48 X 8 rolovací LED maticový displej pomocí Arduina a posuvných registrů: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Ahoj všichni

Toto je můj první Instructable a je to všechno o vytvoření 48 x 8 programovatelných rolovacích LED matic pomocí posuvných registrů Arduino Uno a 74HC595. Toto byl můj první projekt s vývojovou deskou Arduino. Byla to výzva, kterou mi dal můj učitel. V té době, kdy jsem přijal tuto výzvu, jsem ani nevěděl, jak blikat LED pomocí arduina. Takže si myslím, že to s trochou trpělivosti a porozumění zvládne i začátečník. Začal jsem malým průzkumem o posuvných registrech a multiplexování v arduinu. Pokud jste s posuvnými registry noví, doporučuji si před začátkem s maticemi osvojit základy multiplexování a řetězových posuvných registrů. To vám hodně pomůže porozumět kódu a fungování rolovacího displeje.

Krok 1: Shromáždění nástrojů a komponent

Komponenty

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8bitové sériové a paralelní posuvné registry. - 7
• 3. Tranzistory BC 548/2N4401 - 8
• 4. 470 ohmové odpory - počet sloupců + 8
• 5. Pref Board 6x4 palce - 4
• 6. Barevně označené vodiče - podle potřeby
• 7. Držáky IC - 7
• 8. 5 mm nebo 3 mm 8x8 běžná katoda jednobarevná LED matice - 6
• 9. Záhlaví mužů a žen - Podle potřeby.

Vyžadovány nástroje

• 1. Pájecí sada
• 2. Multimetr
• 3. Lepicí pistole
• 4. Odpájecí čerpadlo
• 5. Napájení 5V

Krok 2: Budování obvodu na prkénku

První věc, kterou musíte udělat před sestavením prototypu, je získat pinový diagram vaší matice 8x8 a označit referenční bod pro identifikaci pinů ve všech vašich matricích. To vám může pomoci při sestavování obvodu.

Připojil jsem pinový diagram maticového modulu, který jsem zde použil. V mém modulu byly řádky zápornými kolíky. Tento pinový diagram zůstává stejný pro většinu modulů na trhu.

V obvodu je ukázáno, že k ovládání 8 řádků se používá jeden posuvný registr a pro ovládání sloupců používáme jeden posuvný registr pro každých 8 sloupců.

Postavme si na roštu jednoduchý rolovací displej 8 x 8.

Obvod je rozdělen na dvě části - řízení řádku a řízení sloupců. Pojďme nejprve vytvořit ovládací prvek sloupce.

Pin 4 od arduina je připojen k Pin 14 (SER) posuvného registru. (Toto je pin pro vstup sériových dat posuvného registru. Logické úrovně potřebné pro zapnutí LED diod jsou vedeny přes tento pin

Pin 3 z Arduina je připojen na Pin 12 (RCLK) posuvného registru. (Pojmenujme tento pin jako pin výstupních hodin. Data v paměti posuvných registrů jsou při spuštění těchto hodin tlačena na výstup.)

Pin 2 z Arduina je připojen na Pin 11 (SRCLK) posuvného registru. (Toto je vstupní hodinový pin, který přesouvá data do paměti.)

VCC +5V je dáno posuvnému registru prostřednictvím jeho kolíku 16 a totéž je připojeno k pinu 10. (Proč? Pin 10 je pin SRCLR, který při spuštění vymaže data v posuvném registru. Je to aktivní nízký pin, takže aby byla zachována data v paměti posuvného registru, musí být tento pin neustále napájen +5V.)

Uzemnění je spojeno jak s kolíkem GND (pin 8 posuvného registru), tak s pinem OE (pin 13 posuvného registru). (Proč? Aby bylo možné poskytovat výstupy podle hodinového signálu, musí být aktivován pin pro aktivaci výstupu. Je to aktivní nízký pin, stejně jako pin SRCLR, takže je třeba jej stále udržovat v základním stavu, aby výstupy.)

Sloupcové kolíky matice jsou připojeny k posuvnému registru, jak je znázorněno na schématu zapojení, s odporem 470 ohmů mezi maticí a posuvným registrem

Nyní k okruhu ovládání řádků.

Pin 7 od arduino je připojen k Pin 14 (SER) posuvného registru

Pin 5 od Arduina je připojen k Pin 11 (SRCLK) posuvného registru

Pin 6 od arduino je připojen k Pin 12 (RCLK) posuvného registru

VCC +5V je přiřazeno pinům 16 a pin 10, jak je popsáno výše

Uzemnění je připojeno ke kolíku 8 a kolíku 13

Jak jsem zmínil výše, řádky byly v mém případě zápornými piny. Je lepší považovat záporné kolíky vaší matice za řádky zobrazení. Na tyto záporné piny je třeba přepnout uzemnění pomocí tranzistorů BC548/2N4401, které jsou řízeny úrovněmi výstupní logiky posuvného registru. Takže čím více negativních pinů, tím více tranzistorů potřebujeme

Uspořádejte zapojení řady podle schématu zapojení

Pokud se vám podařilo vytvořit prototyp maticového displeje 8 x 8, můžete jednoduše replikovat část obvodu pro řízení sloupců a rozšířit matici na libovolný počet sloupců. Stačí přidat jeden 74HC595 na každých 8 sloupců (jeden modul 8 x 8) a propojit je s předchozím.

Daisy zřetězte posuvné registry pro přidání dalších sloupců

Daisy chain v elektrotechnice je schéma zapojení, ve kterém je zapojeno více zařízení dohromady v pořadí.

Mechanismus je jednoduchý: piny SRCLK (vstupní hodiny. Pin 11) a RCLK (výstupní hodiny. Pin 12) jsou sdíleny mezi všemi řetězcovými posuvnými registry řetězově propojenými, zatímco každý QH PIN (Pin 9) předchozího posuvného registru v řetězec se používá jako sériový vstup pro následující posuvný registr přes PIN SER (pin 14).

Jednoduše řečeno, řetězením posuvných registrů je lze ovládat jako jeden posuvný registr s větší pamětí. Pokud například spojíte dva 8bitové posuvné registry, budou fungovat jako jeden 16bitový posuvný registr.

Kód

V kódu krmíme sloupce s příslušnými logickými úrovněmi podle vstupu, zatímco skenujeme podél řádků. Znaky od A do Z jsou v kódu definovány jako logické úrovně v bajtovém poli. Každý znak je 5 pixelů široký a 7 pixelů vysoký. Podrobněji jsem vysvětlil fungování kódu jako komentáře v samotném kódu.

Zde je připojen kód Arduino.

Krok 3: Pájení

Aby byl pájený obvod srozumitelnější, udělal jsem ho co největší a dal jsem oddělené desky pro řadové a sloupkové ovladače a spojil je dohromady pomocí záhlaví a vodičů. Můžete to udělat mnohem menší pájením komponentů blíže k sobě nebo pokud jste dobří v navrhování desek plošných spojů, můžete také vytvořit menší vlastní desku plošných spojů.

Nezapomeňte na každý kolík vedoucí k matici umístit odpor 470 ohmů. Pro připojení LED matic k desce vždy použijte záhlaví. Je lepší je nepájet přímo na desku, protože dlouhodobé působení tepla je může trvale poškodit.

Když jsem vytvořil samostatné desky pro ovládací prvky řádků a sloupců, rozšířil jsem dráty z jedné desky na druhou, abych připojil sloupce. Zde je deska nahoře pro ovládání řad a deska ve spodní části pro ovládání sloupců.

potřebuje pouze jeden 74HC595 k pohonu všech 8 řad. Ale na základě počtu sloupců by mělo být přidáno více posuvných registrů, neexistuje žádný teoretický limit pro počet sloupců, které můžete přidat do této matice. Jak velký to můžete udělat? Dejte mi vědět, až se tam dostanete!;)

Krok 4: Testování hotové první poloviny obvodu

Vždy to vyzkoušejte napůl, abyste našli možné chyby, jako jsou uvolněná spojení, špatné připojení pinů atd.: Mnoho lidí, kteří mě požádali o pomoc při hledání chyby v jejich matici, udělali chybu s pin-out řádku modulu matice modulu. Před pájením to dvakrát zkontrolujte a pro snadné rozlišení pinů použijte barevně označené vodiče.

Krok 5: Budování druhé poloviny

Rozšiřte stejný obvod řízení sloupců. Řádky jsou spojeny v sérii s předchozím.

Piny SRCLK a RCLK se odebírají paralelně a QH (výstup sériových dat. Pin 9) posledního posuvného registru dokončeného obvodu je připojen k SER (sériový vstup dat. Pin 14) dalšího posuvného registru. Výkon VCC a GND je také sdílen mezi všechny integrované obvody.

Krok 6: Výsledek

Jakmile pájení dokončíte, dalším krokem je vytvoření pouzdra pro váš displej. Vždy je lepší navrhnout vlastní pouzdro pomocí Fusion 360 nebo jiného nástroje pro 3D návrh a případ vytisknout 3D. Protože jsem v té době neměl přístup k 3D tisku, vyrobil jsem dřevěné pouzdro s pomocí přítele, který je dobrý v práci se dřevem.

Doufám, že jste si přečetli tento návod. Zveřejněte obrázky své verze tohoto projektu v sekci komentáře níže. Pokud máte nějaké dotazy, můžete se jich zeptat zde nebo poslat e -mail na adresu [email protected]. Rád vám pomůžu.