Матричний світлодіодний екран. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення

 Коментарі до статті

При розробці приладу на основі мікроконтролера майже завжди виникає проблема вибору пристрою відображення інформації. Якщо потрібно виводити на індикатор літери, цифри та інші символи високої яскравості великого розміру, то найкраще рішення - матричний світлодіодний дисплей. У запропонованій статті розглядається розроблений автором модуль такого дисплея на вісім знайомих. Він може працювати з різними джерелами інформації, отримуючи від них дані для відображення інтерфейсу TWI (I²C). Прототипом блоку управління світлодіодною матрицею стала мікросхема MAX6953.

Модуль, що описується, розроблений як альтернатива РКІ-модулям, основний недолік яких - погана читаність виведеної інформації через малий розмір символів і недостатню контрастність зображення. Крім світлодіодної матриці в модулі є мікроконтролерний блок управління, що перетворює коди символів, що отримуються від зовнішнього пристрою, і керуючу інформацію в сигнали управління світлодіодами.

Знакогенератор модуля містить символи з кодами $20-$7F, відповідно до кодової таблиці ASCII (розділові знаки, цифри, латинські літери та деякі інші символи), і з кодами $A8, $B8, $00-$FF (російські літери відповідно до кодової таблиці CP1251). При бажанні набір символів, що відображаються можна доповнити, внісши зображення нових символів в таблицю знакогенератора, що знаходиться в програмі мікроконтролера.

Реалізовано "миготіння" символу на будь-якому з восьми знайомих. Номер знайоместа та частоту миготіння задає джерело інформації. Передбачено регулювання яскравості світлодіодів як автоматично, залежно від зовнішнього освітлення, так і вручну.

Модуль з'єднується з джерелом інформації з інтерфейсу TWI (I²C). Якщо немає зв'язку, на дисплеї виводиться повідомлення "No Data!". Адреса модуля на шині TWI – $A0. При необхідності (наприклад, якщо до тієї ж шини підключено й інші пристрої з тією самою адресою), його можна змінити. Для цього у програмі мікроконтролера модуля (файлі MATRIX_8D.asm) потрібно знайти рядок

.equ AddrTWI = $A0

і замінити в ній адресу $A0 іншою, після чого відтранслювати програму заново.

Блок управління світлодіодами і двох вузлів, схеми яких показано на рис. 1 та рис. 2. Плати вузлів з'єднують між собою, стикуючи рознімання X3 з X12, X4 з X9, а X6 з X7. До роз'єму X2 приєднують кабель джерела інформації. Через роз'єм X1 після виготовлення модуля програмують мікроконтролер DD1 (ATmega8-16PU). У FLASH-пам'ять мікроконтролера потрібно завантажити коди з файлу MATRIX_8D.hex, яке конфігурація має бути запрограмована відповідно до табл. 1, де значення розрядів, відмінні від встановлених виробником мікроконтролера, виділені кольором.

Рис. 1 (натисніть , щоб збільшити)

Рис. 2

Таблиця 1

Примітка.0 – розряд запрограмований, 1 – розряд не запрограмований.

На платах є вісім (по одному на кожне знайоме місце дисплея) вузлів A1-A8, що формують під управлінням мікроконтролера сигнали, що подаються на об'єднані катоди кожного ряду світлодіодів знайомства матриці. Всі ці вузли однакові та зібрані за схемою, зображеною на рис. 3. У кожному є мікросхема МС74HC595AD, що перетворює послідовний код, що видається мікроконтролером, в паралельний, і набір підсилювачів струму з відкритим колектором на складових транзисторах (мікросхема ULN2803ADW). До кожного з роз'ємів X1 вузлів А1-А8 підключають катоди рядів світлодіодів відповідного знайоместа.

Рис. 3

Програма мікроконтролера по черзі вибирає вузли A1-A8 для завантаження в них кодів, виводячи на виходи PC0-PC2 мікроконтролера код від Про до 7 (на одиницю менше за номер знайомства), а на вихід PC3 - сигнал, що дозволяє роботу дешифратора DD2 (див. рис. 1). У результаті відповідному коду виході дешифратора встановлюється низький логічний рівень, що дозволяє з'єднаної з ним мікросхемі DD1 (рис. 3) прийом послідовного коду, що формується програмою на виході PB3 мікроконтролера.

Сигналами, що формуються на виходах PD3-PD7 і посиленими транзисторами VT2-VT6, по черзі подається напруга живлення в кожну з п'яти ланцюгів, що поєднують аноди колонок світлодіодів матриці. Колонки з однаковими номерами восьми знайомих з'єднані паралельно і включаються одночасно, що робить мерехтіння дисплея менш помітним. Транзистор VT1, керований сигналом з виходу мікроконтролера PB0, дозволяє вимкнути всі світлодіоди дисплея одночасно.

Для живлення модуля дисплея на роз'єм X8 подають напругу 9, 50 Гц. Його можна отримати від будь-якого відповідного понижуючого трансформатора. Автор використовував трансформатор ТП-132-3 з напругою на вторинній обмотці 9 при струмі навантаження 0,5 А. Змінна напруга випрямляє діодний міст VD2. Інтегральний стабілізатор DA1 забезпечує напругою 5 мікросхеми модуля. На польовому транзисторі VT8 та паралельному стабілізаторі DA2 побудований стабілізатор з регульованою вихідною напругою. Використана схема, описана І. Нечаєвим у статті "Стабілізатор із малим мінімальним падінням напруги". Встановлюється за допомогою підстроювального резистора R17 напруга U_ярко через транзистори VT1-VT6 надходить на аноди світлодіодів і визначає яскравість їх свічення.

Додатково керує яскравістю польовий транзистор VT7. На його затвор подано напругу з утвореного змінним резистором R11, постійними резисторами R12, R13 та фоторезистором R16 дільника напруги. Опір фоторезистора зменшується у разі зростання освітленості місця, де встановлено дисплей. В результаті напруга на затворі транзистора VT7 зростає і він відкривається, що зменшує напругу U_ярко та яскравість світіння світлодіодів дисплея. Змінним резистором R11 встановлюють оптимальні межі автоматичної зміни яскравості. Знявши перемичку S1, автоматичне керування яскравістю можна вимкнути.

Світлодіодна матриця розташована на двох однакових платах, зібраних за показаною на рис. 4 схемою. Роз'єм X1 першої світлодіодної плати з'єднують із роз'ємом X5 плати, схема якої зображена на рис. 1, а рознімання X2-X5 - з розніманнями X1 вузлів A1-A4 на тій же платі. Аналогічно з'єднують другу світлодіодну плату з тією, схема якої показано на рис. 2, використовуючи роз'єм X11 і рознімання Xl вузлів A5-A8.

Рис. 4 (натисніть , щоб збільшити)

Замість дискретних світлодіодів для побудови дисплея можна використовувати готові світлодіодні знакосинтезуючі матриці з організацією 5x8 або 5x7 елементів з анодами, підключеними до колонок матриці. Зверніть увагу лише, що матриці 5x7 не дозволять повноцінно відобразити всі російські літери.

Усі друковані плати модуля - двосторонні із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм. Креслення друкованих провідників плати, де знаходяться мікроконтролер і вузли A1-A4, показаний на рис. 5, а розташування деталей у ньому - на рис. 6.

Рис. 5

Рис. 6

Плату з вузлами A5-A8 виготовляють за кресленням, показаним на рис. 7, а деталі на ній розташовують згідно з рис. 8. На обох платах позиційні позначення деталей, що відносяться до вузлів A1-A8 (у тому числі роз'ємів), забезпечені префіксами, що збігаються з номером вузла, наприклад, 8DD1. Рознімання X5, X11 і 1X1-8X1 розміщені на сторонах плат, протилежних тим, де встановлені інші деталі. Так зроблено для зручності безпосередньої стикування з роз'ємами, що знаходяться на платах світлодіодних матриць. Креслення цих плат (їх дві однакові) наведено на рис. 9. Рознімання на них встановлені на стороні, протилежній світлодіодам. На всіх платах використовуються однорядні роз'єми PBS (гнізда) та PLS (штирі).

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Винятком є ​​дворядні X1, X2 (PLD-6) і X10 (PBD-4) на платах управління.

Коди символів, прийняті від джерела інформації, програма мікроконтролера DD1 зберігає в ОЗУ, а потім аналізує і відшукує в таблиці знакогенератора відповідні зображення потрібного символу коди для виведення на дисплей. Фрагмент знакогенератора, що складається з десяти блоків 16 символів, наведено в табл. 2. Кожен символ описується п'ятьма (за кількістю колонок матриці) восьмирозрядними (за кількістю рядків матриці) двійковими кодами. Одиниці в цих кодах відповідають увімкненим світлодіодам, нулі - вимкненим.

Таблиця 2

Програма переписує дисплейні коди символу в осередки ОЗУ, де вони тимчасово зберігаються перед виведенням на дисплей. Апаратний модуль SPI мікроконтролера послідовно всуває ці коди в послідовні регістри мікросхем 74HC595 тих вузлів A1-A8, для яких вони призначені. Звідси вони переносяться до їх регістри зберігання сигналами, що формуються на виході PB2 мікроконтролера.

Загальна кількість колонок світлодіодів у восьмирозрядному дисплеї – 5x8=40. Оновлювати інформацію на ньому необхідно з частотою не менше 100 Гц, інакше можливе мерехтіння. Таким чином, на запис інформації в одну колонку може бути витрачено не більше 1/100/40 = 0,00025 - це 4000 періодів тактової частоти мікроконтролера, що дорівнює 16 МГц. Запити переривання програми з таким періодом приблизно генерує восьмирозрядний таймер мікроконтролера з попереднім дільником тактової частоти на 64. Коефіцієнт перерахунку таймера заданий рівним 62. Фактична частота оновлення інформації вийшла рівною 16000000/64/62/40.

Щоразу, коли виведену на дисплей інформацію потрібно змінити, її джерело має передати в модуль за інтерфейсом TWI пакет з адресного та десяти інформаційних байтів. Адресний байт повинен містити адресу модуля з нулем (ознакою запису) у молодшому двійковому розряді. Перші вісім інформаційних байтів містять коди символів, які мають бути виведені на екран у порядку зліва направо. Старші чотири розряди дев'ятого байти повинні містити число, на 7 одиниць більше номера миготливого знайоместа на дисплеї (номери відлічуються від 1 до 8 зліва направо). При нульовому значенні цього байта мигання вимкнено. Період миготіння задає число в десятому байті, кожна його одиниця відповідає 50 мс.

Модуль дисплея підтверджує джерелу отримання правильної адреси та наступних дев'ять інформаційних байтів. Прийом десятого інформаційного байта не підтверджується, що є ознакою завершення прийому пакета. Після цього модуль знову готовий для прийому чергового пакета. До отримання на дисплей виводиться раніше отримана інформація.

Обробка помилок прийому у програмі мікроконтролера не проводиться. Якщо прийнято код символу, відсутнього у знакогенераторі, на відповідне знайоме місце буде виведено знак питання у прямокутній рамці. Команда очищення дисплея не передбачена. Замість неї слід передавати інформаційний пакет із вісьмома символами пропуску ($20).

Для виключення "зависання" модуля дисплея в мікроконтролері активований сторожовий таймер. Якщо протягом 32 мс підпрограма управління дисплеєм жодного разу не була викликана, відбувається примусова установка мікроконтролера у вихідний стан і виконання програми починається заново, як при включенні живлення.

Зовнішній вигляд модуля дисплея без корпусу з боку світлодіодів показано на рис. 10, а з боку встановлення мікросхем – на рис. 11. Перед першим включенням зібраної конструкції необхідно встановити мінімальне значення напруги U_ярко. Вузол автоматичного регулювання яскравості налаштовують залежно від умов роботи дисплея.

Рис. 10

Рис. 11

Корпус модуля – від відеопрогравача фірми Philips. Лінії SDA та SCL підключені до модуля через перемикач на два напрямки та два положення. В одному положенні інформація надходить від будь-якого зовнішнього джерела через встановлений на корпусі модуля чотириконтактний роз'єм. У другому - від електронного годинника, що знаходиться в тому ж корпусі, зібраного за схемою, зображеною на рис. 12.

Рис. 12

Годинник побудований на мікроконтролері ATmega8535-16PU (DD1) та мікросхемі DS1307 (DD2) - годиннику реального часу з інтерфейсом I²C. Для зв'язку з мікросхемою DD2 мікроконтролер DD1 використовує ту саму двопровідну шину, якою він передає інформацію в модуль дисплея. Але адреси мікросхеми ($ D0) і модуля ($ A0) на шині різні, що дає мікроконтролеру годинника можливість розрізняти їх. Подбати про те, щоб адреси не збігалися, потрібно при з'єднанні модуля дисплея з іншими джерелами інформації.

У FLASH-пам'ять мікроконтролера годинника заносять коди з файлу MasterDevice.hex, а конфігурацію програмують згідно з табл. 3. Як і табл. 1, стани розрядів, що відрізняються від встановлених виробником, виділені кольором.

Таблиця 3

Примітка. 0 – розряд запрограмований, 1 – розряд не запрограмований.

У годиннику є сім кнопок управління. Їх призначення:

SB1 - встановлення мікроконтролера у вихідний стан, перезапуск програми;

SB2 - перехід у режим встановлення часу та дати. На дисплеї коротко виводиться напис "Час". Потім виводиться назва регістру, вміст якого має бути змінено, і записане в ньому значення;

SB3 - перехід із режиму відображення поточного часу до режиму відображення дати. У режимі встановлення часу та дати – перехід до регістру з меншою адресою, що відображається на дисплеї;

SB4 - перехід із режиму встановлення часу та дати в режим відображення поточного часу. При натисканні на цю кнопку запускається внутрішній генератор годинника, рахунок секунд починається з нуля. На дисплеї коротко виводиться напис "Готово";

SB5 – запис у регістр нового значення, на дисплей короткочасно виводиться напис "Запис";

SB6 - збільшення значення для запису обраний регістр, сам запис відбувається при натисканні на кнопку SB5;

SB7 - перехід із режиму відображення дати в режим відображення поточного часу. У режимі встановлення часу та дати – зменшення значення для запису у вибраний регістр, сам запис відбувається при натисканні на кнопку SB5.

Програми мікроконтролерів модуля дисплея та годинника можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/disp.zip.

Автор: Н. Салімов

Дивіться інші статті розділу Освітлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Місто опускається під вантажем людини 04.04.2010 Канадські геологи за допомогою точних супутникових, радарних та лазерних вимірів визначили, що місто Ванкувер, розташоване на березі Тихого океану, у дельті річки Фрейзер, опускається у ґрунт на 3-8 міліметрів на рік. Це відбувається під вагою міських будівель. Незабудовані ділянки тієї ж дельти занурюються лише на 1-2 міліметри на рік. За американськими даними, останніми роками деякі райони Нового Орлеана опускаються в землю майже на 3 сантиметри на рік. Вплив важких міських споруд на долю приморських міст треба враховувати, прогнозуючи зростання рівня моря через глобальне потепління.

Інші цікаві новини:

▪ Музична терапія хропіння

▪ Показник IQ не пов'язаний із рівнем інтелекту людини

▪ Віддалений контроль

▪ Смак газування

▪ Карооким довіряють більше

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електроживлення. Добірка статей

▪ стаття Надзвичайні ситуації, їхні види. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Де і коли хокейні воротарі отримували грошовий штраф під час гри? Детальна відповідь

▪ стаття Вантажник пакетоформуючої машини. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Регулятор гучності системного динаміка IBM PC. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Компромісний (ціна/якість) імпульсний стабілізатор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024