Arbeiten mit LEDs/ RGB

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Die Aufgebaute Schaltung

Beschreibung[Bearbeiten]

Hier wird gezeigt, wie man mit einer RGB LED und einem Microcontroller eine kleine Lichtspielerei machen kann.



Pulsweiten Modulation[Bearbeiten]

Animation der PWM

Man beachte:

Es leuchtet immer nur eine LED, was sowohl die Programmierung erleichtert als auch Stromspitzen vermeidet.

Effekt verstärken[Bearbeiten]

Ich empfehle, über der LED eine Art Diffusor (Papier, zerknüllte Plastikfolie ...) zu befestigen, weil er die Farbmischung gleichmäßiger und damit spektakulärer macht.

Schema[Bearbeiten]

MFrey RGB PIC12F509 Schematic.svg

Wenn die Schaltung mit Batterie laufen soll, sollte der Spannungsregler entfernt werden, weil er die Effizienz stark vermindert. Ein Abblockkondensator ist in diesem Fall auch nicht nötig, (weil Verbindung kurz) und auch nicht zu empfehlen (Leckstrom durch den Kondensator).

Der PIC arbeitet mit Spannungen von 2.0 V bis 5.5 V, eine sinkende Batteriespannung stört den PIC also nicht besonders. Zu bedenken ist aber, dass insbesondere die blaue LED eine relativ hohe Flussspannung hat (=Spannung, die an der LED abfällt). Das hat zur Folge, dass die Farbzusammensetzung vom Ladezustand der Batterie abhängt.

Der PIC12F509 kann problemlos durch einen PIC12F508 ersetzt werden, dafür muss im Quellcode nur 12F509 durch 12F508 ersetzt werden.

Die meisten Drei-Farb-LEDs können direkt angeschlossen werden, da der Controller 25 mA treiben kann. Sollten die verwendeten LEDs einen gemeinsamen Anodenanschluss haben, müssen die Konstanten

#Define Blue  B'001'
#Define Green B'010'
#Define Red   B'100'
#Define Black B'000'

entsprechend angepasst werden. z.B. so:

#Define Blue  B'110'
#Define Green B'101'
#Define Red   B'011'
#Define Black B'111'

Die LEDs sind untereinander vertauschbar. Es spielt also keine Rolle, ob Blau an GP0 ist oder Rot. Orientiere dich daran, wie du es am einfachsten verdrahten/layouten kannst.

GPIO3 lässt sich nur als Eingang verwenden. Mit dem untenstehenden Quellcode holt der angeschlossene Schalter den PIC aus dem Sleepmodus.

GPIO4 kann man auch als Jumper ausführen. Ist dieser Pin auf Highpegel (+5 Volt) läuft nur ein Farbübergang ab. Ist er auf Lowpegel (0 Volt), laufen 3 Farbübergänge ab. Selbstverständlich kann, wer es sich zutraut, dem Pin auch eine andere Funktion geben.

Zu beachten im Schema: GPIO5 ist noch frei. Beispiele, was man damit machen kann:

  • Triggersignal für ein Oszilloskop
  • Jumper für die Geschwindigkeit
  • ...


Widerstände[Bearbeiten]

Die Vorwiderstände der LEDs kann man ganz normal berechnen. Eventuell muss man mit den Widerstandswerten experimentieren, um eine gleichmässige Helligkeit zu erhalten.

Die Wahl der Pullup-Widerstände ist nicht kritisch. Werte zwischen 10 kOhm und 50 kOhm sind sinnvoll. Bei Batteriebetrieb sollte der Pullupwiderstand eher 47 kOhm als 10 kOhm haben.

Struktogramme[Bearbeiten]

Hauptprogramm[Bearbeiten]

RBG Licht Main.svg

PWM[Bearbeiten]

RBG Licht Rampe.svg

Quellcode[Bearbeiten]

;--------------------------------------------------------------------
;
; RGB.asm
;
; Version:    17
; Datum:      24.07.2007
; Controller: PIC12F509-Prozessor mit internem Oszillator
; Licenses:   GPL 3 or any later 
;             GFDL 1.2 or any later
;     
; Funktion:
; Eine 3-Farb-LED wird so angesteuert, so dass der komplette
; RGB-Farbraum abgefahren wird.
;--------------------------------------------------------------------
 
; Assembler-Direktiven
 
                list      P=12F509, r=hex
                include   p12f509.inc
                __CONFIG _WDT_OFF & _MCLRE_OFF & _CP_OFF & _IntRC_OSC
 
#Define Blue  B'001'
#Define Green B'010'
#Define Red   B'100'
#Define Black B'000'
 
;--------------------------------------------------------------------
; MACROS
;--------------------------------------------------------------------
 
movlf   macro const8,var1
            movlw     const8
            movwf     var1
        endm
 
movff   macro var1,var2
            movf      var1,w
            movwf     var2
        endm
 
fade    macro Start,Stopp
            movlf       Start,           b0
            movlf       Stopp,           b1
            Call       FADE0
        endm
 
;--------------------------------------------------------------------
; Variablen
;--------------------------------------------------------------------
 
                cblock     h'10'      
                        c0
                        c1
                        c2
 
                        b1                      ; (=Bitmuster 1)
                        b0                      ; (=Bitmuster 0)
                        ver                     ; Verhaeltnis
                        zu			; (=Zustand -> Entscheid über Startfarbe)
                        zu1			; (=Zustand -> Anzahldurchläufe)
 
                        r0			;Temporäre Zählervariable
                        r1			;Temporäre Zählervariable
        endc
 
;--------------------------------------------------------------------
; Initialisierung
;--------------------------------------------------------------------
                movlf   Black,    GPIO                ; init outputs
 
                movlw   B'01001111'                   ; see Datasheet
                option
 
                movlf   B'00000000',OSCCAL
 
                movlw   B'00011000'                   ;init tris-register
                tris   GPIO
 
;--------------------------------------------------------------------
; Das eigentliche Programm
;--------------------------------------------------------------------
BEGIN   
                movlf   d'1',  zu1			;Ein Durchlauf
 
                btfsc  GPIO,4
                goto   START
 
                movlf   d'3',  zu1			;Alle drei Durchläufe
 
START:
                BTFSC  zu,1				;bei jedem mal drücken eine neue Start Farbe
                goto   Z2
                BTFSC  zu,0
                goto   Z1
 
Z0:             fade    Black,  Green
                fade    Green,  Blue
                fade    Blue,   Red
                fade    Red,    Green
                fade    Green,  Black
 
                movlf   d'1',  zu
                goto   FOOT
 
Z1:             fade    Black,  Blue
                fade    Blue,   Green
                fade    Green,  Red
                fade    Red,    Blue
                fade    Blue,   Black
 
                movlf   d'2',  zu
                goto   FOOT
 
Z2:             fade    Black,  Red
                fade    Red,    Green
                fade    Green,  Blue
                fade    Blue,   Red
                fade    Red,    Black
 
                movlf   d'0',  zu
                goto   FOOT
 
FOOT:           call   BREAK
                decfsz zu1,    f	;mehrere Durchläufe ausführen
                goto   START
 
                btfsc  GPIO,4		;nochmal drei Durchläufe?
                goto   S0
                movlf   d'3',  zu1
                goto   START
 
S0:             btfsc  GPIO,3		;nochmal ein Durchlauf?
                goto   S1
                movlf   d'1',  zu1     
                goto   START
 
S1:             movlf   Black,    GPIO
 
SLP:    sleep                                          ; Wechsel in Sleep Modus
                goto   SLP
 
;--------------------------------------------------------------------
; Unterprogramm fade
;--------------------------------------------------------------------
; Parameter:
;     b0 (=Bitmuster 0) beginnt bei 100% und geht nach   0%
;     b1 (=Bitmuster 1) beginnt bei   0% und geht nach 100%
;
; Wenn das Verhältniss zwischen 0100 0000b  (64d)
;                           und 0111 1111b (127d)
; (also Bit 6 gesetzt) ist, werden mehr durchläufe
; gemacht als sonst. (32 statt 16 durchläufe)
; Damit werden die Mischfarben betont.
 
FADE0:   movlf   d'0',          ver                   ;Verhaeltnis=0
LOP1:           incf   ver,            1              ;Verhaeltnis=Verhaeltnis+1
                btfsc  ver,            6              ;Verhaeltnis Bit 6 gesetzt?
                goto   JA
                movlf   d'16',         r1              ;r1=16
                goto   LOP2
 
JA:             movlf   d'32',         r1              ;r1=32
 
 
 
LOP2:           movff   b0,                     GPIO    ;b0 ausgeben
 
                COMF   ver,            0              ;r0=254-Verhaeltnis
                movwf  r0
 
L1:             DECFSZ r0,                     1              ;r0=r0-1, bis r0=0
                goto   L1
 
                movff   ver,            r0              ;r0=Verhaeltnis
                movff   b1,                     GPIO    ;b1 ausgeben
 
L0:             DECFSZ r0,                     1              ;R0=R0-1, Bis R0=0
                goto   L0
 
                DECFSZ r1,                     1              ;R1=R1-1, Bis R1=0
                goto   LOP2
 
 
                movf   ver,w           ;Bis Verhaeltnis=254
                xorlw  h'FE'
                btfss  STATUS,Z
                goto   LOP1
 
                retlw  h'0'
 
;--------------------------------------------------------------------
; Subprogramm Break
;--------------------------------------------------------------------
; Zeit die vergeht:
;     Rund 500ms
 
BREAK:  movlf     d'5',c2
BL2:    movlf   d'133',c1
BL1:    movlf   d'250',c0
BL0:    DECFSZ c0, f
        goto   BL0
        DECFSZ c1, f
        goto   BL1
        DECFSZ c2, f
        goto   BL2
        retlw  d'0'
;--------------------------------------------------------------------
 
 END
 
;-------------------------------------------------------------------------

Geschrieben für MPASM, case sensitivity enabled, "generate-absolute-code"

zu Beachten[Bearbeiten]

Programmiergerät

Um den Code zu assemblieren, muss man sich von http://www.microchip.com/ die Entwicklungsumgebung MPLAB runter laden.

Um die Software auf den Controller zu bekommen, benötigt man noch ein Programmiergerät. Der Autor hat ein PicKit2 von Microchip verwendet.

Galerie[Bearbeiten]