48 x 8 rolovacích maticových displejov LED pomocou Arduina a posuvných registrov .: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

Ahoj všetci

Toto je môj prvý Instructable a je to všetko o vytvorení 48 x 8 programovateľných rolovacích LED matíc pomocou posuvných registrov Arduino Uno a 74HC595. Toto bol môj prvý projekt s vývojovou doskou Arduino. Bola to výzva, ktorú mi dal môj učiteľ. V čase, keď som túto výzvu prijal, som ani nevedel, ako blikať LED pomocou arduina. Myslím si teda, že aj začiatočník to zvládne s trochou trpezlivosti a porozumenia. Začal som malým prieskumom o posuvných registroch a multiplexovaní v arduine. Ak ste s posuvnými registrami nováčik, odporúčam vám začať si s maticami osvojiť základy multiplexovania a reťazového posúvania registrov. To vám veľmi pomôže porozumieť kódu a fungovaniu rolovacieho displeja.

Krok 1: Zhromaždenie nástrojov a komponentov

Komponenty

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8 bitový sériový až paralelný posuvný register. - 7
• 3. Tranzistory BC 548/2N4401 - 8
• 4. 470 ohmové odpory - počet stĺpcov + 8
• 5. Doska 6 x 4 palce - 4
• 6. Farebne označené vodiče - podľa potreby
• 7. Držiaky IC - 7
• 8. 5 mm alebo 3 mm 8x8 spoločná katóda jednofarebná LED matica - 6
• 9. Mužské a ženské hlavičky - podľa potreby.

Potrebné nástroje

• 1. Súprava na spájkovanie
• 2. Multimeter
• 3. Lepiaca pištoľ
• 4. Odpájkovacie čerpadlo
• 5. Napájanie 5V

Krok 2: Zostavenie obvodu na doske

Prvá vec, ktorú musíte urobiť pred zostavením prototypu, je získať pinový diagram vašej matice 8x8 a označiť referenčný bod na identifikáciu pinov vo všetkých vašich maticiach. To vám môže pomôcť pri zostavovaní obvodu.

Priložil som pinový diagram maticového modulu, ktorý som tu použil. V mojom module boli riadky so zápornými kolíkmi. Tento pinový diagram zostáva rovnaký pre väčšinu modulov na trhu.

V obvode je ukázané, že na ovládanie 8 riadkov sa používa jeden posuvný register a na ovládanie stĺpcov používame jeden posuvný register na každých 8 stĺpcov.

Postavme na posuvnom paneli jednoduchý rolovací displej 8 x 8.

Obvod je rozdelený na dve časti - riadkový a stĺpcový. Najprv vytvoríme stĺpcový ovládací prvok.

Pin 4 od arduino je spojený s Pin 14 (SER) posuvného registra. (Toto je kolík vstupu sériových dát posuvného registra. Logické úrovne potrebné na zapnutie LED diód sú vedené cez tento kolík

Pin 3 od arduina je spojený s pinom 12 (RCLK) posuvného registra. (Tento kolík pomenujme ako pin výstupných hodín. Údaje v pamäti posuvných registrov sa pri spustení týchto hodín posúvajú na výstup.)

Pin 2 od arduina je spojený s pinom 11 (SRCLK) posuvného registra. (Toto je vstupný hodinový kolík, ktorý presúva údaje do pamäte.)

VCC +5V sa dáva do posuvného registra prostredníctvom jeho kolíka 16 a to isté je pripojené k pinu 10. (Prečo? Pin 10 je kolík SRCLR, ktorý pri spustení vymaže údaje v posuvnom registri. Je to aktívny nízky kolík, aby sa zachovali údaje v pamäti posuvného registra, musí byť tento pin neustále napájaný +5V.)

Uzemnenie je spojené s kolíkom GND (pin 8 posuvného registra) aj s pinom OE (pin 13 posuvného registra). (Prečo? Aby bolo možné poskytovať výstupy podľa hodinového signálu, je potrebné aktivovať pin aktivácie výstupu. Je to aktívny nízky pin, rovnako ako pin SRCLR, takže ho je potrebné neustále udržiavať v základnom stave, aby sa výstupy.)

Stĺpcové kolíky matice sú pripojené k posuvnému registru, ako je znázornené na schéme zapojenia, s odporom 470 ohmov medzi maticou a posuvným registrom

Teraz k riadiacemu obvodu riadkov.

Pin 7 od arduino je spojený s Pin 14 (SER) posuvného registra

Pin 5 od arduina je spojený s pinom 11 (SRCLK) posuvného registra

Pin 6 od arduina je spojený s pinom 12 (RCLK) posuvného registra

VCC +5V je priradený pinom 16 a pin 10, ako je popísané vyššie

Uzemnenie je spojené s kolíkmi 8 a 13

Ako som už spomenul vyššie, v mojom prípade boli riadky zápornými kolíkmi. Je lepšie považovať záporné piny vašej matice za riadky displeja. Na tieto záporné piny je potrebné prepnúť uzemnenie pomocou tranzistorov BC548/2N4401, ktoré sú riadené úrovňami výstupnej logiky posuvného registra. Čím viac negatívnych pinov, tým viac tranzistorov potrebujeme

Pripojte riadky podľa schémy zapojenia

Ak sa vám podarilo vytvoriť prototyp maticového displeja 8 x 8, môžete jednoducho replikovať časť obvodu na riadenie stĺpcov a rozšíriť maticu na ľubovoľný počet stĺpcov. Stačí pridať jeden 74HC595 na každých 8 stĺpcov (jeden modul 8 x 8) a prepojiť ho s predchádzajúcim.

Daisy reťazte posuvné registre pre pridanie ďalších stĺpcov

Sedmokráskový reťazec v elektrotechnike je schéma zapojenia, v ktorej je súčasne zapojených viacero zariadení dohromady.

Mechanizmus je jednoduchý: kolíky SRCLK (vstupné hodiny. Pin 11) a RCLK (výstupné hodiny. Pin 12) sú zdieľané medzi všetkými za sebou zapojenými posuvnými registrami, pričom každý QH PIN (kolík 9) predchádzajúceho posuvného registra v reťazec sa používa ako sériový vstup pre nasledujúci posuvný register cez PIN SER (kolík 14).

Jednoducho povedané, reťazovým zapojením posuvných registrov je možné ich ovládať ako jeden posuvný register s väčšou pamäťou. Ak napríklad zapojíte do reťazca dva 8 -bitové posuvné registre, budú fungovať ako jeden 16 -bitový posuvný register.

Kód

V kóde napájame stĺpce s príslušnými logickými úrovňami podľa vstupu, zatiaľ čo skenujeme pozdĺž riadkov. Znaky od A po Z sú v kóde definované ako logické úrovne v bajtovom poli. Každý znak je 5 pixelov široký a 7 pixelov vysoký. Podrobnejšie vysvetlenie fungovania kódu som poskytol ako komentáre v samotnom kóde.

Tu je priložený kód Arduino.

Krok 3: Spájkovanie

Aby bol spájkovaný obvod zrozumiteľnejší, urobil som ho čo najväčší a dal som samostatné dosky pre radové a stĺpové ovládače a spojil ich dohromady pomocou hlavičiek a vodičov. Môžete to veľmi zmenšiť spájkovaním komponentov bližšie k sebe alebo ak ste dobrý v navrhovaní DPS, môžete si vyrobiť aj menší vlastný DPS.

Na každý kolík vedúci k matici určite dajte odpor 470 ohmov. Na pripojenie matíc LED k doske vždy používajte hlavičky. Je lepšie ich nespájkovať priamo na dosku, pretože dlhodobé pôsobenie tepla ich môže natrvalo poškodiť.

Keď som vyrobil samostatné dosky pre riadkové a stĺpcové ovládače, predĺžil som vodiče z jednej dosky na druhú, aby som spojil stĺpce. Tu doska v hornej časti slúži na ovládanie radov a doska v spodnej časti slúži na ovládanie stĺpcov.

potrebuje iba jeden 74HC595 na pohon všetkých 8 radov. Ale na základe počtu stĺpcov by malo byť pridaných viac posuvných registrov, neexistuje žiadny teoretický limit pre počet stĺpcov, ktoré môžete pridať do tejto matice. Ako veľký to môžete urobiť? Dajte mi vedieť, keď sa tam dostanete!;)

Krok 4: Testovanie hotovej prvej polovice obvodu

Vždy to vyskúšajte na polceste, aby ste našli možné chyby, ako sú uvoľnené spojenia, nesprávne pripojenie pinov atď.: Mnoho ľudí, ktorí ma požiadali o pomoc pri hľadaní chyby v ich matici, urobilo chybu pri pripájaní stĺpcov riadkov a stĺpcov modulu matice. Pred spájkovaním to dvakrát skontrolujte a kolíky ľahko odlíšte pomocou farebne označených vodičov.

Krok 5: Budovanie druhej polovice

Predĺžte rovnaký obvod ovládania stĺpcov. Riadky sú sériovo prepojené s predchádzajúcim.

Kolíky SRCLK a RCLK sa odoberajú paralelne a QH (výstup sériových dát. Pin 9) posledného posuvného registra dokončeného obvodu je spojený so SER (vstup sériových dát. Pin 14) nasledujúceho posuvného registra. Napájanie VCC a GND je tiež zdieľané medzi všetkými integrovanými obvodmi.

Krok 6: Výsledok

Keď skončíte s spájkovaním, ďalším krokom je výroba puzdra pre váš displej. Vždy je lepšie navrhnúť vlastné puzdro pomocou Fusion 360 alebo akéhokoľvek iného nástroja pre 3D návrh a puzdro 3D vytlačiť. Keďže som v tom čase nemal prístup k 3D tlači, vyrobil som drevené puzdro s pomocou priateľa, ktorý je dobrý v práci s drevom.

Dúfam, že sa vám páčilo čítanie tohto návodu. Uverejnite obrázky svojej verzie tohto projektu v sekcii komentárov nižšie a ak máte nejaké otázky, pokojne sa ich opýtajte tu alebo pošlite mail na [email protected]. Rád vám pomôžem.