LED Прокручиваемый дисплей | Полная принципиальная схема с исходным кодом

Светозависимый резистор (LDR), сопротивление которого обратно пропорционально интенсивности света, часто используется в качестве датчика в электронных проектах, предполагающих использование света. В этом проекте LDR используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.

Большинство наружных дисплеев LED и некоторые внутренние дисплеи LED построены на основе индивидуально установленных светодиодов. Здесь представлен прокручиваемый дисплей LED, который использует 64 светодиода для отображения букв и цифр. Группа красных, зеленых и синих диодов объединяется, образуя полноцветный дисплей.

В матричном дисплее LED светодиоды соединены вместе в ряды и столбцы, чтобы минимизировать количество контактов, необходимых для их управления. Например, матрица светодиодов 8×8, показанная на рис. 1, потребует 64 контакта ввода-вывода — по одному на каждый пиксель LED. При соединении всех анодов рядами (от R1 до R8) и катодов в столбцах (от C1 до C8) необходимое количество контактов ввода-вывода сокращается до 16.

Каждый LED адресуется по номеру строки и столбца. На рис. 1, if R4 поднят на высокий уровень, а C3 — на низкий, LED в четвертой строке и третьем столбце включится. Алфавиты и цифры могут отображаться путем быстрого сканирования строк или столбцов. В этом проекте использовано сканирование столбцов.

Работа матричного дисплея

Рис. 2 показано, какие светодиоды в матрице светодиодов 5х7 необходимо включить для отображения английского алфавита А. Семь строк и пять столбцов матрицы управляются через микроконтроллер.

Если мы хотим отобразить алфавит A, мы сначала выберем столбец C1 (что означает, что C1 переведен на низкий уровень в этом case) и отменим выбор других столбцов, заблокировав их пути заземления (один из способов сделать это — перетянуть контакты C2 через контакты C5 на высокий логический уровень). Теперь первый столбец активен, и вам необходимо включить светодиоды в рядах с R2 по R7 этого столбца, что можно сделать, подав на эти ряды напряжения прямого смещения.

Затем выберите столбец C2 (и отмените выбор всех остальных столбцов) и примените напряжения прямого смещения к резисторам R1 и R5, и аналогично для столбцов C3 и C4. Затем активируйте столбец C5, потянув его вниз, отмените выбор других столбцов и подайте напряжение прямого смещения на светодиоды в рядах с R2 по R7.

Быстро повторяя эти шаги (> 100 раз в секунду) и включая соответствующие светодиоды в каждой строке этого столбца, вступает в игру постоянство зрения, и мы воспринимаем отображаемое изображение алфавита A как неподвижное.

Вы, должно быть, заметили, что в каждой строке один вывод подает ток только для одного LED одновременно, но контакту столбца, возможно, придется отводить токи от более чем одного LED. Например, столбец C1 должен иметь возможность потреблять ток от шести светодиодов while, отображающих букву A. Микроконтроллер имеет низкие возможности как источника, так и тока. Чтобы обойти это ограничение, используются внешние транзисторные матрицы или буферы. В этом проекте для этой цели использовался PNP-транзистор BC558 (T1-T8). В схеме использована точечная матрица 8х8.

Краткое описание используемых микросхем

IC1 представляет собой 7805 микросхему стабилизатора 5 В, которая обеспечивает выходное напряжение 5 В для управления схемой микроконтроллера IC2. AT89C52 (IC2) — маломощный высокопроизводительный 8-битный КМОП-микроконтроллер. Он имеет 8 КБ Flash ROM, 256 байт RAM, 32 линии ввода-вывода, три 16-битные таймеры/счетчики, шестивекторное двухуровневое прерывание, полнодуплексный последовательный порт, встроенный генератор и тактовая схема.

CD4094 (IC3-IC5) — это 8-ступенчатый последовательный сдвиговый регистр, имеющий защелку памяти, связанную с каждой ступенью, для перемещения данных из последовательного входа в параллельные буферизованные выходы с тремя состояниями. Параллельные выходы могут быть подключены непосредственно к общим линиям шины. Данные смещаются при положительном переходе тактовой частоты. Данные в каждом каскаде сдвигового регистра передаются в регистр хранения, когда на входе стробоскопа высокий уровень. Данные в регистре хранения появляются на выходах всякий раз, когда сигнал Output-Enable имеет высокий уровень. Два последовательных выхода доступны для каскадного подключения нескольких устройств CD4094.

Данные доступны на последовательных выходных клеммах Q по положительному фронту тактовой частоты, что обеспечивает высокоскоростную работу в каскадной системе. Та же последовательная информация, доступная на клеммах Q на следующем отрицательном фронте тактового сигнала, обеспечивает возможность каскадного подключения устройств CD4094, когда время нарастания тактового сигнала медленное.

ULN2803 (IC6–IC8) представляет собой восьмеричную высоковольтную сильноточную транзисторную матрицу Дарлингтона. Восемь транзисторов Дарлингтона NPN (T1-T8) идеально подходят для взаимодействия между цифровыми схемами низкого логического уровня и более высокими требованиями к току/напряжению ламп и реле. Устройство имеет выходы с открытым коллектором и обратные фиксирующие диоды для подавления переходных процессов. Он разработан для совместимости со стандартными семействами микросхем TTL.

LED схема отображения прокрутки и работа

Принципиальная схема разделена на две части. В первой части имеется блок питания и схема контроллера, как показано на рис. 3. Во второй части находится блок отображения, как показано на рис. 4.

Схема питания построена на основе понижающего трансформатора, мостового выпрямителя и стабилизатора 5В. Конфигурация традиционная. Схема обеспечивает стабилизированное напряжение 5 В для работы схемы.

Микроконтроллер AT89C52 обеспечивает выходы для управления логическими уровнями восьми строк R0-R7 через порт A (P0.0-P0.7). RNW1 — сетевой резистор, выполняющий роль подтягивающего резистора для порта 0. Массив из восьми pnp-транзисторов BC558 (T1-T8), работающих как драйверы тока, обеспечивает ток, необходимый для светодиодов точечной матрицы; микроконтроллер имеет низкие возможности источника. Устройство сброса производится на выводе 9 микроконтроллера с помощью конденсатора С3, резистора R2 и switch S1.

Схема блока индикации показана на рис. 4. Он построен на основе трех каскадно соединенных 8-разрядных сдвиговых регистров CD4094 (IC3-IC5), трех сильноточных транзисторных матриц Дарлингтона ULN2803 (IC6-IC8) и трех точечно-матричных дисплеев 8×8 (DIS1-DIS3). Тактовые импульсы и импульсы данных генерируются микроконтроллером на портах P2.1 и P2.0 соответственно. Они передаются на дисплейный блок через разъемы CON2 и CON4.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

Загрузить исходный код: нажмите здесь

Тактовые импульсы подаются на контакт 3 всех трех сдвиговых регистров, импульсы данных while подаются на контакт 2 первого сдвигового регистра IC3. Выходной сигнал первого сдвигового регистра с вывода 9 подается на вывод 2 второго сдвигового регистра IC4. Для завершения каскадирования выходной сигнал второго сдвигового регистра с его вывода 9 подается на вывод 2 третьего сдвигового регистра IC5.

Данные сдвиговых регистров используются для активации или деактивации столбцов трех матричных дисплеев (DIS1-DIS3) через микросхемы IC6-IC8. Для управления логическими уровнями в строках R0-R7 данные порта P0 передаются от микроконтроллера к блоку индикации через разъемы CON1 и CON3, с питанием 5В и общей землей на блок индикации этих двух разъемов.

Программное обеспечение

Исходная программа для прокручиваемого дисплея LED «EFY INDIA» написана на языке ассемблера и скомпилирована с использованием компилятора Keil μVision4. Сгенерированный шестнадцатеричный код записывается в микроконтроллер с помощью подходящего программатора.

Создание и тестирование LED дисплея с прокруткой

Однослойная схема PCB для блока питания и блока микроконтроллера представлена на рис. 5, а компоновка его компонентов — на рис. 6. PCB для блока индикации — двухсторонняя. Схема расположения ее нижнего слоя показана на рис. 7, а верхнего слоя - на рис. 8. Компоновка компонентов и дорожек верхнего и нижнего слоев показана на рис. 9.

Соберите схемы на печатных платах, чтобы сэкономить время и избежать ошибок при сборке.

<час/>

Харвиндер Сингх — сотрудник проекта в DECD по адресу C-DAC, Мохали, Пенджаб

Эта LED схема прокрутки дисплея была впервые опубликована 21 сентября 2016 года и недавно обновлена 22 января 2019 года.