үйлдвэрийн үнэ цэнэ

Энэхүү зааварчилгаанд үзүүлсэн эргэх дохионы загварыг одоогоор автомашины үйлдвэрлэлд хэд хэдэн салангид IC ашиглан автомашины индикаторын LED загварын дарааллыг хянах зорилгоор хэрэгжүүлж байна. Сонгосон CMIC SLG46620 нь одоогийн үйлдвэрлэлийн загварт дор хаяж дараах бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг орлох болно.

● 1 дугаар 555 таймер IC (жишээ нь TLC555QDRQ1)

● 1 тоот Жонсон тоолуур (жишээ нь CD4017)

● 2 дугаартай D хэлбэрийн эерэг ирмэгээр өдөөгдсөн Flip-Flop (жишээ нь 74HC74)

● 1 Үгүй OR хаалга (жишээ нь CAHCT1G32)

● Хэд хэдэн идэвхгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүд, тухайлбал индуктор, конденсатор, резистор гэх мэт.

Хүснэгт 1 -д өнөөгийн үйлдвэрлэлийн шийдэлтэй харьцуулахад Dialog CMIC сонгосон гэрлийн дараалсан эргэх дохионы загварыг ашиглан олж авсан зардлын давуу талыг харуулав.

Сонгосон CMIC SLG46620 нь 0.50 доллараас бага үнэтэй тул LED хяналтын хэлхээний нийт өртөг мэдэгдэхүйц буурдаг. Үүнээс гадна ПХБ -ийн ул мөрийг харьцангуй харьцангуй бууруулж чадсан байна.

Алхам 2: Системийн дизайн

Зураг 1 -т анхны санал болгож буй схемийн диаграммыг үзүүлэв. Схемийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд LDO хүчдэлийн зохицуулагч, автомашины LED драйвер, CMIC SLG46620, логик түвшний 11 MOSFET, 10 LED орно. LDO хүчдэлийн зохицуулагч нь CMIC -ийг зохих хүчдэлээр хангаж, хэрэв батерейны хүчдэл тодорхой түвшнээс буурвал CMIC -ийг PG (Power Good) зүүгээр дахин тохируулна. LED драйвераар илрүүлсэн аливаа алдааны үед LDO хүчдэлийн зохицуулагч идэвхгүй болно. SLG46620 CMIC нь дижитал дохиог үүсгэж, LED-ийг 1-10 гэсэн тэмдэглэгээг MOSFET-ээр дамжуулдаг. Нэмж дурдахад сонгосон CMIC нь нэг сувгийн драйверийг идэвхжүүлэх дохиог өгдөг бөгөөд энэ нь MOSFET Q1 -ийг тогтмол гүйдлийн горимд ажиллаж буй драйверийг ачаалахад хүргэдэг.

Зураг 2 -т үзүүлсэн шиг олон сувгийн драйвер ашигласан тохиолдолд энэ схемийн хувилбар бас боломжтой. Энэ сонголтод нэг сувгийн драйвертай харьцуулахад суваг бүрийн гүйдлийн гүйдэл буурдаг.

Алхам 3: GreenPak дизайн

LED уян хатан индикаторын зорилгод хүрэх хамгийн тохиромжтой арга бол Finite State Machine (FSM) ойлголтыг ашиглах явдал юм. Dialog хагас дамжуулагч нь суурилуулсан бичил уурхайн блок агуулсан хэд хэдэн CMIC-ийг хангадаг. Гэсэн хэдий ч харамсалтай нь эдгээр бүх CMIC -ийг QFN багцад ашиглах боломжтой бөгөөд хатуу ширүүн орчинд ашиглахыг зөвлөдөггүй. Тиймээс SLG46620 -ийг сонгосон бөгөөд үүнийг QFN болон TSSOP савлагаанд аль алинд нь авах боломжтой.

Гурван өөр LED анимацийн гурван жишээг үзүүлэв. Эхний хоёр жишээний хувьд бид нэг сувагны драйверийг Зураг 1 -д үзүүлсэн шиг авч үздэг. Гурав дахь жишээний хувьд 2 -р зурагт үзүүлсэн шиг олон сувгийн драйверууд байдаг бөгөөд суваг тус бүрийг тусдаа LED хөтлөхөд ашигладаг гэж үздэг. Үүнтэй ижил ойлголтыг ашиглан бусад загварыг олж авч болно.

Эхний жишээ дизайнд 1-10 хүртэлх LED-ийг Зураг 3-т үзүүлсэн шиг тодорхой програмчлагдах хугацаа дууссаны дараа ээлж дараалан асаадаг.

Хоёрдахь жишээ дизайн дээр 2 LED -ийг Зураг 4 -т үзүүлсний дагуу дарааллаар нэмж оруулав.

Зураг 5 -т санал болгож буй гурав дахь дизайны өөр LED -ийг загвар дээр хэрхэн дараалан нэмж байгааг дүрсэлсэн болно.

SLG46620-д суулгагдсан бичил уурхайн блок байхгүй тул Finite State Moore машиныг тоолуур, DFF ба LUT гэх блокуудыг ашиглан боловсруулсан болно. Гурван жишээг хүснэгт 2 ашиглан 16 мужийн Мур машиныг боловсруулсан болно. Хүснэгт 2 -т одоогийн болон дараагийн төлөвийн бүх битүүдийг өгсөн болно. Нэмж дурдахад бүх гаралтын дохионы битүүдийг өгдөг. Хүснэгт 2 -аас дараагийн төлөвийн тэгшитгэл ба бүх гаралтыг одоогийн төлөвийн битээр үнэлнэ.

4 битийн Мур машиныг хөгжүүлэх үндсэн цөм нь 4 DFF блок юм. DFF блок бүр нь дөрвөн битийн нэг хэсгийг илэрхийлдэг: ABCD. Үзүүлэлтийн дохио өндөр байх үед (асаалттай индикаторын унтраалгад харгалзах) цагны импульс бүрт нэг төлөвөөс нөгөө рүү шилжих шаардлагатай бөгөөд ингэснээр өөр өөр LED загварыг бий болгодог. Нөгөө талаас, заагч дохио бага байх үед дизайны жишээ бүрт бүх LED -ийг асаасан суурин загвар нь зорилго юм.

Зураг 3-т жишээ болгон боловсруулсан 4 битийн (ABCD) Мур машины ажиллагааг харуулав. Ийм FSM -ийг хөгжүүлэх үндсэн санаа бол дараагийн төлөвийн бит, идэвхжүүлэх дохио, гаралтын зүү дохио тус бүрийг (LED -д зориулагдсан) өнөөгийн байдлаар илэрхийлэх явдал юм. Энд LUTs хувь нэмэр оруулдаг. Одоогийн бүх 4 битийг өөр өөр LUT -үүдэд өгдөг бөгөөд үндсэн импульсийн ирмэг дээр дараагийн төлөвт шаардлагатай дохиог өгдөг. Цагийн импульсийн хувьд тоолуурыг тохирох хугацаатай импульсийн галт тэргээр хангахаар тохируулсан болно.

Жишээ бүрийн хувьд K-Maps-аас авсан дараах тэгшитгэлийг ашиглан дараагийн төлөвийн бит бүрийг одоогийн төлөвөөр нь үнэлнэ.

A = D '(C' + C (A B) ') & IND + IND'

B = C 'D + C D' (A B) '& IND + IND'

C = B 'C D + B (C' + A 'D') & IND + IND '

D = A B ' + A' B C D + A B C '& IND + IND'

энд IND нь заагч дохиог илэрхийлнэ.

Гурван жишээ тус бүрийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг доор өгөв.

Алхам 4: Дизайн жишээ 1

1 -р жишээний идэвхжүүлэх дохио ба LED жолоодлогын дохионы тэгшитгэлийг 1 -р зурагт үзүүлсэн схемийг ашиглан LED бүрийг дараалан асаана.

En = A + A 'B (C + D)

DO1 = A 'B C' D

DO2 = A 'B C D'

DO3 = A 'B C D

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = A B 'C' D

DO6 = A B 'C D'

DO7 = A B 'C D

DO8 = A B C 'D'

DO9 = A B C 'D

DO10 = A B C

Зураг 7-д 1-р жишээний Matrix-0 GreenPAK загварыг үзүүлэв. 4 битийн Мур машиныг хөгжүүлэхэд 4 DFF ашигладаг. Дахин тохируулах сонголттой DFF-ийг (Матриц-0-ээс 3, Матриц-1-ээс 1) сонгосон бөгөөд ингэснээр Мур машиныг тохируулахад хялбар болно. 72 мС -ийн тохиромжтой хугацаатай тоолуурыг үе бүрийн дараа машины төлөв байдлыг өөрчлөхөөр тохируулсан болно. Тохирох тохиргоотой LUTs нь DFF-ийн оролт, драйверийг идэвхжүүлэх дохио (En), гаралтын зүү: DO1-DO10-ийн функцийг олж авахад ашиглагддаг.

Зураг 8 -т үзүүлсэн матрицад GreenPAK -ийн үлдсэн нөөцийг өмнө нь тайлбарласан аргачлалыг ашиглан дизайныг дуусгахад ашигладаг. Тодорхой болгохын тулд тоонуудыг зохих ёсоор тэмдэглэсэн болно.

Алхам 5: Дизайн жишээ 2

2 -р жишээнд идэвхжүүлэх дохио ба LED жолоодлогын дохионы тэгшитгэлийг доорх зурагт үзүүлсэн схемийг ашиглан хоёр LED дараалсан байдлаар нэмж оруулав.

En = D '(A' B C + A B 'C' + A B 'C + A B) + A B C

DO1 = 0

DO2 = A 'B C D'

DO3 = 0

DO4 = A B 'C' D '

DO5 = 0

DO6 = A B 'C D'

DO7 = 0

DO8 = A B C 'D'

DO9 = 0

DO10 = A B C

Зураг 9 ба Зураг 10-д 2-р жишээний Matrix-0 & 1 GreenPAK загваруудыг үзүүлэв. Үндсэн загвар нь 1 -р жишээ загвартай төстэй. Үүнтэй харьцуулахад гол ялгаа нь Driver Enable (En) функц бөгөөд энэ загварт татагдсан DO1, DO3, DO5, DO7, DO10 -ийн холболт байхгүй байна.

Алхам 6: Дизайн жишээ 3

3 -р жишээний идэвхжүүлэх дохио ба LED жолоодлогын дохионы тэгшитгэлийг 2 -р зурагт үзүүлсэн схемийг ашиглан ээлжлэн LED дараалсан нэмэлт загварыг үүсгэсэн болно.

En1 = (A 'B C' + A B 'C' + B C) D

En2 = (A B 'C + A B) D

DO1 = D (A+B)

DO2 = A B C D

DO3 = D (A+ C B)

DO4 = A B C D

DO5 = D A

DO6 = A B C D

DO7 = D A (C 'B + C)

DO8 = A B C D

DO9 = D A B

DO10 = A B C D

Зураг 11 ба Зураг 12-т 3-р жишээний Matrix-0 & 1 GreenPAK загваруудыг үзүүлэв. Энэхүү загварт 1 ба 2 -р драйверуудын драйверийг идэвхжүүлэх хоёр тусдаа дохио (En1 & En2) байдаг. Үүнээс гадна гаралтын тээглүүрүүд нь зохих ёсоор тохируулсан LUT -ийн гаралттай холбогддог.

Жишээ 1, 2, 3 -р жишээний GreenPAK дизайны хэсгийг дуусгав.

Алхам 7: Туршилтын үр дүн

1 -р жишээ, 2 -р жишээ, 3 -р загваруудын загварыг турших тохиромжтой арга бол туршилт, харааны хяналт юм. Схем тус бүрийн цаг хугацааны зан үйлийг логик анализатор ашиглан дүн шинжилгээ хийж, үр дүнг энэ хэсэгт харуулав.

13 -р зурагт индикаторыг асаах бүрт (IND = 1) жишээ 1 -ийн янз бүрийн гаралтын дохионы түр зуурын зан төлөвийг харуулав. DO1-DO5 гаралтын тээглүүрийн дохио нь 2-р хүснэгтийн дагуу тогтоосон хугацаа дууссаны дараа дараалан асдаг болохыг ажиглаж болно. Драйверийг идэвхжүүлэх (En) дохио нь DO1-DO10 дохионуудын аль нэгийг асааж, унтраасан үед асдаг. Хөдөлгөөнт хөдөлгөөн хийх явцад заагч дохио буурах бүрт (IND = 0) En ба DO10 дохио асаж логик өндөр хэвээр үлддэг. Товчхондоо, үр дүн нь шаардлагыг хангаж, 1 -р жишээний онолын саналыг баталгаажуулсан болно.

Зураг 14 -т, жишээ 2 -ийн өөр гаралтын дохионы цагийн диаграммыг заагч дохиог асаасан (IND = 1) дүрсэлсэн болно. DO1-DO5 гаралтын тээглүүрийн дохиог Хүснэгт 2-т заасны дагуу хэсэг хугацааны дараа ээлжлэн ээлжлэн асааж байгаа нь ажиглагдаж байна. дараалан. DO6-DO10-ийн ижил хэв маягийг бас ажиглаж байна (анализаторын оролтын тоо хязгаарлагдмал байгаа тул зураг дээр харуулаагүй болно). DO1-DO10 дохионуудын аль нэгийг асаахад драйверийг идэвхжүүлэх (En) дохио бас асдаг бөгөөд өөрөөр бол унтарна. Хөдөлгөөнт хөдөлгөөний туршид индикаторын дохио буурах бүрт (IND = 0), En ба DO10 дохио асаж логик өндөр хэвээр байна. Үр дүн нь 2 -р жишээний шаардлага, онолын санааг яг хангаж байна.

Зураг 15 -т жишээ 3 -ийн янз бүрийн гаралтын дохионуудын цагийн диаграммыг харуулав. DO1-DO7 гаралтын тээглүүрийн дохио 2-р хүснэгтэд үзүүлсэн шиг асдаг болохыг ажиглаж болно. Түүнчлэн DO9 зүү нь 2-р хүснэгтийн дагуу ажилладаг (зураг дээр харуулаагүй болно). DO2, DO4, DO6, DO8, DO10 зүү бага хэвээр байна. DO1, DO3, DO5 -аас дохио асах бүрт En1 нь логикийг өндөр болгож, DO7 ба DO9 -ээс дохио ирэх бүрт En2 логикийг өндөр болгоно. Хөдөлгөөнт хөдөлгөөний туршид индикаторын дохио бага байх тусам (IND = 0) бүх гаралтын дохио: En1, En2 ба DO1-DO10 асаж логик өндөр хэвээр байна. Тиймээс үр дүн нь 3 -р жишээнд заасан шаардлага, онолын саналд нийцсэн гэж дүгнэж болно.

Дүгнэлт

Хөдөлгөөнт дүрс бүхий автомашины эргэх дохионы янз бүрийн схемүүдийн дэлгэрэнгүй тайлбарыг танилцуулсан болно. Энэ програмыг ашиглахад тохиромжтой Dialog CMIC SLG46620 -ийг сонгосон бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн хатуу ширүүн орчинд ашиглахад тохиромжтой TSSOP багцад байдаг. Уян хатан дараалсан LED анимацийн загварыг хөгжүүлэхийн тулд нэг ба олон сувгийн автомашины драйверуудыг ашигладаг хоёр үндсэн схемийг танилцуулж байна. Хүссэн анимацийг үүсгэхийн тулд зохих Finite State Moore Machine загварыг боловсруулсан болно. Боловсруулсан загварыг баталгаажуулахын тулд тохиромжтой туршилтыг явуулсан болно. Боловсруулсан загваруудын функциональ байдал нь онолын дизайнтай нийцэж байгаа нь тогтоогдсон.