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Figuras Animadas em Matriz de LED com o HT1632 (MIC020)

Descrevemos neste artigo, baseado em documentação da Holtek (www.holtek.com) um circuito microcontrolado que gera figuras animadas numa matriz de LEDs. Trata-se de configuração ideal para relógios digitais, termômetros, medidores de umidade, instrumentos industriais além de outras, incluindo sugestões para um TCC.

A base deste projeto é o circuito integrado HT1632 da Holtek que consiste num dispositivo excitador de matriz de LEDs com memória mapeada. Nesta aplicação, o circuito sugerido excita seis matrizes de 8 x 8 LEDs para formar uma matriz de 14 x 16 LEDs que é usado para projetar uma pessoa caminhante (o software está disponível no site da Holtek ou na documentação PDF original disponível no site desta revista). O HT1632 tem dois formatos de displays: 24 bits de saída e 16 comuns ou ainda 32 bits de saída e 8 comuns. Este projeto utiliza o formato de configuração de 24 bits de saída e 16 comuns. A figura animada usa 10 posições diferentes de formatos de display para criar o efeito de uma pessoa que caminha. Pressionando a chave serão iniciados diferentes tipos de efeitos com 10 quadros em sucessão que dão a impressão do movimento. Para entender como funciona o circuito partimos das características do HT1632, componente básico deste projeto.

 

Características:

  • Tensão de operação: 2,4 a 5,5 V
  • Dois tipos de display: 32/8 ou 24/16
  • RAM Interna dependendo do modo de display: 64 x 4 ou 96 x 4
  • Controle PWM de 16 níveis para o controle de brilho
  • Oscilador interno RC de 256 kHz.
  • Comunicação serial com a MCU
  • Linhas comuns podem selecionar drivers de dreno-aberto NMOS ou PMOS.

 

 

 

Na figura 1 temos o diagrama de blocos da aplicação.

 

Diagrama de blocos do excitador de matriz de LEDs para a projeção de uma figura animada.
Diagrama de blocos do excitador de matriz de LEDs para a projeção de uma figura animada.

 

O controlador principal é o HT48R10A-1 que controla o LED Driver HT1632. O HT48R10A-1 utiliza um oscilador externo de 4 MHz, enquanto que o HT1632 utiliza o oscilador interno RC em 150 Hz. A interface para os sinais para o LED Driver são as linhas CS, WR e DATA que correspondem às linhas PA0, PA1 e PA2 do HT48R10A-1. Seis painéis de 8 x 8 LEDs formam em conjunto um display de 24 x 16 com duas linhas e três colunas. O HT1632 utiliza o formato de display de 24 bits de saída por 16 comuns. Na figura 2 temos o diagrama da aplicação.

 

Diagrama do Hardware da aplicação.
Diagrama do Hardware da aplicação.

 

O circuito é alimentado por uma tensão contínua de 9 V a qual é reduzida para 5 V utilizando um regulador 7805. Os capacitores C7, C8, C9 e C10 são filtros. O microcontrolador HT1632 utiliza o oscilador interno, ajustado para 150 kHz. O controlador principal utiliza um cristal de 4 MHz. Os componentes C1, C2, C3, R1 e R2 formam o circuito de reset do microcontrolador. Na figura 3 temos a estrutura da matriz de LEDs.

 

 

Circuito da matriz de LEDs de 8 x 8. São utilizadas seis destas matrizes na aplicação.
Circuito da matriz de LEDs de 8 x 8. São utilizadas seis destas matrizes na aplicação.

 

Os pinos para a matriz de 8 x 8 LEDs são indicados na figura 4, onde R representa as linhas e C as colunas.

 

Pinos da matriz de LEDs.
Pinos da matriz de LEDs.

 

Na figura 5 temos a organização das matrizes com a identificação dos Bits e saídas comuns. Observe que as linhas são comandadas pelas saídas COM0 a COM15 e as colunas pelas saídas OUTBIT0 a OUTBIT23.

 

A organização das matrizes.
A organização das matrizes.

 

Pressionando a chave de controle, ocorre uma ação no tipo de movimento da figura animada. A chave é conectada no pino PA.4 do HT48R10A-1. A figura animada parte do lado direito da primeira coluna e devagar caminha continuamente, movimentando-se para a esquerda até desaparecer. Quando isso ocorre, uma nova figura aparece do lado direito e inicia sua caminhada. Esse processo repete-se indefinidamente.

 

Software

Os fluxogramas para a elaboração do software estão disponíveis na documentação original da Holtek. O dispositivo usa 10 posições diferentes da figura caminhante para gerar os movimentos. Para que o efeito seja bom é preciso saber controlar as transições entre as diferentes imagens e sua extinção gradual. Para esta finalidade o controle de brilho, recurso do dispositivo, é utilizado. Consulte os fluxogramas para mais informações.


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