Články / Mikroprocesory

Informačná tabuľa s použitím maticových LED displejov

---

Zariadenie sa skladá zo šiestich maticových LED displejov 8x8px, takže celkové rozlíšenie displeja je 48x8px. Do LED displeja môžeme nahrať text dlhý najviac 128 znakov, ktorý sa postupne celý vypíše postupným posúvaním znakov doľava. Nahrávanie textu je realizované pomocou počítača cez sériové rozhranie RS-232. Zariadenie pozná celú ASCII tabuľku znakov,takže si poradí aj s diakritikou. Využitie nájde hlavne na reklamné a informačné účely napríklad vo firmách, školách, na futbalových ihriskách a podobne.

Technické údaje:

Napájacie napätie: 5V (napájanie je prostredníctvom USB)
Prúdový odber:
Kľudový odber- 10mA
Všetky LED svietia – 200mA
Pri vykresľovaní textu – približne 100mA
Nahrávanie textu – cez rozhranie RS232
Zobrazovanie – maticové led displeje s celkovým rozlíšením 48x8px
Mechanické rozmery: 400x70mm

Obrázok matice 8x8

Popis činnosti:

Zobrazovacie jednotky v tomto prípade LED matice 8x8 znakov pracujú v multiplexnom režime. Srdcom celého zapojenia je mikroprocesor PIC16F628A. Ten sa stará o vykresľovanie znakov na maticovom LED displeji a o komunikáciu zo sériovým rozhraním. Zariadenie bolo realizované na spoluprácu s počítačom, preto bolo zvolené napájanie pomocou USB portu, ktorý spĺňa požadované napätie a prúd je tiež dostačujúci. Po pripojení napájania začne zariadenie vykresľovať defalutný text nahratý do eeprom pamäte. Po zapojení komunikačného kábla s rozhraním RS-232 spustíme ovládací program a nahráme náš zadaný text. Tým sa text nahrá do internej eeprom pamäte ,ktorá má veľkosť 128Bytes ,takže môžeme nahrať text dlhý až 128 znakov a zariadenie začne hneď aj vypisovať na maticovom displeji nový nahraný text. Text sa vykresľuje postupne, posúvaním znakov smerom doľava. Za posledným znakom nahraného textu sa ako ďalší znak vykreslí prvý znak nahraného textu. Rýchlosť posúvania sa nedá meniť je pevne stanovená v programe.

Schéma zapojenia:

Algoritmus programu:

Mikroprocesor PIC ma zapísané vo flash pamäti programu ASCII tabuľku znakov. Procesor pozrie do EEPROM prečíta číslo znaku a vyberie z tabuľky ASCII čo má na displej vykresliť. Vykresľuje tak, že načíta do pomocnej pamäte všetky znaky ,ktoré majú byť zobrazené a pomocou multiplexingu vykresľuje jeden riadok po druhom. Multiplexing displeja prebieha medzi jednotlivými riadkami. To znamená ,že mikroprocesor posiela do posuvných registrov starajúcich sa o vykreslenie jednotlivých stĺpcov 48 bitovú informáciu, kde sa nachádza log. 1, tam bude daný segment rozsvietený. Následne pošle mikroprocesor do posuvného registra starajúci sa o vykreslenie riadkov logickú jednotku- podľa toho ,ktorý riadok má byť aktivovaný. Výstupy tohto posuvného registra sú zapojené na báze NPN tranzistorov, pretože prúdové zaťaženie posuvného registra je ďaleko menšie, takže sa vlastne starajú o prúdové zosilnenie výstupov. Striedanie riadkov sa opakuje veľmi rýchlo, jednotlivé riadky sa vystriedajú rýchlosťou približne 50krát za sekundu, takže ľudské oko nedokáže takúto rýchlu zmenu vnímať a vidí to ako celistvý obraz.

Stavba:

Zariadenie je vyrobené na dvoch jednostranných DPS, ktoré sa navzájom potom spoja pomocou drôtových prepojok. Keďže na trhu nie je bežne dostupný plošný spoj s dĺžkou 40cm, bolo zvolené toto riešenie . Vzhľadom na to ,že bol použitý jednostranný plošný spoj, návrh sa nevyhol veľkému množstvu drôtových prepojok, ktorých je za potreba. Podľa mňa je to, ale stále jednoduchšie riešenie ako vyrábať obojstranné DPS. Po výrobe plošného spoja najskôr osadíme drôtové prepojky a potom súčiastky. Drôtové prepojky osadzujeme zhora, okrem 2 výnimok, a to prepojenie MAX232 a PIC16F628, tieto prepojky zaspájkujeme zospodu. Integrované obvody neosádzame na pätice, pretože nad integrované obvody prídu maticové LED displeje, takže treba vytvoriť dostatočný priestor na ich umiestnenie nad integrované obvody. Maticové displeje nespájkujeme do plošného spoja, ale umiestime ich do dutinkových líšt, tak získame potrebnú vzdialenosť medzi displejmi a integrovanými obvodmi. Čo sa súčiastok týka, tak problém môže nastať v rôznych druhoch vyhotovenia posuvného registra 4094. Z praktických skúseností som zistil ,že verzia tohto IO s označením CD4094 dá pri napájacom napätí 5V (náš prípad), na výstupe 20mA pre každú LED. Naopak varianta tohto obvodu s označením 74HCT4094 dá pri uvedenom napájaní na výstupe len 2mA pre LED. V konečnom dôsledku sa to teda odzrkadlí na jase displeja. Ja som bohužiaľ zohnal len typ 74HCT4094, svietivosť bola v šere a tme dostačujúca ale pri dennom svetle už nedostačovala.

Oživenie:

Cez USB predlžovací kábel zapojíme zariadenie do USB portu, mal by sa začať vykresľovať defalutný text nahraný do eeprom pamäte – „www.svetelektro.com“ Ak sa tak stalo môžeme pripojiť komunikačný kábel do počítača a spustíme program editortextu.exe, spustí sa nám program ako vidno na obrázku č.1. Do riadku „editovanie textu“ napíšeme náš požadovaný text, maximálne, ale s počtom znakov 128, môžeme používať aj diakritiku aj rôzne značky s ASCII tabuľky. Následne stlačíme tlačítko pripojiť. Ak zariadenie funguje správne rozsvietia sa nám v programe obidve LED-ky tj. žltá a zelená a odblokuje sa nám tlačítko „Odošli“, ktorým odošleme zadaný text do zariadenia.

Obr. č.1(program na nahrávanie textu):

Dosky plošných spojov s rozmermi 200x70mm:

Osadenie DPS:

Download:

DOWNLOAD: Firmware, DPS a schému v eagli, Programovací software Veľkosť: 263kB

Zoznam použitých súčiastok:

C1 až C4 - 10uf/16V
C5,C6 – 18pF/keram.
C7 – 100n/keram.
C8 – 470uF/16V
IO1 až IO6 – 4094 varianty viď text
IO7 – MAX232
IO8 – 4094
IO9 – PIC16F628A
DISP1 až DISP6 – TA23-11EWA - maticové displeje 8x8bodov červené
T1 až T8 – BC337
USB konektor - USB/BU1A (A-USBS-A) / Konektor USB A-F do DPS 90°
DB9 konektor na RS – 232 - DMR 09 F / CANNON F do DPS pravouhlý 9-pin Q1 – kryštál 20Mhz

Hotový výrobok:

Autori zapojenia sú: Zawin (návrh zapojenia, návrh DPS,konštrukcia a testovanie) a FUBU (návrh zapojenia, návrh programu pre PIC mikrokontroler, návrh programu pre PC)