Płytka rozwojowa do testów 14-segmentowego wyświetlacza LCD

Płytka jest bardzo prosta – jej schemat pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat płytki

Omówienie schematu zacznijmy od złączy J2 i J3, widocznych w lewym górnym rogu. Są to złącza goldpin o rastrze 2,54 mm umożliwiające umieszczenie w nich płytki MachXO2 Mega z układem FPGA. Niebieskie liczby obok symboli złączy to numery pinów układu FPGA, do których doprowadzone są oznaczone sygnały. Możemy podzielić je na trzy grupy: 36 sygnałów związanych z wyświetlaczem LCD, 4 sygnały od przycisków oraz 2 sygnały interfejsu UART.

W płytce zastosowano wyświetlacz LCD typu VIM-828-DP13.2-RC-S-LV firmy Varitronix. Ma on 36 elektrod, a każda z nich musi być sterowana czterema różnymi napięciami: 0 V, 1 V, 2 V oraz 3 V. Piny układu FPGA działają zero-jedynkowo, dostarczając napięcie albo 0 V albo 3 V. Napięcia pośrednie możemy wygenerować stosując modulację PWM, a następnie przepuszczając tak wygenerowany sygnał przez filtr RC. Niestety, na każdy pin wyświetlacza potrzebujemy osobnego filtru RC. Z tego powodu na schemacie widzimy 36 rezystorów o rezystancji 4,7 kΩ oraz tyle samo kondensatorów o pojemności 1 nF.

Rysunek 2. Schemat montażowy płytki

W celu komunikacji z komputerem zastosowano konwerter USB/UART typu FT230X produkcji FTDI. Układ ten podłączony jest w najprostszy możliwy sposób, zgodnie z jego dokumentacją. Dzięki temu będzie można sterować układem FPGA poprzez wysyłanie poleceń z dowolnego terminala na komputerze.

Na płytce mamy do dyspozycji cztery przyciski, oznaczone literami A, B, C i D. Nie zastosowano żadnych rezystorów pull-up ani filtrów RC. Należy włączyć rezystory podciągające wbudowane w FPGA MachXO2, a drgania styków – wyeliminować również wewnątrz FPGA (sposób realizacji tego rozwiązania był omawiany w kursie).

Ostatnim elementem jest prosty stabilizator napięcia 1117-3.3, który konwertuje napięcie 5 V z gniazda USB na napięcie 3,3 V, zdatne do zasilania układu FPGA oraz wyświetlacza.

Fotografia 1. Płytka Segment14 zmontowana częściowo

Wszystkie elementy, poza złączami i przyciskami, montowane są w technologii SMT, aby płytkę lutowało się łatwo i szybko. Polecam zamocować wyświetlacz za pomocą podstawek DIL pod układy scalone, aby w razie potrzeby dało się go łatwo wyciągnąć. Zastosowałem podstawki DIL18, po wcześniejszym pocięciu ich na kawałki. Płytkę w trakcie montażu pokazano na fotografii 1, a płytkę uruchomioną prezentuje fotografia 2.

Fotografia 2. Uruchomiona płytka Segment14

Po zmontowaniu płytka powinna od razu działać. Układ FT230X można co prawda skonfigurować programem FT_PROG, lecz nie ma potrzeby zmieniać jego domyślnych ustawień.

Cała dokumentacja montażowa oraz pliki gerber dostępne są do pobrania z serwera EP.

Dominik Bieczyński
leonow32@gmail.com