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AVR单片机实现FFT

32x16 LED Matrix

Die LED Matrix hat an sich nichts mit der eigentlichen FFT Software zu tun, sondern die Schaltung ist ein reines Display,
das auch andere Inhalten wie Grafiken oder Text anzeigen kann.
Die Daten黚ertragung erfolgt per UART mit 115,2kBaud. So kann man das Display auch an den PC h鋘gen.

F黵 ein Vollbild sind 32x16=512Bits erforderlich, also 32 Bytes. Ein Datenbyte beinhaltet 8 untereinanderliegende Pixel.
Die Reihenfolge sieht folgenderma遝n aus:
01.0 02.0 03.0 04.0  ...  31.0 32.0
01.1 02.1 03.1 04.1  ...  31.1 32.1
01.2 02.2 03.2 04.2  ...  31.2 32.2
01.3 02.3 03.3 04.3  ...  31.3 32.3
01.4 02.4 03.4 04.4  ...  31.4 32.4
01.5 02.5 03.5 04.5  ...  31.5 32.5
01.6 02.6 03.6 04.6  ...  31.6 32.6
01.7 02.7 03.7 36.7  ...  31.7 32.7
33.0 34.0 35.0 36.0  ...  63.0 64.0
33.1 34.1 35.1 36.1  ...  63.1 64.1
33.2 34.2 35.2 36.2  ...  63.2 64.2
33.3 34.3 35.3 36.3  ...  63.3 64.3
33.4 34.4 35.4 36.4  ...  63.4 64.4
33.5 34.5 35.5 36.5  ...  63.5 64.5
33.6 34.6 35.6 36.6  ...  63.6 64.6
33.7 34.7 35.7 36.7  ...  63.7 64.7

01.0 bedeutet 1.Byte, Bit0 usw.
Nach 64 Bytes wird der Adresszeiger wieder auf Byte 1 gesetzt, er kann aber jederzeit durch einen Low Impuls (mindestens 1us)
am Sync Pin auf Byte 1 zur點kgesetzt werden.

Der NE555 in der Schaltung arbeitet als retriggerbares Monoflop, mit Hochpassfilter.
Der Zweck ist folgender: Die LEDs arbeiten mit 150mA. Sollte die Ansteuerung ausfallen (z.B. weil der uC abst黵zt),
dann bleibt eine LED Spalte aktiv und verabschiedet sich ziemlich schnell.
Bekommt der NE555 5ms lang keinen Impuls, schaltet er die Spaltentreiber 黚er den Enable Eingang des 74HC154 ab,
und die LED signalisiert einen Fehler.

Bei den Spalten und Zeilentreibern ist jeweils nur ein MOSFET/Transistor gezeigt. Die Schaltung ist aber jeweils 16 bzw. 32 mal aufzubauen.
Der Transistor arbeitet als (mehr oder weniger) konstante Konstantstromquelle, die rund 150mA in jede LED flie遝n l鋝st.
Bei 1/16 Tastverh鋖tnis ergibt das etwa 10mA, also der 黚liche Betriebswert f黵 eine LED.
Da ich keine g黱stigen Logik Level MOSFETs auftreiben konnte, und noch eine Kiste IRF9531 da hatte, habe ich diese verwendet.
Allerdings musste ich feststellen, dass diese maximal 2A bei 5V Gatespannung schalten. Pro Spalte flie遝n aber bis zu 5A,
weshalb ich die Spannung auf 6V erh鰄t habe. 5V waren sowiso schon knapp, denn die Standart gr黱en Kingbright LEDs haben 15Ohm Widerstand intern.
Bei 150mA macht das 2,25V Spannungsabfall zus鋞zlich zu den 2V. Die LED braucht also alleine rund 4,3V !!
Da die Konstantstromregelung auch noch was braucht, und auch die Leitungen bei 5A schon einiges an Spannungsabfall haben,
sind 5V schon etwas knapp, daher 6V f黵 die LEDs und 5V f黵 die normale Elektronik.
Wenn man gute Logik Level MOSFETs verwendet, k鰊nten auch 5V reichen, aber diese sollten trotzdem von der Elektronik getrennt sein, 
um St鰎ungen der uC zu vermeiden.
Noch ein Tip:
Falls man rote Kingbright LEDs verwendet, sollte man darauf achten, dass es keine Bright RED LEDs sind, denn diese haben eine komische Kennlinie: 
Oberhalb von 20mA nimmt die Helligkeit nur noch langsam zu, und 黚erhalb von etwa 30mA kann man soviel Strom draufgeben wie man will,
die Helligkeit bleibt aber gleich !
Bei den gelben oder gr黱en ist die Helligkeit dagegen direkt proportional zum Strom.
Am besten wirft man bei jeder verwendeten LED erst mal einen Blick ins Datenblatt, wo der maximale Strom liegt, und wie sich die Helligkeit
in Abh鋘gigkeit vom Strom ver鋘dert.
Der LED Strom h鋘gt vom Widerstand in der Konstantstromquelle ab (im Schaltbild R1): I(in A)=0,7V/R1

Die Stromaufnahme des Displays bei Vollaussteuerung liegt bei 32x150mA=5A ! Das Netzteil und der Spannungsregler m黶sen zumindest kurzzeitig in der 
Lage sein, stabile 6V zu liefern. Die Dauerleistung sollte bei mindestens 3A liegen. Ich habe einen LM2576 Step Down Wandler verwendet,
der mit 3A aber leicht 黚erlastet ist.
Auch auf der 5V Seit flie遲 einiges an Strom: Pro aktivierter Konstantstromquelle flie遝n etwa 4mA. Das macht bei 32 Stromquellen also 130mA.
Insgesamt flie遝n rund 200mA mA auf der 5V Seite.