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작성자 leeky        
작성일 2006/05/02
첨부#1 74hc595.pdf (0KB) (Down:144)
첨부#2 7x23_mini_signboard_asy.gif (0KB) (Down:26)
ㆍ추천: 3  ㆍ조회: 1365   
  74HC595를 사용한 소형 8x24 LED 전광판의 제어

이번에는 MEGA8-16PI DIP 패키지 MPU를 사용하여 8 도트 x 24 도트의 LED 전광판을 제작해 보겟습니다.
IXBOARD는 국산 캐릭터 Mashimaro를 이용한 7x23 도트의 12V 차량용 미니 전광판입니다.
IXBOARD는 74HC595를 3개 사용하고 있으나, 6개를 사용하면 8 x 48 도트로 영문폰트 8자 까지 표시가 가능합니다.
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클럭은 INT RC(내부 발진)를 선택하고, 휴즈세팅에서 8MHz를 사용합니다, JTAG 및 ISP 콘넥터 회로는 편의상 생략하였습니다. 입력 스위치 S1 ~ S5는 MODE, FUNC, INC, DEC, ENTER 입니다. (IXBOARD는 INC, DEC, ENTER 만 사용하고 있습니다.) LED는 74HC595D를 사용하여 meag8에서 표시신호를 반전없이 시프트하여 직렬로 전송하면, 74HC595D에서 병렬로 변환된 24개의 전원출력(source output)이 C1 ~ C24로 ANODE 24개를 동시에 구동합니다. 시프트 직후에 MEGA8의 PB 포트는 흡인출력(sink output)으로 L1 ~ L8로 CATHODE 8개를 순서대로 구동합니다. Source Output는 Port의 출력을 High로 하여 +전압을 연결된 회로에 공급하는 상태를 말합니다. Sink Output는 Port의 출력을 Low로 하여 -전압을 연결된 회로에 공급하는 상태를 말합니다.
.
■ MEGA8-16PI는 SDIP 패키지 28핀으로 만능기판에 제작하기 편리한 칩입니다.
(MEGA8-16AI 혹은 MEGA88-20AI SMD 패키지와 TQFP2DIP32 변환기판을 사용하여 조립할 수도 있습니다.)
  
■ 다음은 Mega8-16PI를 사용한 8 x 24 도트 소형 전광판의 회로도 입니다. 
  
.
신호의 흐름은 다음과 같습니다.
전원입력 : +9 ~ 16V ---> 78M09 ---> 78M05 ---> 5V 정전압 출력
점등신호 : PC0 ---> 74HC595 #1 ~ 74HC595 #3 ---> LED ANODE 콤몽
(우측으로 일렬로 24번 시프트하여 HIGH 신호를 출력하여 C1 ~ C24의 LED를 동시에 제어)
시차점등 신호 : PB0~7 ---> LED CATHODE 콤몽 (L1 ~ L8의 8줄을 시차신호로 제어)
.
MPU 기판과 연결하는 콘넥터는 10핀 리본케이블을 사용하며, 콘넥터의 신호배열은 다음과 같습니다.
1. VCC (+5V 전원)
2. SDIN (표시 시프트 데이터 입력)
3. SCLK (표시 시프트 클럭 입력)
4. LATCH (표시 데이터 래치 입력)
5. /OE (표시출력 금지/허가)
6. SHIFT ADRS 0 (D0 =1)
7. SHIFT ADRS 1 (D1 =2)
8. SHIFT ADRS 2 (D2 =4)
9. SHIFT ADRS 3 (D3 =8)
10. GND (접지)
.
74HC595D의 내부의 기능은 다음과 같습니다, 8개의 출력을 갖는 시프트 레지스터이며, 출력전류는 7mA/max 입니다.
 

24비트 시프트 신호의 흐름은 다음과 같습니다.
(표시용 24 비트 데이터는 점등 =1, 소등 =0 으로 PD0 에서 출력)
PC0 =SDI (표시 데이터 비트) ---> _----------------------------------------------------_____ (24 비트 데이터)
PC1 =LAT (표시 출력 래치)  ---> ------------------------------------------------------_---- (25번째 펄스)
PC2 =SCK (표시 시프트 클럭)---> __-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_-_____ (24개의 펄스)
PC3 =/OE (표시 허용 / 금지) ---> ___________________________________________________ (항상 LOW)
.
MEGA8 MPU의 PORT 제어 기능은 다음과 같습니다.
PC0 ---> HC595의 SDI (표시용 바이트 데이터를 1비트씩 모두 3 바이트를 시프트 : 40us 마다 1비트씩 시프트)
PC1 ---> HC595의 LAT (시프된 24 비트의 데이터의 래치신호를 출력함 -_-를 1번 출력 :
             960us(24 도트용) ~ 1920us(48 도트용) 마다 1개의 LOW 펄스를 출력 (-------_- 상승 모서리만 유효).
PC2 ---> HC595의 SCK (표시용 데이터의 시프트 클럭 _-_ 를 24개 출력 : 20us 타이머로 40us의 HIGH 펄스를 발생)
             혹은 0.5~1us 펄스로 24비트 시프트를 빠르게 처리하고, 남는 시간은 다른 배경임무(Background) 처리를 해도 무방함.
PC3 ---> HC595의 /OE (항상 LOW로 고정해도 되며, 전체 표시를 깜빡일 때, 혹은 밝기 조절용으로 사용함)
PC4 ---> 24C16의 SDA (16K 비트 SPI EEROM의 직렬 데이터)  
PC5 ---> 24C16의 SCK (16K 비트 SPI EEROM의 시프트 클럭)
※ 24C16은 SPI 인터페이스 방식의 8핀 EEPROM으로 메세지 저장용 (2048개의 ASCII 문자를 저장)
※ RS232C나 USB 전송방식이면, 표시문자 저장용 EEPROM의 생략이 가능. (혹은 한글폰트 저장용으로 사용 가능)
.
960us ~ 1ms 마다 1줄씩 점등하면 표시 주파수는 약 120 Hz. (24 도트 x 8 줄은 1ms x 8 =8ms = 약 120 Hz @40us 클럭)  
1920us ~ 2ms 마다 1줄씩 점등하면 표시 주파수는 약 60 Hz. (48 도트 x 8 줄은 2ms x 8 =16ms = 약 60 Hz @40us 클럭)
.
1/8 Duty로 1ms 마다 시차점등(Dynamic Display)하는 흡인신호(Sync Signal)의 펄스파형은 다음과 같습니다.
출력 ---> LED 연결 (24개의 줄콤몽)  81234567812345678123456781234567812345678123456781 <- LINE 번호
PB0 ---> LED L1 (1번째 줄의 콤몽)  -_-------_-------_-------_-------_-------_-------
PB1 ---> LED L2 (2번째 줄의 콤몽)  --_-------_-------_-------_-------_-------_------
PB2 ---> LED L3 (3번째 줄의 콤몽)  ---_-------_-------_-------_-------_-------_-----
PB3 ---> LED L4 (4번째 줄의 콤몽)  ----_-------_-------_-------_-------_-------_----
PB4 ---> LED L5 (5번째 줄의 콤몽)  -----_-------_-------_-------_-------_-------_---
PB5 ---> LED L6 (6번째 줄의 콤몽)  ------_-------_-------_-------_-------_-------_--
PB6 ---> LED L7 (7번째 줄의 콤몽)  -------_-------_-------_-------_-------_-------_-
PB7 ---> LED L8 (8번째 줄의 콤몽)  --------_-------_-------_-------_-------_-------_
※ U1의 PB7과 U7의 QH는 7 x 23 크기에서는 사용안함.
.
PD0 ---> /RXD (직렬통신 수신) <--- USB나 RS232C를 인터페이스하여 표시할 데이터를 PC에서 수신.
PD1 ---> /TXD (직렬통신 송신) <--- USB나 RS232C를 인터페이스하여 현재 저장된 데이터를 PC에 송신.
PD2 ---> /INT0 (이 신호를 리셋 직후에 일정시간 이상 인가하면, DOWNLOADER를 작동하여 펌웨어 업그레이드)
.
PD3 ---> SW1 (MODE) 전광판의 표시 방법을 선택 (좌로 이동, 우로 이동, 위로 이동, 아래로 이동, 반전, 출현, 소멸, 점멸,,)
PD4 ---> SW2 (FUNC) 전광판의 기능을 선택 (페이지 선택, 표시문자 입력, 표시시간, 휴지시간, 이동시간, 표시방법의 설정 )
PD5 ---> SW3 (INC) 선택된 기능의 하위 매뉴의 선택사항의 다음으로 이동 (혹은 표시할 다음 문자를 선택)
PD6 ---> SW4 (DEC) 선택된 기능의 하위 매뉴의 선택사항의 이전으로 이동 (혹은 표시할 이전 문자를 선택)
PD7 ---> SW5 (ENTER) 선택된 기능을 메모리에 입력 (LED 전광판에 나타난 문자 저장후, 계속입력 가능)
.
※ 입력된 페이지의 표시모드는 FUNC을 한번 누르면 직전에 입력된 페이지를 보여주며,
   이때 INC를 누르면 다음 페이지, DEC를 누르면 이전 페이지를 보여 줍니다.
   표시문자의 입력은 선택한 페이지에서 ENTER를 누르면 페이지 편집모드로 들어가며,
   선택된 페이지의 문자를 모두 보여주며, 첫번째 글자 위치가 편집상태로 깜빡입니다.
.
   INC, DEC를 누르면 편집위치의 문자가 바뀌고, 계속 누르는 대로 다른 문자가 나타납니다.
   표시하려는 문자가 나타나면 ENTER를 눌러서 선택된 문자를 페이지에 입력합니다.
   계속해서 문자를 고르고 ENTER로 입력하면, 현재의 페이지를 넘어 다음 페이지 까지 계속 입력이 가능합니다.
   입력문자로 메모리를 모두 사용하게 되면, 입력된 문자가 바꾸지 않고 입력이 안됩니다.
.
   더 이상 입력할 문자가 없으면, 다시 FUNC을 누르면  표시시간, 휴지시간, 이동시간, 표시방법의 순으로 매뉴가 나타나며,
   FUNC으로 다음의 매뉴를 선택하고, ENTER로 들어가서 INC, DEC로 적당한 표시방식을 결정하고, ENTER를 누르면,
   선택된 페이지의 표시모드를 매모리에 기억시킵니다. ENTER만 계속 누르면 먼저 상태가 그대로 기억됩니다.
  (IXBOARD는 마지막 ENTER로 더 이상 아무 키도 누르지 않으면, 5초 후에는 표시모드로 돌아 갑니다)
.
  MODE는 전체 페이지의 표시모드를 좌로 이동, 우로 이동, 위로 이동, 아래로 이동, 반전, 출현, 소멸, 점멸등의 효과를 주는  작동시의 표시모드를 설정하는 기능이며, MODE를 눌러서 표시 MODE를 선택하고 ENTER를 누르면 표시 MODE가 설정됩니다.  이후에 전원을 껏다가 켜도 표시 MODE는 기억되어 설정된 이동방식으로 표시를 하게 됩니다.
.
■ 첨부 자료는 74HC595D의 부품 데이터입니다.
(8x48 도트 미니 전광판 키트의 개발이 끝나는 대로, 펌웨어 파일을 올릴 것입니다)  
.
■  MEGA8-8AI를 사용한 7 x 23 청색 전광판. (1608 SIZE의 SMD LED를 사용)
 

■ 다음 사진은 LEDshop™ 에서 개발중인 16x64 LED 전광판의 제작 예입니다.
 
 
※  이 기판의 구동은 16 비트 정전류 출력 시프트 레지스터 LD71D0016 X 4개와
P-CH DUAL FET X 8개를 사용하고 있습니다. (Single FET로는 16개)
16 x 64 기판을 2개 직렬로 사용하면, 16 x 128 도트로 상용 전광판의 크기로 만들 수도 있습니다.
16 x 128 크기는 16x16 폰트로는 16자x1줄, 5x7 폰트로는 20자x2줄에 해당합니다.
.
LD71D0016는 LED 표시장치용 LED 구동/ 제어 IC 이며,
구동 기반인 정전류 방식을 통해 External resistor로 전류 (IOUT = 5 ~ 90mA)의 조절이 가능하다.
LD71D0016는 16 비트 시프트 레지스터, 래치, 16개의 정전류 출력회로(OUT0 ~ OUT15)로 되어 있다.  
LD71D0016DMS Serial로 입력되는 1비트의 데이터를 16개의 Parallel로 전환하여 출력한다.  
최대 데이터 전송 속도 25MHz는, 많은 데이터 전송이 필요한 LED 표시장치에서 유용하다.
.
LED 전용 구동 IC인 LD71D0016의 내부 기능 (기본은 시프트 레지스터이나 출력은 큰 차이가 있다)
  

※  LD71D0016은 74HC595와 내부의 로직은 같으나,  74HC595는 출력이 8개, LD71D0016은 16개 이며, 74HC595는 출력전류가 6mA 이므로 직렬저항이 필요 없으나, LD71D0016은 REXT 1개로 16개의 출력전류를 90mA 까지 제어한다. 또한 1/16 Duty 이상의 시차표시(Dynamic Display)에서는, LED 정격인 20mA 이상의 전류가 필요하므로, REXT에는 가변저항을 연결하여 1구역(가로 16개 x 세로16개)의 LED 밝기를 조절하고 있습니다.
.
이 전광판 기판은 3mm 원형 LED나 TOP LED, SMD 3216, 혹은 SMD 1608 의 LED를 모두 사용할 수 있습니다.
(또한, LED의 색상은 매우 다양하여, 적색(R), 황색(Y), 황녹색(YG), 녹색(G), 청색(B), 백색(W) 중에서 선택이 가능합니다.)
.   
적색(R) : 가장 오래된 색으로 값이 가장 싸고, 매우 흔하다.
황색(Y) : 유럽에서 인기가 있는 색이며, 저가격으로 품위있는 색상이다.
황녹색(YG) : 고전적인 녹색이며 편안한 느낌을 주는 색상이며, 적색과 가격이 같다.
녹색(G) : 새로 개발된 색상이며, 신호등 및 풀컬러 전광판에서 사용한다. 단색으로는 가장 가격이 비싸다.
청색(B) : 환상적이며 강렬한 색상으로 비교적 값이 비싼 제품이다. (특허를 침해한 일부 복제품은 가격이 싸다)
백색(W) : 형광물질을 사용한 제품으로 단색이 아님, 밝기/비용 성능이 우수, 최근에 인기가 있는 색상이다.
.
■ 이 키트는 LEDshop™ 에서 현재 소프트웨어를 개발 중이며, 소프트웨어 개발이 완료되면 5월 신상품으로 출시할 예정입니다. 16 x 64  도트 및 16 x 128 도트 LED 전광판의 판매에 대한 문의는, LEDshop™ 으로 문의해 주시기 바랍니다.
.
■ 이 자료의 무단 복제 및 배포를 금합니다.
AVRTOOLS™

   
이름아이콘 avrtools
2006-05-04 00:23
 이 프로젝트에 대한 의견이 있으시면 여기에 리플을 달아 주세요 !!!
   
이름아이콘 신원희
2006-05-09 16:10
 와~~ 멋집니다.
   
이름아이콘 오성준
2006-08-06 23:08
 이거인터넷에서팔던데..혹시이분이만드셔서파시는거??
   
 
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