Ivailo Vasilev
Характеристики світлодіодного матричного дисплея
- Формат матриці 40 × 7 точок;
- Відображення часу, дати, внутрішньої і зовнішньої температури, текстових повідомлень;
- Автоматичний перехід із зимового на літній час і навпаки;
- Годинник реального часу працюють без зовнішнього живлення більше одного тижня;
- Вимірювання температури всередині приміщення (0 ... +75) ° С, точність ± 0.5 ° С;
- Вимірювання вуличної температури (-40 ... + 75) ° С, точність ± 0.5 ° С;
- Підтримка статичних та динамічних повідомлень з різними ефектами;
- Повний набір символів кирилиці і спеціальних символів;
- Пам'ять для 10 повідомлень, до 250 символів в кожному;
- Автоматичне регулювання яскравості;
- ІК-пульт дистанційного керування для налаштування повідомлень;
- Напруга живлення: 12 ... 24 В постійного струму;
- Розмір передньої панелі 305 × 69 мм.
Принципова схема
Завантажити схему в форматі PDF 
Пристрій складається з двох частин: блоку управління і блоку відображення. Дві друкованих плати з'єднуються один з одним за допомогою пари дворядних роз'ємів і поділяються чотирма втулками. Один з роз'ємів служить для передачі електричних сигналів, інший використовується тільки як механічний сполучний елемент.
Основним компонентом пристрою є мікроконтролер PIC18F252 (U9). Він керує всіма функціями і здійснює алгоритм управління світлодіодною матрицею.
Світлодіоди з'єднані матрицею 40 × 7. Сполучені разом катоди утворюють стовпці матриці, а аноди - рядки. Матриця управляється динамічно - рядок за рядком. Світлодіоди матриць перемикаються спеціалізованими мікросхемами драйверів STP16CP05 (U101 ... U103) виробництва фірми ST Microelectronics .
Написи на фото
Power supply
Напруга живлення
IR reciever
ІК приймач
Light sensor
Датчик освітленості
Temp. sensors
датчики температури
SET
ВСТАНОВЛЕННЯ
DOWN
ВНИЗ
UP
ВГОРУ
Out
зовнішня
In
Внутрішня
Кожна з цих мікросхем містить 16 біт регістр зсуву з послідовним входом і паралельним виходом, і регістр-засувку з 16 виходами. Виходи цього регістра з відкритим стоком дозволяють підключати навантаження з напругою живлення до 20 В. Постійний струм виходів варіюється від 5 до 100 мА і регулюється зовнішнім резистором (R115 ... R117). Три світлодіодних драйвера з'єднані каскадно (один за іншим) і управляються мікроконтролером по інтерфейсу SPI. Мікроконтролер посилає 48-розрядне слово, завантажуючи один рядок. 40 молодших розрядів є стан світлодіодів рядки (1-вкл., 0-викл.). 7 старших розрядів служать для управління анодами через 7 транзисторних ключів (VT101 ... VT107). 40-й біт залишається невикористаним. Мікроконтролер посилає 48-бітове слово через кожну мілісекунду.
За 7 циклів відображаються рядки з першої по сьому, потім йде 8-й додатковий цикл, який використовується для вимірювання температури. Таким чином, частота оновлення зображення на дисплеї дорівнює 125 Гц. Для регулювання яскравості дисплея використовуються керуючі входи мікросхем «дозвіл виходів» (ОО). Кожен рядковий цикл починається з установки «лог. 0 »на виведенні OE (виходи дозволені). Тривалість цього сигналу, який генерується ШІМ модулем мікроконтролера, змінюється, в залежності від бажаної яскравості.
Необхідно відзначити, що номери стовпців і рядків матриці не співвідносяться з відповідними висновками мікросхем (U101 ... U103). Це зроблено для спрощення розведення друкованих плат. Біти, що відповідають певним светодиодам, формуються на програмному рівні.
Завантажити схему в форматі PDF
Годинник реального часу і календар
Годинник реального часу реалізовані на мікросхемі U10 - PCF8583 . Вона містить безпосередньо годинник з усіма необхідними лічильниками і регістрами, календар, будильник, генератор 32768 Гц і ланцюги інтерфейсу I2C. Її енергоспоживання є дуже низьким (близько 10 мкА), а напруга живлення може знаходиться в діапазоні 1 ... 6 В. Такі характеристики гарантують функціонування протягом тривалого часу при використанні невеликої літієвої батарейки, або навіть накопичувального конденсатора. Розроблена друкована плата передбачає обидва варіанти.
Типорозмір літієвої батарейки - 2032. При експериментальній установці конденсатора ємністю 1 Ф, після відключення живлення годинник йшли більше тижня. Для зменшення прямого падіння напруги VD10, VD11 і VD12 повинні бути діодами Шотткі. Підлаштування конденсатор C21 використовується для установки частоти генератора 32768 Гц. Для зв'язку по шині I2C використовується модуль синхронного послідовного порту (MSSP) мікроконтролера PIC18F252. Модуль працює в режимі «ведучий». До тієї ж шині може бути підключена зовнішня пам'ять EEPROM (U11) для збільшення обсягу пам'яті для збереження даних. У представленій версії прошивки мікроконтролера додаткова пам'ять не потрібно, тому встановлювати мікросхему U11 не потрібно.
Вимірювання температури
Для вимірювання температури повітря використовуються датчики LM35 (U5, U6). Вони відкалібровані безпосередньо в градусах Цельсія. Вихідний сигнал має коефіцієнт 10 мВ / ° C. Напруга харчування повинно бути між 4 і 30 В. Для вимірювань в повному діапазоні температур до виходів датчиків через резистори R4 і R5 має бути докладено негативне напруга. Для цього нижні висновки датчиків підключаються до аналогової землі через два діода (VD4, VD5 і VD6, VD7), які піднімають її потенціал приблизно до 1.4 В. При такому включенні датчиків напруги джерела +5 В для їх харчування буде недостатньо, тому в схему доданий стабілізатор U1 ( 78L09 ).
Сигнал з датчика знімається між його виходом і негативним контактом. Напруга між цими двома висновками пропорційно величині температури, а його знак (+ або -) говорить про характер температури (вище або нижче 0 ° С). Датчики підключаються до пристрою трипровідними кабелями. Програмне забезпечення розроблене так, щоб вимірювати внутрішню температуру за допомогою U6, а зовнішню - U5.
Аналого-цифровий перетворювач
Виходи обох датчиків LM35 підключені до мікросхеми U4 - MCP3302 . Це АЦП послідовного наближення. Він забезпечує вимірювання з дозволом 13 біт (12 біт плюс біт знака). MCP3302 має 4 аналогових входу, які можуть бути налаштовані або як 4 окремих, або як 2 диференціальних. В даній схемі для перетворення біполярного напруги від датчиків температури LM35 використовується варіант з двома диференціальними входами. Опорна напруга для датчиків виробляє мікросхема U7 - LM336 .
За допомогою підлаштування резистора RP1 опорна напруга встановлюється рівним 2.55 В. Діоди VD8 і VD9 потрібні для температурної компенсації. MCP3302 має інтерфейс SPI, який використовує чотири сигнальних лінії. За цих лініях мікроконтролер (U9) здійснює управління АЦП. Для підвищення точності вимірювань аналогова земля розв'язана з цифровою за допомогою невеликої індуктивності (L6). Це феритовий дросель для поверхневого монтажу Z600 типорозміру 0805. Такі ж дроселі застосовані для розв'язки харчування АЦП, датчиків температури і джерела опорного напруги (L4 і L5).
управління яскравістю
Для автоматичного регулювання яскравості дисплея використовується інтегральний датчик освітленості U8 (TSL257). Його вихідна напруга прямо пропорційно інтенсивності світла, що потрапляє на вбудований фотодіод. Ця напруга вимірюється власним АЦП мікроконтролера. Від виміряного значення залежить шпаруватість ШІМ модуля мікроконтролера, звідси відбувається зміна яскравості світіння світлодіодним панелі. Щоб уникнути небажаних флуктуацій яскравості, програмним способом вводиться невелика затримка управління ШІМ модулем.
функції дисплея
Налаштування дисплея здійснюються користувачем за допомогою трьох кнопок S1 ... S3. Назви цих кнопок такі:
- S1 - Вгору;
- S2 - Вниз;
- S3 - Установка.
годинника
Для входу в режим настройки натисніть один раз кнопку «Установка». На дисплеї з'явиться напис «Settings». Для установки часу і дати натисніть кнопку «Вгору» або «Вниз», щоб з'явився напис «Set time». Знову натисніть кнопку «Установка» і дисплей покаже поточний час, де цифри годин будуть мигати. Використовуйте кнопки «Вгору» або «Вниз» для установки поточного години. Потім натисніть кнопку «Установка» для введення хвилин. Коли поточний час в хвилинах встановлено, дисплей перемикається до налаштування дати. Послідовно встановіть день, місяць і рік і натисніть кнопку «Установка», щоб завершити процес налаштування. Програма автоматично визначить день тижня.
Якщо дата обрана неправильно (наприклад, 29.02.10), на дисплеї на деякий час з'явиться повідомлення «ERROR», а потім програма повернеться в початок настройки дати. Якщо дата встановлена правильно, на дисплеї з'явиться встановлений час з миготливим «ОК», і програма буде очікувати підтвердження нових значень часу і дати. Якщо при цьому натиснути кнопку «Вгору», нові значення проігнорує і програма повернеться в режим «Settings». Якщо буде натиснута кнопка «Вниз», пристрій повернеться на перший крок процедури «Set time». При натисканні на кнопку «Установка», нові значення часу і дати приймаються, секунди скидаються і дисплей переходить в звичайний режим. Програма автоматично переводить годинники на літній час (+1 година). Це відбувається в останню неділю березня о 3:00 ранку. Повернення на зимовий час (-1 годину) здійснюється в останню неділю жовтня о 4:00 ранку.
Далі буде
