Модуль с несколькими светодиодными дисплеями: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Всем здравствуйте, Мне нравится работать со светодиодными дисплеями с 7 сегментами или с точечной матрицей, и я уже сделал с ними много разных проектов.

Каждый раз они интересны, потому что в том, как они работают, есть какая-то магия, потому что то, что вы видите, является оптической иллюзией!

Дисплеи имеют множество контактов для подключения к Arduino (или другому микроконтроллеру), и лучшее решение - применить технику мультиплексирования данных, чтобы свести к минимуму использование их портов.

Когда вы это сделаете, каждый сегмент или каждый светодиод будет включаться на несколько мгновений (миллисекунды или меньше), но повторение этого так много раз в секунду создает иллюзию изображения, которое вы хотите показать.

Для меня самое интересное - разработать логику, программу, чтобы узнать, как они могут отображать правильную информацию в соответствии с вашим проектом.

В одном проекте использование дисплеев требует много времени, чтобы собрать все компоненты на макетной плате с множеством проводов для соединений.

Я знаю, что на рынке есть много различных дисплеев, работающих с I2C, с упрощенными способами (или без них) для их программирования, и я тоже их использовал, но я предпочитаю работать со стандартными компонентами, такими как 74HC595 (мультиплексор IC) и ULN2803 (драйверы), потому что они дают вам больше контроля над вашей программой, а также большую надежность и надежность в использовании.

Чтобы упростить процесс сборки, я разработал модуль LED Dipslay для различных целей, используя простые и распространенные компоненты в мире Arduino.

С помощью этого модуля вы можете работать с точечной матрицей с двухцветными светодиодами двух стандартных размеров (больший и меньший), а также вы можете управлять дисплеями 7 x 4 разряда, которые очень распространены и их легко найти на рынке.

И вы также можете работать с этими модулями в каскаде, последовательно (разные данные на дисплеях) или параллельно (одни и те же данные в дисплеях).

Итак, давайте посмотрим, как этот модуль может работать, и поможем вам в ваших разработках!

Видео (модуль светодиодного дисплея)

Видео (матричный тест)

С уважением, LAGSILVA

Шаг 1: Компоненты

PCB (печатная плата)

- 74HC595 (03 шт.)

- ULN2803 (02 х)

- Транзистор ПНП - BC327 (08х)

- Резистор 150 Ом (16 х)

- Резистор 470 Ом (08х)

- Конденсатор 100 нФ (03 х)

- IC Socket 16 контактов (03 x)

- IC Socket 18 контактов (02 x)

- Штекерный разъем розетка - 6 контактов (8 шт.)

- Заголовки штифтов 90º (01 x)

- Заголовки штифтов 180º (01 x)

- Конектор Borne KRE 02 штифты (02 x)

- PCB (01 x) - Изготовлено

Другие

- Arduino Uno R3 / Nano / аналогичный

- Светодиодный дисплей, 04 цифры, 7 сегментов - (Общий анод)

- Точечно-матричный двухцветный светодиод (зеленый и красный) - (Общий анод)

Важные примечания:

1. Я помещаю таблицы всех наиболее важных компонентов только в качестве справки, но вы должны проверить таблицы своих собственных компонентов перед их использованием.
2. Эта плата была разработана для использования только дисплеев ОБЩЕГО АНОДА.

Шаг 2: первые прототипы

Мой первый прототип был сделан на макетной плате для проверки схемы.

После этого я сделал еще один прототип, используя универсальную плату, как вы можете видеть на фотографиях.

Такая плата интересна для создания быстрого прототипа, но вы понимаете, что на ней по-прежнему остается много проводов.

Это функциональное решение, но не столь элегантное по сравнению с готовой печатной платой (синей).

Я плохо разбираюсь в пайке, потому что у меня недостаточно опыта в этом процессе, но даже в этом случае я получил хорошие результаты как с опытом, так и, что более важно: я не сжег ни один компонент, ни руки!

Возможно, на моей следующей доске результаты будут лучше благодаря практике.

В связи с этим я рекомендую вам попробовать такой опыт, потому что он вам подойдет.

Просто не забывайте бережно обращаться с горячим утюгом и старайтесь не тратить на компонент более нескольких секунд, чтобы не сжечь его !!

И, наконец, на Youtube вы можете найти множество видеороликов о пайке, которые вы можете изучить, прежде чем отправиться в реальный мир.

Шаг 3: Дизайн печатной платы

Я разработал эту печатную плату с использованием специального программного обеспечения для производства двухслойной платы, и она была разработана в нескольких различных версиях до этой последней.

Вначале у меня была одна версия для каждого вида дисплеев, и в конце концов я решил объединить все в одну версию.

Цели проектирования:

• Просто и полезно для прототипов.
• Простая установка и расширяемость.
• Возможность использования 3-х различных дисплеев.
• Максимальная ширина большой точечной матрицы светодиода.
• Максимальная длина 100 мм для минимизации затрат на производство доски.
• Используйте традиционные компоненты вместо SMD, чтобы избежать больших трудностей при ручной пайке.
• Плата должна быть модульной, чтобы ее можно было каскадно соединять с другими платами.
• Последовательный или параллельный вывод для других плат.
• Несколько плат должны управляться только Arduino.
• Только 3 провода данных для подключения Arduino.
• Подключение внешнего источника питания 5 В.
• Увеличьте электрическую надежность, применяя транзисторы и драйверы (ULN2803) для управления светодиодами.

Замечание:

В связи с этим последним пунктом я рекомендую вам прочитать еще одну мою инструкцию об этих компонентах:

Использование регистра сдвига 74HC595 с ULN2803, UDN2981 и BC327

Производство печатных плат:

Закончив дизайн, я отправил его производителю печатных плат в Китае после многих поисков у разных местных поставщиков и в разных странах.

Основная проблема была связана с соотношением количества плат к стоимости, потому что мне нужно всего несколько из них.

В конце концов я решил разместить регулярный заказ (не экспресс-заказ из-за более высоких затрат) всего на 10 плат в компании в Китае.

Спустя всего 3 дня доски были изготовлены и отправлены мне через весь мир более чем за 4 дня.

Результаты были отличными !!

Через неделю после заказа доски оказались у меня в руках, и я был очень впечатлен их высоким качеством и быстрой скоростью!

Шаг 4: Программирование

При программировании вы должны помнить о некоторых важных концепциях конструкции оборудования и о регистре сдвига 74HC595.

Основная функция 74HC595 - преобразовать 8-битный последовательный вход в 8-битный сдвиг параллельного выхода.

Все последовательные данные поступают на вывод № 14, и в каждом тактовом сигнале биты поступают на соответствующие выводы параллельного вывода (от Qa до Qh).

Если вы продолжаете отправлять больше данных, биты будут перемещаться один за другим на контакт № 9 (Qh ') снова в качестве последовательного вывода, и благодаря этой функциональности вы можете подключить другие микросхемы, подключенные каскадом.

Важный:

В этом проекте у нас есть три микросхемы 74HC595. Первые два работают для управления столбцами (с ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ логикой), а последний - для управления линиями (с ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ логикой из-за работы транзисторов PNP).

Положительная логика означает, что вы должны отправить сигнал ВЫСОКОГО уровня (+ 5 В) от Arduino, а отрицательная логика означает, что вы должны отправить сигнал низкого уровня (0 В).

Точечная матрица светодиодов

1. Первый предназначен для выходов катодов красных светодиодов (8 x) >> COLUMN RED (от 1 до 8).
2. Второй - для вывода L катодов зеленых светодиодов (8 x) >> COLUMN GREEN (от 1 до 8).
3. Последний предназначен для вывода анодов всех светодиодов (08 x красный и зеленый) >> LINES (от 1 до 8).

Например, если вы хотите включить только зеленый светодиод столбца 1 и строки 1, вы должны отправить следующую последовательность последовательных данных:

1º) ЛИНИИ

~ 10000000 (включена только первая строка) - символ ~ инвертирует все биты с 1 на 0 и наоборот.

2º) КОЛОНКА Зеленый

10000000 (горит только первый столбец зеленого светодиода)

3º) КРАСНАЯ КОЛОНКА

00000000 (все столбцы красных светодиодов выключены)

Заявления Arduino:

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, ~ B10000000); // Отрицательная логика для линий

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, B10000000); // Положительная логика для зеленых столбцов

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, B00000000); // Положительная логика для красных столбцов

Замечание:

Вы также можете комбинировать оба светодиода (зеленый и красный), чтобы получить ЖЕЛТЫЙ цвет, как показано ниже:

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, ~ B10000000);

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, B10000000);

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, B10000000);

7-сегментный дисплей

Для таких дисплеев последовательность одинакова. Единственная разница в том, что вам не нужно использовать зеленые светодиоды.

1º) ЦИФРА (от 1 до 4 слева направо) ~ 10000000 (установить цифру # 1)

~ 01000000 (установить цифру # 2)

~ 00100000 (установить цифру # 3)

~ 00010000 (установить цифру # 4)

2º) НЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

00000000 (все биты установлены в ноль)

3º) СЕГМЕНТЫ (от A до F и DP - сверьтесь с таблицей данных дисплея)

10000000 (установить сегмент A)

01000000 (установить сегмент B)

00100000 (установить сегмент C)

00010000 (установить сегмент D)

00001000 (установить сегмент E)

00000100 (установить сегмент F)

00000010 (установить сегмент G)

00000001 (установить DP)

Пример Arduino для установки Display # 2 с номером 3:

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, ~ B01000000); // Устанавливаем ДИСПЛЕЙ 2 (отрицательная логика)

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, 0); // Обнуляем данные (не используются)

shiftOut (dataPin, clockPin, LSBFIRST, B11110010); // Устанавливаем сегменты A, B, C, D, G)

Наконец, применяя этот процесс, вы можете управлять любым светодиодом вашего дисплея, а также создавать любые специальные символы, которые вам нужны.

Шаг 5: Тестирование

Вот две программы в качестве примера функциональности модуля дисплея.

1) Индикация обратного отсчета (от 999,9 секунд до нуля)

2) Точечная матрица (цифры от 0 до 9 и буквы от A до Z)

3) Цифровые часы RTC на светодиодном дисплее с 4 цифрами и 7 сегментами

Это последнее обновление моей первой версии Digital Clock.

Шаг 6: заключение и дальнейшие шаги

Этот модуль будет полезен во всех будущих проектах, требующих светодиодного дисплея.

В качестве следующих шагов я соберу еще несколько плат для работы с ними в каскадном режиме, а также разработаю библиотеку, чтобы еще больше упростить программирование.

Надеюсь, вам понравился этот проект.

Пожалуйста, присылайте мне свои комментарии, потому что это важно для улучшения проекта и информации в этом Руководстве.

С уважением, LAGSILVA

26 мая 2016 г.