СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

Делаем светодиодную бегущую строку на Arduino своими руками

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

Сборка бегущей строки на базе светодиодной матрицы и Arduino – это несложная задача, которую можно выполнить даже в домашних условиях. Чтобы заставить буквы перемещаться на светодиодном табло не нужно быть программистом и владеть углублёнными знаниями электроники. В данной статье разберем, как собрать бегущую строку из готовых светодиодных матриц и Arduino Nano.

Для реализации идеи потребуется совсем немного деталей:

  • два светодиодных модуля, состоящих из четырёх матриц 8 на 8 пикселей;
  • держатель для батарейки типоразмера «Крона»;
  • батарейка на 9 вольт (CR-9V, ER-9V или их аналоги);
  • двухконтактный переключатель;
  • соединительные провода;
  • плата Arduino Nano;
  • термоклей.

Схема

На печатной плате используемого светодиодного модуля расположено 4 матрицы размером 8 на 8 пикселей. Каждое светодиодное табло управляется интегральной микросхемой (ИМС) MAX7219. Данная ИМС представляет собой контроллер управления led-дисплеями, матрицами с общим катодом и дискретными светодиодами в количестве до 64 шт.

Для более комфортного восприятия информации, выводимой на светодиодное табло, рекомендуется устанавливать несколько модулей. Для этого их объединяют в последовательно включенные группы, то есть выход первого модуля (out) подключают к входу второго модуля (in). Данная сборка состоит из двух модулей (16 матриц), длины которых вполне хватит для удобного прочтения целых предложений.

Сборка

Матричный модуль может иметь штырьковое соединение или контакты на плате в виде печатных проводников. От этого зависит способ их соединения. В первом случае для получения надежного электрического контакта задействуют жгут из проводков с коннекторами, а во втором придётся установить и запаять перемычки.

Но сначала необходимо объединить оба модуля в единое целое с помощью термоклея. Термопластичный клей не проводит электрический ток, а значит, его можно смело наносить на печатную плату. Клей наносят с торцов обеих плат, прижимают и оставляют на несколько минут. После затвердевания выходные контакты первого блока подключают к входным контактам второго блока по схеме:

  • VCC – VCC
  • GND – GND
  • D IN – D OUT
  • CS – CS
  • CLK – CLK

С обратной стороны печатной платы с помощью термоклея прикрепляют Arduino Nano, отсек для батарейки и выключатель. Детали располагают таким образом, чтобы можно было удобно ими пользоваться.

На следующем этапе производят подключение Arduino со светодиодным модулем, подсоединяя провода на вход первой матрицы.

В зависимости от варианта исполнения модуля, операцию выполняют через разъёмное соединение или путем пайки по приведенной схеме:

  • VCC – 5V
  • GND – GND
  • D IN – PIN 11
  • CS – PIN 10
  • CLK – PIN 13.

На заключительной стадии сборки необходимо подключить питание от батарейки. Для этого минусовой контакт (черный провод) из отсека для кроны подключается на вывод GND Arduino.

Плюсовой контакт (красный провод) соединяют с выключателем, а затем с выводом №30 Arduino, предназначенный для подачи питающего напряжения от нерегулируемого источника. В тестовом режиме сделанная своими руками бегущая строка может быть запитана через микро USB от компьютера.

Убедившись в надежности креплений и качестве электрических соединений, приступают к сборке корпуса. Его можно сделать из алюминиевого или пластикового профиля, так как элементы схемы не греются. Цвет, размеры, степень защиты и крепление корпуса зависят от будущего назначения устройства.

В простейшем случае подойдёт защитный экран из строительного пластикового углового профиля с вырезом под выключатель.

Программирование бегущей строки

Бегущая строка из Arduino и светодиодных модулей под управлением MAX7219 практически готова. Настало время перейти к заключающей, программной части. На компьютере должно быть установлено программное обеспечение (ПО) для используемого Arduino и драйвер к нему.

Далее необходимо скачать две библиотеки и скетч (специальную программу, которая будет загружаться и выполняться процессором Arduino). Установку библиотек производят при закрытом Arduino IDE в папку «Documents – Arduino – Libraries».

Затем скачивают и запускают скетч и проверяют наличие библиотек и корректность других данных.

Библиотека 1: arduino-Max72xxPanel
Библиотека 2: Adafruit-GFX-Library

Настройка скетча:

  • «number of horizontal displays» указывают количество строк, в нашем случае 1;
  • «number of vertical displays» указывают количество матриц, в нашем случае 8;
  • «string tape» указывают надпись, выводимую на дисплей;
  • «int wait» задают скорость вывода в миллисекундах.

После проверки введенных данных остаётся щелкнуть мышкой на кнопку «загрузить». Затем отключиться от ПЭВМ, вставить батарейку и произвести запуск устройства.

В заключение хочется добавить, что бегущая строка своими руками собирается довольно быстро даже без навыков работы с Arduino. Поэтому бояться этой замысловатой платы не стоит. Также стоит отметить, что сделать бегущую строку можно длиннее, увеличив количество светодиодных матриц.

Источник: https://ledjournal.info/master-class/beguschaya-stroka-svoimi-rukami.html

Проект за пару дней: большой дисплей из светодиодных лент

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

Полгода назад мы дополнили наш почти традиционный офисный каток 7,6 тыс. светодиодами, чтобы транслировать изображения и видео прямо на поверхность льда. На гиктаймсе был опубликован пост, в котором рассказывалось о том, что подо льдом скрывается самый настоящий гигантский дисплей разрешением 120х63 «пикселей», на который можно выводить достаточно сложные и яркие изображения.

Часто нам задавали вопрос: можно ли своими руками сделать нечто подобное дома? Можно, почему нет? Про лед был подробный рассказ (вот история о первом катке — захватывающее чтиво в июльскую жару), а вот о способах превращения светодиодов в большой дисплей практически не упоминали.

Так как наши мейкеры люди занятые и предпочитают говорить о чем-то новом, а не пережевывать прошлое, публикация этой статьи откладывалась снова и снова.

В конечном счете мы решили перевести для вас понятный и наглядный туториал, после которого можно будет взять и повесить дисплей себе на стену.

Итак, выдохните, все будет просто. Бóльшая часть времени уйдет на сборку — придется немного покорпеть над соединением лент друг с другом. Они должны быть спаяны в последовательную цепь на задней стороне панели. Для рассеивания света защитное стекло будет матированным. Главный вопрос проекта — какое ПО использовать? Здесь все зависит от ваших потребностей: мы начнем с демокода и указателей, а в одной из следующих статей рассмотрим, как выводить на дисплей уведомления и котировки акций.

Что нам понадобится

  • 10 м светодиодной ленты (продается в катушках по 5 м). Я использовал дешевый вариант — WS2812B. Если же вам хочется получить более высокое разрешение дисплея, можете приобрести ленту с плотностью 60 светодиодов/метр;
  • блок питания на 5 В и 10 А. Я использовал модель, у которой входное питание до 240 В подается на винтовые зажимы. Если вам нужно сделать дисплей более безопасным, выберите полностью закрытый блок питания;
  • Arduino UNO;
  • большое количество отрезков толстого провода. Я отрезал пучок от старого компьютерного блока питания;
  • фоторамка 50х50 см;
  • матирующий спрей и белая краска.

Общие затраты у меня получились меньше $100.

Также вам понадобятся инструменты:

  • паяльник с припоем;
  • клеевой пистолет;
  • нож или ножницы;
  • инструмент для снятия изоляции.

Сначала прочитайте пособие по работе с электроникой для начинающих!

Расчеты

Если вы приобрели рамку 50х50 см и такие же светодиодные ленты, как у меня, то сможете уместить в дисплей 15 отрезков по 15 светодиодов. Но ничто не мешает использовать рамку другого размера. Расстояние между светодиодами — около 30 мм, таким образом на один пиксель приходится примерно 30 мм2. Это наш 1DPI. Ну да, разрешение не как у Retina.

Рассчитайте, сколько отрезков ленты вам понадобится, и расчертите направляющие с обратной стороны панели. Семь раз проверьте, один раз отрежьте: у меня ленты немного различаются, потому что когда я начал их приклеивать, то обнаружил, что могу вместить только 14 отрезков по 15 светодиодов. Но это не страшно — в приложении можно легко настроить разное количество рядов пикселей и их длину. Отрежьте куски, подходящие для вашей рамки. К сожалению, я обнаружил, что у меня 15-е светодиоды в отрезках приходятся как раз на то место, где нужно припаивать соединительные провода. Поэтому пришлось их выпаивать.

Матирование стекла

Для лучшего рассеивания света я решил нанести на обе стороны стекла матирующий спрей. Делать это лучше на улице или на балконе, так как спрей вреден для здоровья. Наносить его необходимо как можно более равномерно.

После высыхания матирование получается очень устойчивым, но изначально необходимо добиться равномерного покрытия без каких-либо царапин. Также задуйте белой краской панель, которая будет видна сквозь стекло.

Отрежьте один из углов — здесь пройдут провода.

Крепление светодиодных лент

Для приклеивания лент к панели используйте суперклей. Я пробовал двусторонний скотч, но через несколько недель он отвалился. Клеевой пистолет еще хуже, ведь обе поверхности — панель и обратная сторона ленты — гладкие и не имеют пор.

Если вы приобрели светодиодные ленты в резиновом корпусе, то не сильно переживайте относительно точности размещения — их можно свободно двигать. Помните, что сигнал будет проходить через всю цепь, и у каждой ленты есть направление передачи сигнала.

Ленты нужно размещать так: у одной стрелка (направление сигнала) указывает направо, у следующей — налево, потом опять направо и т.д. То есть сигнал по дисплею будет идти «змейкой». Проверьте еще раз правильность размещения лент, прежде чем клеить их!

Пайка

Для соединения лент требуется по три провода разной длины. Внутреннюю пару контактов соединяем самым коротким проводом (на фото — красный), для средней пары берем провод подлиннее, а к внешним контактам припаиваем самый длинный.

В зависимости от того, какие ленты в данный момент соединяются, внутренние контакты будут либо питанием (+5V), либо заземлением (GND). Прежде чем припаивать провода, залудите их и сами контакты на лентах. На это уйдет больше всего времени, но это крайне важный момент.

Не торопитесь, дважды проверьте правильность соединяемых контактов!

Фиксация лент

После возни с подключением проводов вы можете обнаружить, что первая лента сдвинулась. Эту проблему я решил следующим образом: просверлил два маленьких отверстия и зафиксировал ленту стяжкой. Если у вас не было под рукой достаточно сильного клея, то таким образом можно дополнительно зафиксировать все ленты с обоих концов.

Проверка подключения

Шестой пин Arduino используется для передачи управляющего сигнала; напряжение питания должно подаваться напрямую от блока питания. Подключите заземление между лентами, Arduino и блоком питания. Не пытайтесь запитать ленты от Arduino, а также не подключайте блок питания к Arduino при подключенном USB (когда будет загружаться код для тестирования).

Скачайте и добавьте в соответствующую папку библиотеку AdafruitNeoPixel, затем запустите Arduino. Протестируйте подключение с помощью следующего кода, указав в первом параметре количество светодиодов (в нашем примере — 60):

Adafruit_NeoPixel strip =Adafruit_NeoPixel(60, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Если анимация остановится на каком-то ряду, сразу отключите всю конструкцию и проверьте подключение. Возможные причины сбоя:

  • неправильное направление ленты;
  • вы спутали контакты при соединении лент;
  • вы припаяли +5V к GND.

Поскольку рамка не была рассчитана на такую глубину размещения панели, мне пришлось сначала зафиксировать стекло клеевым пистолетом, а затем по периметру вставить резиновый уплотнитель, работающий буфером между стеклом и панелью со светодиодами. После завершающего тестирования помещаем панель в рамку и фиксируем ее клеевым пистолетом. В углу можно проделать небольшое отверстие для вывода проводов. Все, техническая сторона проекта завершена. Можете еще подумать над тем, возможно ли спрятать в рамке еще и блок питания с Arduino. А пока переходим к настройке ПО.

Glediator

Программа Glediator компании SolderLab.de очень хорошо подходит для анимирования светодиодных матриц на вечеринках или в ночных клубах.

Она способна управлять матрицей, состоящей из 512 светодиодов WS2812/NeoPixels, формируя до 24 кадров/сек — этого вполне достаточно для нашего дисплея, можно даже выводить на него простенькие анимационные гифы. Микшер позволит делать плавные переходы между анимациями.

Для работы с Glediator установите на Arduino UNO прошивку, и проверьте, чтобы сигнальный кабель был подключен к пину 6. Не забудьте прописать в переменной количество используемых вами светодиодов.

Запустите Glediator, откройте свойства и измените размер матрицы и режим вывода. Настройте порядок пикселей, если у вас используется другая схема, но по этому шагу мало документации, поэтому придется действовать методом проб и ошибок.

Если изображение на дисплее отличается от задуманного, попробуйте поиграть с настройками.

У меня работал порядок пикселей HS_BL — подозреваю, что это означает «horizontalsnake, startingbottomleft» (горизонтальная змейка, начало слева внизу).

Glediator — профессиональное приложение, не будем пока изучать его интерфейс и возможности. Загрузите в левое и правое окна разные анимации, затем двигайте микшер между ними. Или используйте готовый плейлист, который показан в видеоролике.

Библиотеки Adafruit NeoMatrix и Adafruit GFX

Компания Adafruit создала очень полезную библиотеку для работы со светодиодными матрицами. Сначала она называлась Adafruit GFX, и изначально предназначалась для TFT- и LCD-дисплеев.

Затем появилась модификация NeoMatrix, позволяющая полноценно работать с матрицами NeoPixel. Она имеет огромное количество простых в использовании функций по выводу текста или растровой спрайтовой графики.

Если вы в точности повторили мой проект, то можете воспользоваться этим кодом. Самая важная часть:

#define XSIZE 15#define YSIZE 14#define PIN 6Adafruit_NeoMatrix matrix =Adafruit_NeoMatrix(XSIZE, YSIZE, PIN,NEO_MATRIX_BOTTOM + NEO_MATRIX_LEFT +NEO_MATRIX_ROWS + NEO_MATRIX_ZIGZAG,NEO_GRB+NEO_KHZ800); С первыми строками все понятно. В последних трех описывается схема матрицы: в данном случае первый пиксель находится слева внизу (bottomleft), пиксели расположены рядами (rows), соединенными зигзагообразно (zigzag). Если вы сделали иначе, то обратитесь к документации библиотеки.

Я задал в коде несколько спрайтов — смайлы. Вы можете создать собственные с помощью Java-приложения Img2Code, лежащего в папке библиотеки GFX.

В будущем мы рассмотрим использование библиотеки для вывода полезной информации вроде котировок акций или ленты , а пока предлагаю вам самостоятельно поиграть с кодом и загрузить собственные изображения.

На этом все. Вы создали большой дисплей из светодиодных лент. Теперь нужно придумать, как его использовать. Из оставшихся светодиодов можете создать лампу в виде облачка.

Источник: https://habr.com/post/395519/

Схема светодиодного табло

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

   Электронное информационное табло – дисплей. Это 85 SMD светодиодный матричный дисплей, для которого потребуется микроконтроллер Atmega88V и некоторое количество других деталей. С размерами 24 х 85 мм, питается от 3 вольтовой батарейки.

Её заряда хватит очень надолго, даже когда в ней останется только 2 вольта, работа не прекратиться. После включения информационного табло, начнётся отображение бегущей строки в соответствии со сделанным выбором. В памяти возможно сохранение 4 текстов, каждый из них имеет объём в 127 символов.

Следует отметить, что 128-я ячейка нужна для специального использования. Схема является подобием готовой промышленной конструкции на PIC16F628A.

Назначение кнопок

  • 1 – скорость отображения бегущей строки – медленнее/быстрее
  • 2 – отображение текста  в – негативе / позитиве
  • 3 – изменение отображения размера букв – маленькие / большие
  • 4 – текстовый редактор, после ввода нажмите одну из кнопок для выбора текста для редактирования. Затем, B1 – для предыдущего символа, B2 для следующего символа, B3 для перехода к следующей ячейке, после нажатия на эту кнопку предыдущий символ будет сохранен. Нет необходимости использовать все 127 символов памяти, нажмите B4 для завершения редактирования, это позволит сэкономить последний символ и вернуться в нормальный режим.

   В нормальном режиме, во время отображения текста, нажатие той же кнопки приведёт к паузе, повторное нажатие будет отменой паузы. Нажатие другой кнопки, вызовет сразу плавный переход к новому  тексту. Когда весь текст был отображён в полном объёме, устройство переключается на режим пониженного энергопотребления, которое составляет 1 мА. При отображении, происходит измерение напряжения батареи и программным обеспечением ведётся расчет токопотребления светодиодов, исходя их имеющегося напряжения в интервале от 2 до 3,5 вольт.

   Причина в необходимости принятия данных предупредительных мер в том, что увеличение тока может привести к повреждению светодиодов. С напряжением ниже этого уровня, в 1,8 вольта,  устройство может работать если используются красные 2-х вольтовые светодиоды.

   На лицевой стороне печатной платы необходимо подключить 3 светодиодных строки тонким обмоточным проводом. Прошивка микроконтроллера прилагается, причём будет не лишним рассмотреть варианты её доработки с целью улучшения.

   Когда ваше электронное табло заработает многие заметят, что в табличках бегущей строки, в процессе прокрутки текста появляется некоторый, еле заметный наклон букв.

Суть этого эффекта в том, что видеопамять и отображение это асинхронные процессы, и если видеопамять просчитывается сверху вниз, то верхняя часть уже сдвинулась по алгоритму прокрутки куда хотелось, а снизу отображаются еще данные предыдущего такта просчета.

Это нормально. Схема, п/плата, монтажная плата и т.д. – всё в архиве для скачивания.

   Форум по LED

   Обсудить статью Схема светодиодного табло

   Эта простая схема на двух транзисторах, позволяет создать LED мигалку, используя для питания всего одну 1.5v батарейку АА или ААА. Особенность схемы в том, что будет мигать даже белый светодиод, не смотря на то, что этот тип светодиодов нуждаются в напряжении от 3.2v к 3.6v для нормальной работы!

   Схема светодиодной мигалки потребляет всего 2мА, но производит яркую вспышку LED прибора. При этом не содержит никаких катушек, имеет надёжную повторяемость и собирается за 10 минут.

   Эксприменты со схемой показали, что при использовании кремниевых транзисторов С9014 и С8550, нижний предел работы мигалки 1,5В. Но если поставить германиевые транзисторы с более низким падением напряжения, нижняя граница питания ещё уменьшится. С красным советским светодиодом, питающимся более низким напряжением, схема мигалки работала и при 1,2В.

   На частоту вспышек влияет конденсатор на 10мкФ. При увеличении его ёмкости, вспышки более редкие. Резистор на 1кОм и конденсатор 10н можно исключить из схемы совсем. У меня светодиодная мигалка работала и без них.

   Если повысить напряжение питания до 3-х вольт, вспышки светодиода станут очень яркие. Практически, данную схему можно использовать в устройстве индикации питания или как мигающий индикатор там, где питающее напряжение ограничено 1,5 вольтами. На фото, мигалка сделана на экспериментальной макетной плате. С деталями для поверхностного монтажа, возможно создание очень миниатюрной схемы, светодиод в которую тоже следует установить SMD.

   Форум по светодиодам

   Обсудить статью СВЕТОДИОДНАЯ МИГАЛКА

Источник: https://radioskot.ru/publ/svetodiody/skhema_svetodiodnogo_tablo/3-1-0-875

Как сделать самодельный светодиодный экран?

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

Светодиодные экраны или, как их еще часто называют, ЛЕД-дисплеи, стали доступны для массового применения сравнительно недавно. Более правильным будет вместо русской аббревиатуры именовать это электронное устройство LED-дисплеем (light emitting diode). Наряду с этими названиями часто используется термин «светодиодный экран».

Первые видеоэкраны появились более 20 лет назад, но их яркость (отдельные пиксели были на газоразрядных лампах) была недостаточной для воспроизведения качественного изображения, особенно в солнечные дни. Кроме этого техническое обслуживание этих устройств было очень сложным и дорогим.

Стремительный прогресс в технологии производства ярких, качественных и в то же время недорогих светодиодов основных цветов (красного, зеленого и голубого) позволил совершить стремительный шаг вперед индустрии производства светодиодных экранов.

Огромный спектр возможностей по созданию видеоизображений, управлению цветовыми, яркостными и динамическими изображениями произвел настоящую революцию на рынке наружной и интерьерной рекламы (экраны небольшого размера – от 1,0 х 1,0 м, где требуется демонстрация изображений большого масштаба).

В крупных российских городах, захламленных повсеместно за последние 20 лет безликими билбордами 3 х 6 м, началось постепенное внедрение этой современной технологии. Модульные принципы сборки и аппаратно-программное обеспечение Arduino позволяют собрать LED-экран своими руками.

Модули для сборки

Экран нужных габаритов собирается из готовых электронных блоков (модулей) стандартных размеров, укомплектованных пикселями из светодиодов или сборок RGB, соединенными на общей плате и имеющими необходимые разъемы и шлейфы для объединения с соседними блоками. Модули, как правило, китайского производства, имеющие более низкую цену, приобретаются в специализированных фирмах и магазинах. Набором типичных параметров обладают модули Р10:

  • размер, мм – 320 х 160 х 20;
  • вес модуля, г – 600–700;
  • шаг пикселя, мм – 10;
  • разрешение (количество пикселей на 1 м2) – не менее 256 х 192;
  • яркость светодиодного экрана, кд/м2 – 6 000–7 000;
  • угол половинной яркости, градус – 120;
  • срок службы, час – до 50 000;
  • максимальная потребляемая мощность (для уличных экранов), Вт/м2 – 500;
  • расстояние комфортной видимости изображений, м – от 7;
  • все световые и электронные компоненты защищены от воздействия влаги, пыли, механических воздействий.

Модули Р10 разных цветов

При отсутствии модулей можно собрать светодиодный экран на базе светодиодной ленты. Но этот вариант более трудоемок в сборке и не обладает необходимой надежностью при наборе жестких условий уличной эксплуатации: большой диапазон температур, влажность, УФ-воздействие, пыль, грязь и т. п.

Как собирается LED-дисплей

На первом этапе изготовления самодельного видео экрана необходимо изготовить надежную несущую металлоконструкцию для размещения на ней большого количества электронных блоков (модулей, контроллеров, источников питания – драйверов, преобразующих сетевое переменное напряжение 220 В в постоянное – 12 В). Конструкция представляет собой каркас из квадратной профильной трубы. Типичный вариант каркаса представлен ниже на фото.

Каркас LED-экрана с модулями Р10

На втором этапе собирают модули Р10, крепят к каркасу вплотную друг к другу и соединяют с помощью шлейфов, имеющих качественные разъемы «папа-мама». Крепеж модулей зачастую осуществляется с помощью надежных магнитов, что очень упрощает стадию сборки и особенно разборки при производстве ремонтных работ.

Далее с обратной стороны каркаса размещаются блоки питания и контроллеры, отвечающие за обработку видеоинформации и распределение ее на конкретные модули и малые пиксели. Задняя стенка видеоэкрана изготавливается из металлического листа или алюминиевой композитной панели. Как сделать монтаж LED-экрана, показано ниже.

Схема светодиодного экрана

Как управлять работой LED-дисплея

Понятно, что сегодня собрать светодиодный экран своими руками может практически любой человек, владеющий элементарными знаниями электротехники и навыками обращения с инструментами типа отверток и шуруповерта. Однако для того, чтобы «вдохнуть жизнь» в собранное железо, надо понимать, каким образом видеофайлы поступают на светодиоды и как создается программа для работы видеоэкрана.

Управление и замена файлов с видеороликами производится через USB-порт (через flash-карту) или с помощью Wi-Fi-роутера через интернет-соединение.

ролик, созданный предварительно с помощью специализированного программного обеспечения, переводится в формат *.avi или *.mpeg.

Затем он преобразуется микроконтроллером или компьютером в цифровой поток, поступающий на микросхемы драйверов постоянного тока, подающих напряжение в соответствии с алгоритмом, заложенным в программу, на светодиоды дисплея.

Качество сделанного экрана определяется возможностями системы управления LED-экрана, которая может быть синхронной или асинхронной. На рисунке ниже представлена схема управления LED-экраном.

Схема управления светодиодным LED-экраном

Синхронная система управления подразумевает, что на экране отображается та же информация, что и на компьютере, то есть идет прямой эфир.

Например, можно транслировать изображение с телекамеры, установленной на стадионе или концерте. Такая система состоит из карты-передатчика и нескольких карт-приемников.

В компьютере, который управляет экраном, находится карта-передатчик, а на экране – карты-приемники, соединенные UTP-кабелем (витая пара).

Асинхронный способ вывода информации на экран подразумевает предварительную загрузку в память микроконтроллера. Для этого используют flash-карту или кабель.

Асинхронная система требует присутствия нескольких микроконтроллеров, количество которых зависит от геометрических размеров LED-дисплея.

Эта система позволяет осуществлять работу самостоятельно по заданной программе без внешнего компьютера.

Аппаратная платформа Arduino

Для создания программы управления светодиодными видеоустройствами (экраны, бегущие строки) на рынке существует большой выбор различных продуктов. Одним из самых популярных является аппаратно-вычислительная платформа Arduino (Ардуино), в состав которой входят плата ввода-вывода и средства разработки.

Arduino используется как для разработки автономных интерактивных объектов, так и для подключения к программным продуктам, выполняемым на компьютере. Платы имеют аналоговые и цифровые порты, к которым могут подключаться разные устройства автоматики: датчики (температуры, влажности, давления и т. п.), кнопки, моторы, двигатели, видеоэкраны, бегущие строки.

Можно сказать, что Arduino – это инструмент проектирования различных электронных устройств. Программная платформа сделана с открытым программным кодом на базе языка программирования С/С++. Проекты, реализованные с помощью Arduino, могут функционировать как самостоятельно, так и взаимодействовать с компьютерным программным обеспечением (MaxMSP, Flash, Processing).

Плата программируемого контроллера Arduino

Источник: https://LampaGid.ru/vidy/svetodiody/led-ekran

Светодиодная бегущая строка своими руками

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

Собрать бегущую строку на светодиодах промышленного образца, без навыков программирования микроконтроллеров и знания протоколов обмена данными, практически нереально. Ниже представлена простая схема небольшого табло на светодиодах. Если вы не боитесь трудностей и не хотите переплачивать за готовое изделие, можно закупить базовые модули, из которых будет собрано изделие.

Но я хотел бы рассказать о нестандартном решении задачи с минимальными финансовыми вложениями – как сделать бегущую строку из светодиодов с использованием в качестве контроллера Arduino.

Принципиальная схема бегущей строки на светодиодах

Контроллер взаимодействует через специальный интерфейс с внешними устройствами ввода. Это может быть обычная клавиатура, компьютер, смартфон. На основании полученных данных формируется полная цифровая матрица изображения, которая впоследствии выводится на плату с индикаторами.

Самостоятельную сборку бегущей строки можно выполнить на модуле управления на основе Arduino и несколько светодиодных блоков на контроллере max7219.

Модуль состоит и контроллера, и блока светодиодов 8х8 элементов. Такой размер элемента минимальный для вывода символов. Дело в том, что все матричные принтеры формировали изображение на печать именно на основе такого формата.

Контроллер max7219

Контроллер max7219 представляет собой блок интерфейса обмена информацией и памяти на 64 ячейки для управления светодиодами. В памяти все данные хранится в виде двухмерного массива.

Передача информации осуществляется через SPI интерфейс. SPI — трехпроводной интерфейс для двусторонней передачи данных между устройствами. Более подробно о принципе работы этого интерфейса можно прочитать здесь.

Для взаимодействия контроллера с платой ардуино используется лишь три канала: DIN, CS, CLK.

К стандартным разъёмам платы контроллера можно подключить до четырёх таких led модулей, создав табло 8 х 32 точки. Для увеличения количества подключаемых сегментов можно собрать простейший мультиплексор, который будет переключать управляющие сигналы на нужный модуль. Таким образом возможно выводить информацию на десятки матриц. На этом принципе построена работа всех ЖК-дисплеев.

Для облегчения передачи потока данных в ардуино есть специальная библиотека LedControlMS.

Это видео примера работы библиотеки со светодиодным дисплеем:

Более подробно об управлении матрицей при помощи микроконтроллера можно прочитать по ссылке.

Интерфейс ввода информации для последующего вывода на светодиодную матрицу

Для того что бы менять выводимый текст на своё усмотрение потребуется устройство ввода информации.

Способы передачи информации на контроллер Arduino:

  • через клавиатуру с PS2 интерфейсом;
  • через программную клавиатуру;
  • через смартфон.

Вариантов обмена данными с платой контроллера, помимо стандартного подключения к компьютеру через ICP протокол, существует много.

В оболочку Аrduino IDE встроена библиотека для работы с PS2 клавиатурой. Можно использовать программные модули для работы со стандартной восьмикнопочной клавиатурой Аrduino. Организация ввода построена по принципу мобильных телефонов, когда на одной кнопке «подвешено» несколько символов. Подключив к плате Аrduino блютуз модуль возможно передавать тестовую информацию через смартфон.

Когда вы разберётесь с организаций бегущей строки на стандартных модулях Arduino, можно будет переходить к следующему этапу.

Аrduino и промышленные решения

Для создания более габаритных светодиодных дисплеев используются те же принципы адресации.

Для светодиодных панелей, размещаемых на улице, потребуются более мощные источники света, чем миниатюрный светодиодный дисплей.

В качестве контроллеров вывода изображения используются max7219, а для коммуникации с мощными светодиодами служит драйвер питания на микросхеме ULN2803.

Она имеет восемь линий коммутации управляющих сигналов, что идеально подходит для наших целей.

В конструкции рекламных дисплеев больших габаритов применяют сверхъяркие светодиоды со световым потоком 70-100 Лм.

В одноцветных (монохромных) светодиодных матрицах у каждого элемента существует два состояния: включено/выключено. Для передачи полноцветной информации используют RGB светодиоды с ШИМ-контроллерами управления яркостью для каждого цвета.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:)
Загрузка…

Источник: https://SvetodiodInfo.ru/svoimi-rukami/svetodiodnaya-begushhaya-stroka-sxema.html

Специальная часть

СХЕМА СВЕТОДИОДНОГО ТАБЛО

В основе схемы микросхема PIC16C84. Стабилизатор напряжения DA1 служит для получения напряжения стабилизированного +5В, которое питает все устройство. На элементах R1, C4 собрана частотно задающая цепочка, для внутреннего тактового генератора микросхемы. Вход RA0 используется для ввода стартового сигнала в микроконтроллер.

Для этого на него, через резистор R2 подано напряжение питание, образующее на входе сигнал логической единицы. Контактная пара «Старт» срабатывает при резком ускорении движения устройства и замыкает вход RA0 на общий провод, создавая на нем нулевой уровень. Программа постоянно опрашивает состояние этого входа.

Когда после очередного цикла опроса программа получит нулевой уровень в младшем разряде порта RA, она перейдет к циклу вывода изображения. Светодиоды подключены к пяти младшим разрядам порта RB процессора.

Автор подключил светодиоды непосредственно к выходам микросхемы для получения большей яркости свечения, хотя такая схема включения создает слишком большую нагрузку на выходы. Для повышения надежности и яркости светодиодов нужно подключить светодиоды через транзисторные ключи.

Для синхронизации процесса вывода изображения с движением палочки применяется инерционный контактный датчик движения. Устроен он следующим образом:

Рисунок 2 – Устройство инерционного контактного датчика движения

В состоянии покоя контакты разомкнуты. Если же резко махнуть палочкой, то груз под действием силы инерции замкнет контакты. На входе RA0 контроллера появится сигнал логического нуля. По этому сигналу процессор запустит процесс вывода изображения.

В этой программе реализован самый элементарный алгоритм. В авторском варианте она может выводить только заглавные латинские буквы. После включения программа сначала производит настройку портов (процедура init). Все разряды порта b переводятся в режим вывода. А порт b настраивается таким образом, что его младший разряд RA.0 включается в режим ввода.

Для этого в управляющие регистры соответствующих портов записываются управляющие коды. Далее программа переходит к процедуре опроса датчика запуска getbut. Пока датчик не замкнут, программа находится в непрерывном процессе опроса датчика и из программы опроса не выходит.

Как только программа обнаружит нулевой сигнал на RA0, она переходит к процедуре вывода слова letters.

Программирование микроконтроллера

Процедура вывода слова представляет собой последовательные обращения к подпрограммам вывода букв отображаемого слова. У автора программа выводит слово «HELLO». Поэтому она последовательно обращается к подпрограммам вывода именно этих букв. Для вывода каждой буквы имеется своя отдельная подпрограмма.

Для вывода буквы «A» служит подпрограмма, на которую можно перейти по метке «la». Подпрограмма вывода буквы «B» имеет метку «lb» и так далее. Все подпрограммы вывода букв совершенно одинаковы. Различаются они лишь выводимыми кодами. Каждая подпрограмма последовательно выводит на выходные светодиоды четыре кода, соответствующие четырем столбцам матрицы, отображающей изображение буквы.

Эта матрица, как мы знаем, образуется при движении пяти светодиодов в пространстве. Следовательно, каждый знак отображается матрицей 4X5 точек. После вывода очередного столбца матрицы, подпрограмма рисования буквы переходит к подпрограмме задержки wait. Подпрограмма задержки обеспечивает нужный темп вывода столбцов.

Задержка подобрана таким образом, что бы при движении устройством с разумной для человека скоростью, ширина букв была пропорциональна их высоте.

После вывода всех четырех столбцов, подпрограмма вывода буквы переходит к процедуре space1, служащей для формирования промежутка между буквами. Подпрограмма space1 гасит все светодиоды и выдерживает необходимый временной интервал.

Описываемая программа содержит подпрограммы для высвечивания всех букв латинского алфавита. Поэтому вы сами легко можете переделать программу, заставив ее выводить ваше слово. Для этого нужно переписать процедуру letters таким образом, что бы она обращалась к подпрограммам вывода нужных букв.

Теория надёжности наука, изучающая закономерности распределения отказов технических устройств, причины и модели их возникновения.

Базой математического аппарата теории надежности являются:

– теория вероятностей;

– математическая статистика;

– математическая логика;

– теория случайных процессов;

– теория массового обслуживания;

– теория графов;

– теория оптимизации.

Основные понятия и определения теории надёжности технических устройств, сформулированы в ГОСТ 27.002 89 «Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения»

Общие понятия (по ГОСТу 27.002 89):

– Надежность свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

– Безотказность свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

– Долговечность свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

– Ремонтопригодность свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта

– Сохраняемость свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования

Структурная надежность любого радиоэлектронного аппарата, в том числе и ЭВМ, – его результирующая надежность при известной структурной схеме и известных значениях надежности всех элементов, составляющих структурную схему.

При последовательном включении элементов для надежной работы схемы необходима работа всех функциональных элементов.

Рассчитываем надежную работу P(t) схемы по формуле

P(t)= P1 (t)*P2 (t)*…Pn(t) (1)

где n – число элементов надежностной схем, шт.;

Р1 (t) – работа первого элемента;

P2 (t) – работа второго элемента;

Pn(t) – работа n – го элемента.

В заключении описаны достоинства и недостатки микроконтроллеров PIC.

Основным достоинством таких микроконтроллеров является простота в их использовании, программировании, установке и др. Также благодаря малому количеству компонентов в микроконтроллерах, используемых при построении приборов, их размеры уменьшаются, а надежность увеличивается.

Основным недостатком PIC микроконтроллеров является их сравнительно большая стоимость, при том, что выполняют они не особо много функций.

Применение PIC-контроллеров целесообразно в несложных приборах с ограниченным током потребления (автономные устройства, приборы с питанием от телефонной линии и т.п.).

Page 3

1 Воловий А., Верлович Г. Интегральные акселерометры. Компоненты и технологии, 2002.

2 Григорьев В.Л. Программное обеспечение микропроцессорных систем. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3 Грушвицкий Р.И., Мурсаев А. X., Угрюмов Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.

4 Грушин С.И., Душутин И.Д., Мелехин В.Ф. Проектирование аппаратных средств микропроцессорных систем: Учеб.пособие. Л.: ЛПИ им. Калинина, 1990.

5 Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

6 Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике 1991.

7 Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1988.

8 Лебедев О.П., Мирошниченко А.И., Телец В.А. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП: Справочник. М.: Радио и связь, 1994.

9 Незнайко А.П. Геликман Б.Ю Конденсаторы и резисторы, 1974.

10 Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника2004.

Источник: https://studbooks.net/2338735/tehnika/spetsialnaya_chast

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.