Matrycowy wyświetlacz LED. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / oświetlenie

 Komentarze do artykułu

Podczas opracowywania urządzenia opartego na mikrokontrolerze prawie zawsze pojawia się problem wyboru urządzenia wyświetlającego informacje. Jeśli chcesz wyświetlać na wskaźniku litery, cyfry i inne duże znaki o wysokiej jasności, często najlepszym rozwiązaniem jest matrycowy wyświetlacz LED. W proponowanym artykule omówiono opracowany przez autora moduł takiego wyświetlacza dla ośmiu znajomości. Może współpracować z różnymi źródłami informacji, pobierając z nich dane do wyświetlenia za pośrednictwem interfejsu TWI (I²C). Układ MAX6953 służył jako prototyp jednostki sterującej matrycą LED.

Opisywany moduł został zaprojektowany jako alternatywa dla modułów LCD, których główną wadą jest słaba czytelność wyświetlanych informacji ze względu na mały rozmiar znaków i niewystarczający kontrast obrazu. Oprócz matrycy LED, moduł posiada jednostkę sterującą mikrokontrolera, która przetwarza kody znaków oraz informacje sterujące otrzymane z urządzenia zewnętrznego na sygnały sterujące LED.

Generator znaków modułu zawiera znaki o kodach $20-$7F zgodnie z tablicą kodów ASCII (znaki interpunkcyjne, cyfry, litery łacińskie i niektóre inne znaki) oraz o kodach $A8, $B8, $00-$FF (ros. litery, zgodnie z tabelą kodów CP1251). W razie potrzeby zestaw wyświetlanych symboli można uzupełnić poprzez dodanie obrazów nowych symboli do tabeli generatora znaków znajdującej się w programie mikrokontrolera.

Zaimplementowano „miganie” postaci na dowolnej z ośmiu znajomości. Liczba znajomości i częstotliwość migania określa źródło informacji. Przewidziana jest regulacja jasności luminescencji diod elektroluminescencyjnych zarówno automatycznie, w zależności od oświetlenia zewnętrznego, jak i ręcznie.

Moduł jest podłączony do źródła informacji poprzez interfejs TWI (I²C). W przypadku braku połączenia wyświetlany jest komunikat „Brak danych!”. Adres modułu na szynie TWI to $A0. W razie potrzeby (na przykład, jeśli inne urządzenia o tym samym adresie są podłączone do tej samej magistrali), można to zmienić. W tym celu w programie mikrokontrolera modułu (plik MATRIX_8D.asm) należy znaleźć linijkę

.equ AdresTWI = $A0

i zastąp w nim adres $A0 innym, a następnie ponownie przetłumacz program.

Jednostka sterująca LED składa się z dwóch węzłów, których schematy pokazano na ryc. 1 i ryc. 2. Płytki węzłowe łączymy ze sobą łącząc złącza X3 z X12, X4 z X9 i X6 z X7. Kabel ze źródła informacji jest podłączony do złącza X2. Po wykonaniu modułu programuje się mikrokontroler DD1 (ATmega1-8PU) poprzez złącze X16. Kody z pliku MATRIX_8D.hex należy wczytać do pamięci FLASH mikrokontrolera i zaprogramować jego konfigurację zgodnie z tabelą. 1, gdzie kolorem zaznaczono wartości bitów różniące się od ustawionych przez producenta mikrokontrolera.

Ryż. 1 (kliknij, aby powiększyć)

Rys.. 2

Tabela 1

Uwaga.0 - bit zaprogramowany, 1 - bit nie zaprogramowany.

Płytki posiadają osiem (po jednym dla każdego znaku wyświetlacza) węzłów A1-A8, które pod kontrolą mikrokontrolera tworzą sygnały podawane na połączone katody każdego rzędu diod LED o charakterze matrycowym. Wszystkie te węzły są takie same i są montowane zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 3. Każdy z nich posiada układ MC74HC595AD konwertujący kod szeregowy wyprowadzany przez mikrokontroler na równoległy oraz zestaw wzmacniaczy prądowych z otwartym kolektorem opartych na tranzystorach kompozytowych (układ ULN2803ADW). Do każdego ze złączy X1 węzłów A1-A8 podłączone są katody rzędów diod LED o odpowiedniej znajomości.

Rys.. 3

Program mikrokontrolera naprzemiennie wybiera węzły A1-A8 w celu załadowania do nich kodów, wysyłając kod od O do 0 (o jeden mniej niż numer znajomości) na wyjścia PC2-PC7 mikrokontrolera oraz sygnał na wyjście PC3, który umożliwia działanie dekodera DD2 (patrz rys. 1). W efekcie na wyjściu dekodera ustawiany jest niski poziom logiczny odpowiadający kodowi, który umożliwia podłączonemu do niego układowi DD1 (rys. 3) odbiór kodu szeregowego wygenerowanego przez program na wyjściu PB3 mikrokontrolera.

Sygnały generowane na wyjściach PD3-PD7 i wzmacnianych tranzystorach VT2-VT6 naprzemiennie dostarczają napięcie do każdego z pięciu obwodów łączących anody kolumn matrycy LED. Głośniki o tej samej liczbie ośmiu znaków są połączone równolegle i włączają się w tym samym czasie, dzięki czemu migotanie wyświetlacza jest mniej zauważalne. Tranzystor VT1, sterowany sygnałem z wyjścia PB0 mikrokontrolera, pozwala na jednoczesne wyłączenie wszystkich diod wyświetlacza.

Aby zasilić moduł wyświetlacza, X8 jest zasilany napięciem 9 V, 50 Hz. Można go uzyskać z dowolnego odpowiedniego transformatora obniżającego napięcie. Autor zastosował transformator TP-132-3 o napięciu na uzwojeniu wtórnym 9 V przy prądzie obciążenia 0,5 A. Napięcie przemienne prostuje mostek diodowy VD2. Zintegrowany stabilizator DA1 dostarcza napięcie 5 V do mikroukładów modułu. Stabilizator z regulowanym napięciem wyjściowym zbudowany jest na tranzystorze polowym VT8 i równoległym stabilizatorze DA2. Zastosowano obwód opisany przez I. Nechaeva w artykule „Stabilizator z małym minimalnym spadkiem napięcia”. Napięcie U ustawione za pomocą rezystora strojenia R17_jasny przez tranzystory VT1-VT6 wchodzi do anod diod LED i określa jasność ich blasku.

Dodatkowo tranzystor polowy VT7 kontroluje jasność. Jego bramka jest zasilana z rezystora zmiennego R11, rezystorów stałych R12, R13 i fotorezystora dzielnika napięcia R16. Rezystancja fotorezystora maleje wraz ze wzrostem oświetlenia miejsca, w którym zainstalowany jest wyświetlacz. W rezultacie napięcie bramki tranzystora VT7 rośnie i otwiera się, co zmniejsza napięcie U_jasny i jasność diod LED wyświetlacza. Rezystor zmienny R11 ustawia optymalne limity dla automatycznych zmian jasności. Usunięcie zworki S1 umożliwia wyłączenie automatycznej regulacji jasności.

Matryca LED znajduje się na dwóch identycznych płytkach zmontowanych zgodnie z pokazanym na ryc. 4 schemat. Złącze X1 pierwszej płytki LED jest podłączone do złącza X5 płytki, którego schemat przedstawiono na rys. 1, oraz złącza X2-X5 ze złączami X1 węzłów A1-A4 na tej samej płytce. Podobnie podłącz drugą płytkę LED do tej, której obwód pokazano na rys. 2 za pomocą złącza X11 i złączy Xl węzłów A5-A8.

Ryż. 4 (kliknij, aby powiększyć)

Zamiast dyskretnych diod LED do budowy wyświetlacza można wykorzystać gotowe matryce syntetyzujące znaki LED z organizacją elementów 5x8 lub 5x7 z anodami podłączonymi do kolumn matrycy. Należy pamiętać, że matryce 5x7 nie wyświetlają w pełni wszystkich rosyjskich liter.

Wszystkie płytki drukowane modułu są dwustronnie wykonane z folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Rysunek przewodów obwodu drukowanego płytki, na której znajduje się mikrokontroler i węzły A1-A4 pokazano na ryc. 5 i rozmieszczenie części na nim - na ryc. 6.

Rys.. 5

Rys.. 6

Płytka z węzłami A5-A8 jest wykonana zgodnie z rysunkiem pokazanym na ryc. 7, a znajdujące się na nim części są ułożone zgodnie z ryc. 8. Na obu płytkach oznaczenia pozycji części związanych z węzłami A1-A8 (wraz ze złączami) są opatrzone przedrostkami odpowiadającymi numerowi węzła, np. 8DD1. Złącza X5, X11 i 1X1-8X1 znajdują się po bokach płytek przeciwnych do miejsca montażu pozostałych części. Odbywa się to dla wygody ich bezpośredniego dokowania za pomocą złączy umieszczonych na płytach matrycy LED. Rysunek tych desek (dwie z nich są identyczne) pokazano na ryc. 9. Złącza na nich są zainstalowane po stronie przeciwnej do diod LED. Wszystkie płyty wykorzystują jednorzędowe złącza PBS (żeńskie) i PLS (męskie).

Rys.. 7

Rys.. 8

Rys.. 9

Wyjątkiem są dwurzędowe X1, X2 (PLD-6) i X10 (PBD-4) na płytach sterujących.

Kody znaków otrzymane ze źródła informacji program mikrokontrolera DD1 zapisuje w pamięci RAM, a następnie analizuje i wyszukuje w tabeli generatora znaków kody odpowiadające obrazowi pożądanego znaku do wyświetlenia. Fragment generatora znaków, składający się z dziesięciu bloków po 16 znaków, podano w tabeli. 2. Każdy symbol jest opisany pięcioma (w zależności od liczby kolumn macierzy) ośmiobitowymi (w zależności od liczby wierszy macierzy) kodami binarnymi. Jednostki w tych kodach odpowiadają włączonym diodom LED, zerom wyłączonym.

Tabela 2

Program przepisuje kody wyświetlania znaków w komórkach RAM, gdzie są one tymczasowo przechowywane przed wyświetleniem. Moduł sprzętowy SPI mikrokontrolera wypycha te kody jeden po drugim do rejestrów szeregowych mikroukładów 74HC595 węzłów A1-A8, dla których są przeznaczone. Stąd są one przekazywane do ich rejestrów pamięciowych za pomocą sygnałów generowanych na wyjściu PB2 mikrokontrolera.

Całkowita liczba kolumn LED na ośmiocyfrowym wyświetlaczu wynosi 5x8=40. Konieczne jest zaktualizowanie informacji na nim z częstotliwością co najmniej 100 Hz, w przeciwnym razie możliwe jest migotanie. Tym samym na zapisanie informacji w jednej kolumnie można poświęcić nie więcej niż 1/100/40 = 0,00025 s - to 4000 okresów częstotliwości zegara mikrokontrolera równej 16 MHz. Żądania przerwania programu o mniej więcej tym okresie generowane są przez ośmiobitowy timer mikrokontrolera z preskalerem częstotliwości zegara o 64. Współczynnik przeliczenia timera jest ustawiony na 62. Rzeczywista szybkość aktualizacji informacji okazała się 16000000/64/ 62/40=100,8 Hz.

Kiedykolwiek wyświetlana informacja wymaga zmiany, jej źródło musi wysłać pakiet adresu i dziesięć bajtów informacji do modułu za pośrednictwem interfejsu TWI. Bajt adresu musi zawierać adres modułu z zerem (flaga zapisu) w najmniej znaczącym bicie. Pierwsze osiem bajtów informacji zawiera kody znaków, które muszą być wyświetlane w kolejności od lewej do prawej. Cztery górne bity dziewiątego bajtu muszą zawierać liczbę o 7 jednostek większą niż numer migającej znajomości na wyświetlaczu (cyfry liczone są od 1 do 8 od lewej do prawej). Kiedy ten bajt jest ustawiony na zero, miganie jest wyłączone. Okres migania określa liczbę w dziesiątym bajcie, każda jednostka odpowiada 50 ms.

Moduł wyświetlacza potwierdza źródło, że otrzymał prawidłowy adres, po którym następuje dziewięć bajtów danych. Odbiór dziesiątego bajtu informacji nie jest potwierdzany, co oznacza zakończenie odbioru pakietu. Następnie moduł jest ponownie gotowy do odbioru następnego pakietu. Przed jej odebraniem na wyświetlaczu wyświetlana jest poprzednio odebrana informacja.

Obsługa błędów odbioru w programie mikrokontrolera nie jest prowadzona. Jeśli zostanie odebrany kod znaku, którego nie ma w generatorze znaków, na odpowiedniej znajomości zostanie wyświetlony znak zapytania w prostokątnej ramce. Nie ma polecenia wyczyszczenia wyświetlacza. Zamiast tego należy wysłać pakiet informacyjny zawierający osiem znaków spacji (20 USD).

Aby zapobiec zamrożeniu modułu wyświetlacza, w jego mikrokontrolerze aktywowany jest zegar kontrolny.Jeśli podprogram sterujący wyświetlaczem nie został wywołany w ciągu 32 ms, mikrokontroler jest zmuszony do zresetowania i program rozpoczyna się od nowa, tak jak po włączeniu zasilania.

Wygląd modułu wyświetlacza bez obudowy od strony diod pokazano na rys. 10, a od strony instalacji mikroukładów - na ryc. 11. Przed pierwszym włączeniem zmontowanej konstrukcji należy ustawić minimalną wartość napięcia U_jasny. Jednostka automatycznej regulacji jasności jest regulowana w zależności od warunków pracy wyświetlacza.

Rys.. 10

Rys.. 11

Obudowa modułu pochodzi z odtwarzacza wideo firmy Philips. Linie SDA i SCL są podłączone do modułu za pomocą dwukierunkowego, dwupozycyjnego przełącznika. W jednym położeniu informacja pochodzi z dowolnego zewnętrznego źródła poprzez czteropinowe złącze zainstalowane na obudowie modułu. W drugim - z zegara elektronicznego znajdującego się w tej samej obudowie, zmontowanego zgodnie ze schematem pokazanym na ryc. 12.

Rys.. 12

Zegar zbudowany na mikrokontrolerze ATmega8535-16PU (DD1) i mikroukładzie DS1307 (DD2) - zegar czasu rzeczywistego z interfejsem I²C. Do komunikacji z mikrokontrolerem DD2 mikrokontroler DD1 wykorzystuje tę samą dwuprzewodową magistralę, przez którą przesyła informacje do modułu wyświetlacza. Ale adresy chipa ($D0) i modułu ($A0) na magistrali są różne, co daje mikrokontrolerowi zegarka możliwość ich rozróżnienia. Należy uważać, aby adresy nie zgadzały się podczas podłączania modułu wyświetlacza do innych źródeł informacji.

Kody z pliku MasterDevice.hex wprowadzamy do pamięci FLASH mikrokontrolera zegarka i programujemy konfigurację zgodnie z tabelą. 3. Jak w tabeli. 1 stany bitów różniące się od ustawionych przez producenta są wyróżnione kolorem.

Tabela 3

Uwaga. 0 - bit zaprogramowany, 1 - bit nie zaprogramowany.

Zegarek posiada siedem przycisków sterujących. Ich cel:

SB1 - ustawienie mikrokontrolera do stanu pierwotnego, ponowne uruchomienie programu;

SB2 - przejście do trybu ustawiania czasu i daty. Na wyświetlaczu pojawi się na krótko „Czas”. Następnie wyświetlana jest nazwa rejestru, którego zawartość ma zostać zmieniona oraz wpisana do niego wartość;

SB3 - przejście z trybu wyświetlania aktualnego czasu do trybu wyświetlania daty. W trybie ustawiania czasu i daty - przejście do rejestru o niższym adresie, który jest pokazywany na wyświetlaczu;

SB4 - przejście z trybu ustawiania czasu i daty do trybu wyświetlania aktualnego czasu. Naciśnięcie tego przycisku uruchamia wewnętrzny generator zegara, odliczanie sekund rozpoczyna się od zera. Na wyświetlaczu pojawi się na krótko „Gotowe”;

SB5 - zapisanie nowej wartości do rejestru, na wyświetlaczu pojawi się na chwilę napis „Write”;

SB6 - zwiększ wartość zapisu do wybranego rejestru, sam zapis następuje po naciśnięciu przycisku SB5;

SB7 - przejście z trybu wyświetlania daty do trybu wyświetlania aktualnego czasu. W trybie ustawiania czasu i daty – zmniejszania wartości do zapisu do wybranego rejestru, samo nagrywanie następuje po naciśnięciu przycisku SB5.

Programy dla mikrokontrolerów modułu wyświetlacza i zegara można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/disp.zip.

Autor: N. Salimov

Zobacz inne artykuły Sekcja oświetlenie.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Telewizor Sony 84" 4K 18.10.2012 Sony Corporation ogłosiła rozpoczęcie sprzedaży telewizora LCD 4K w Rosji od grudnia 2012 roku. Zapowiedziany na targach IFA pod koniec sierpnia model Sony Bravia KD-84X9005 jest wyposażony w 84-calowy panel zawierający około 8,29 mln pikseli, co to 4 razy więcej niż w standardzie Full HD. Obraz jest przetwarzany przez 3-rdzeniowy procesor 4K X-Reality Pro firmy Sony, zoptymalizowany pod kątem telewizorów LCD 4K. Procesor 4K X-Reality Pro może konwertować różne treści Full HD (2K), takie jak cyfrowe programy telewizyjne i treści wideo nagrane na płytach Blu-ray, do rozdzielczości 4K. Telewizor jest wyposażony w 10-głośnikowy system 10 Unit Live Speaker, który według serwisu prasowego Sony zapewnia „dźwięk trójwymiarowy”. Ponadto model jest w stanie konwertować obrazy 3D zapisane na płytach Blu-ray do 4K (3840 x 2160) i wyświetlać je na ekranie polaryzacyjnym o rozdzielczości 3840 x 1080 pikseli na każde oko (w zestawie okulary pasywne 3D). ). Telewizory Sony Bravia KD-84X9005 są w pełni opracowywane i montowane w Japonii – podkreśliła firma. Koszt telewizora w Rosji wyniesie 999990 rubli.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ N-trig i NVIDIA usprawniają wprowadzanie dotykowe w urządzeniach mobilnych

▪ Kurczak na bazie roślin od KFC

▪ Hybrydowa karta graficzna EVGA GeForce GTX 980

▪ Zmiana klimatu wpłynie na przyrost naturalny ludzi

▪ Pozyskiwanie grafenu z odpadów domowych

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Uziemienie i uziemienie. Wybór artykułu

▪ Artykuł Aurory. Popularne wyrażenie

▪ Dlaczego lew nazywany jest królem zwierząt? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Szkodliwe warunki pracy. Informator

▪ artykuł Generator płynnej regulacji częstotliwości dla p134. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Posłuszna ryba. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024