48 X 8 Scrolling LED Matrix Display با استفاده از Arduino و Shift Registers .: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

سلام به همگی

این اولین دستورالعمل من است و همه چیز در مورد ساخت یک ماتریس LED با قابلیت برنامه ریزی پیمایش 48 * 8 با استفاده از رجیسترهای شیفت Arduino Uno و 74HC595 است. این اولین پروژه من با یک برد توسعه Arduino بود. این چالشی بود که معلم به من داد. در آن زمان که این چالش را پذیرفتم ، من حتی نمی دانستم چگونه با استفاده از آردوینو یک LED را چشمک بزنم. بنابراین ، من فکر می کنم حتی یک مبتدی می تواند این کار را با کمی صبر و درک انجام دهد. من با کمی تحقیق درباره شیفت رجیسترها و مالتی پلکس در آردوینو شروع کردم. اگر شما در تغییر شیفت ها تازه کار هستید ، توصیه می کنم قبل از شروع با ماتریس ها ، اصول ضبط های شیفت مالتی پلکس و زنجیر چرخ را یاد بگیرید. این امر به شما در درک کد و عملکرد صفحه نمایش پیمایش بسیار کمک می کند.

مرحله 1: جمع آوری ابزارها و قطعات

اجزاء

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8 بیتی Serial to Parallel Shift Registers. - 7
• 3. ترانزیستورهای 548/2N4401 قبل از میلاد - 8
• 4. مقاومت 470 اهم - تعداد ستونها + 8
• 5. Pref Board 6x4 inches - 4
• 6. سیم های رنگی کد بندی شده - در صورت لزوم
• 7. دارنده IC - 7
• 8. 5 میلی متر یا 3 میلی متر 8x8 ماتریس LED تک رنگ کاتد معمولی - 6
• 9. سربرگ های مرد و زن - در صورت لزوم.

ابزار مورد نیاز

• 1. کیت لحیم کاری
• 2. مولتی متر
• 3. تفنگ چسب
• 4. پمپ لحیم کاری
• 5. منبع تغذیه 5 ولت

مرحله 2: ساختن مدار روی تخته نان

اولین کاری که باید قبل از ساخت نمونه اولیه انجام دهید این است که نمودار پین ماتریس 8x8 خود را بدست آورید و یک نقطه مرجع برای شناسایی پین ها در همه ماتریس های خود مشخص کنید. این ممکن است در هنگام مونتاژ مدار به شما کمک کند.

من یک نمودار پین از ماژول ماتریس را که در اینجا استفاده کرده ام پیوست کرده ام. در ماژول من ردیف ها پین های منفی بودند. این نمودار پین برای اکثر ماژول های موجود در بازار ثابت می ماند.

در مدار نشان داده شده است که از یک رجیستر شیفت برای کنترل 8 ردیف و برای کنترل ستون ها ، از یک رجیستر شیفت برای هر 8 ستون استفاده می شود.

بیایید یک صفحه نمایش ساده 8 در 8 پیمایش روی تخته نان بسازیم.

مدار به دو قسمت تقسیم می شود - کنترل ردیف و کنترل ستون. بیایید ابتدا کنترل ستون را بسازیم.

پین 4 از آردوینو به پین 14 (SER) ثبت نام شیفت متصل است. (این پین ورودی داده های سری ثابتی است. سطوح منطقی مورد نیاز برای روشن کردن LED ها از طریق این پین تغذیه می شود

پین 3 از آردوینو به پین 12 (RCLK) شیفت رجیستر متصل است. (اجازه دهید این پین را به عنوان پین ساعت خروجی نامگذاری کنیم. داده های موجود در حافظه های شیفت رجیسترها هنگامی که این ساعت فعال می شود به خروجی رانده می شوند.)

پین 2 از آردوینو به پین 11 (SRCLK) شیفت رجیستر متصل است. (این پین ساعت ورودی است که داده ها را به حافظه منتقل می کند.)

VCC +5V از طریق پین 16 به شیفت رجیستر داده می شود و به پین 10 متصل می شود. بنابراین ، برای حفظ داده ها در حافظه شیفت رجیستر ، این پین باید به طور مداوم +5 ولت ارائه شود.)

زمین به هر دو پین GND (پین 8 شیفت رجیستر) و پین OE (پین 13 از شیفت رجیستر) متصل است. (چرا؟ پین فعال کننده خروجی باید فعال شود تا بر اساس سیگنال ساعت خروجی بدهد. این یک پین کم فعال دقیقاً مانند پین SRCLR است ، بنابراین برای فعال کردن آن باید همیشه در حالت اولیه نگه داشته شود خروجی ها.)

پایه های ستون ماتریس همانطور که در نمودار نشان داده شده است با یک مقاومت 470 اهم در بین ماتریس و ثبت کننده شیفت به ثبت نام شیفت متصل می شوند

اکنون ، برای مدار کنترل ردیف.

پین 7 از آردوینو به پین 14 (SER) ثبت نام شیفت متصل است

پین 5 از آردوینو به پین 11 (SRCLK) شیفت رجیستر متصل است

پین 6 از آردوینو به پین 12 (RCLK) شیفت رجیستر متصل است

همانطور که در بالا توضیح داده شد ، VCC +5V به پین 16 و پین 10 داده می شود

Ground به پین 8 و پین 13 متصل است

همانطور که در بالا اشاره کردم ، ردیف ها در مورد من پین منفی بودند. بهتر است پین های منفی ماتریس خود را به عنوان سطرهای صفحه نمایش خود در نظر بگیرید. اتصال زمین باید با استفاده از ترانزیستورهای BC548/2N4401 که توسط سطوح منطقی خروجی رجیستر شیفت کنترل می شوند ، به این پین های منفی تغییر کند. بنابراین هر چه پین های منفی بیشتر باشد ، ترانزیستورهای بیشتری نیاز داریم

اتصالات ردیف را همانطور که در نمودار مدار نشان داده شده است بدهید

اگر موفق به ساخت نمونه اولیه نمایش ماتریس 8 * 8 شده اید ، می توانید به سادگی قسمتی از مدار را برای کنترل ستون تکرار کرده و ماتریس را به هر تعداد ستون بسط دهید. شما فقط باید یک 74HC595 برای هر 8 ستون (یک ماژول 8 8 8) اضافه کنید و دیزی را با ستون قبلی زنجیره کنید.

دیزی که زنجیر چرخ را برای افزودن ستون های بیشتر ثبت می کند

زنجیره دیزی در مهندسی برق یک طرح سیم کشی است که در آن چندین دستگاه به صورت متوالی به هم وصل می شوند.

مکانیسم ساده است: پایه های SRCLK (ساعت ورودی. پین 11) و پین های RCLK (ساعت خروجی. پین 12) بین همه رجیسترهای شیفت زنجیره ای دیزی به اشتراک گذاشته می شود در حالی که هر پین QH (پین 9) شیفت قبلی در زنجیره به عنوان ورودی سریال برای شیفت رجیستر زیر از طریق SIN PIN (پین 14) استفاده می شود.

به عبارت ساده تر ، با زنجیر زدن شیفت رجیسترها ، می توان آنها را به عنوان یک شیفت رجیستر با حافظه بزرگتر کنترل کرد. به عنوان مثال ، اگر دو رجیستر شیفت 8 بیتی را زنجیره کنید ، آنها مانند یک رجیستر شیفت 16 بیتی عمل خواهند کرد.

کد

در کد ما ستون ها را با سطوح منطقی مربوطه مطابق ورودی تغذیه می کنیم در حالی که در طول سطرها اسکن می کنیم. کاراکترهای A تا Z در کد به صورت سطوح منطقی در یک آرایه بایت تعریف شده اند. عرض هر کاراکتر 5 پیکسل و ارتفاع آن 7 پیکسل است. توضیحات مفصل تری در مورد کارکرد کد به عنوان نظرات در خود کد ارائه کرده ام.

کد آردوینو در اینجا پیوست شده است.

مرحله 3: لحیم کاری

برای اینکه مدار لحیم کاری را راحت تر درک کنید ، آن را تا آنجا که ممکن است بزرگ کرده و برای کنترلرهای ردیف و ستون تخته های جداگانه ای داده و آنها را با استفاده از سربرگ و سیم به هم متصل کرده ام. می توانید با لحیم کاری اجزاء به یکدیگر بسیار کوچکتر کنید یا اگر در طراحی PCB مهارت دارید ، می توانید یک PCB سفارشی کوچکتر نیز تهیه کنید.

مطمئن شوید که برای هر پین منتهی به ماتریس یک مقاومت 470 اهم قرار دهید. برای اتصال ماتریس های LED به برد همیشه از هدر استفاده کنید. بهتر است آنها را مستقیماً به تخته نچسبانید زیرا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض حرارت ممکن است به طور دائم به آنها آسیب برساند.

همانطور که تخته های جداگانه ای برای کنترل ردیف و ستون ساخته ام ، سیم ها را از یک تخته به تخته دیگر گسترش دادم تا ستون ها را متصل کنم. در اینجا ، تخته در بالا برای کنترل ردیف ها و تخته در پایین برای کنترل ستون ها است.

برای رانندگی در تمام 8 ردیف فقط به 74HC595 واحد نیاز دارد. اما بر اساس تعداد ستون ها ، ثبت کننده های شیفت بیشتری باید اضافه شوند ، هیچ محدودیت نظری برای تعداد ستون هایی که می توانید به این ماتریس اضافه کنید وجود ندارد. چقدر می توانید آن را بزرگ کنید؟ وقتی رسیدی به من خبر بده! ؛)

مرحله 4: آزمایش نیمه اول تمام شده مدار

همیشه آن را در نیمه امتحان کنید تا خطاهای احتمالی مانند اتصالات شل ، اتصال پین اشتباه و غیره را بیابید: بسیاری از افرادی که از من برای یافتن خطا در ماتریس خود کمک خواسته اند ، اشتباه خود را با پین ستون ردیف ماژول ماتریس مرتکب شده اند. دوبار قبل از لحیم کاری آن را بررسی کنید و از سیم های رنگی استفاده کنید تا پین ها را به راحتی تشخیص دهید.

مرحله 5: ساختن نیمه دوم

همان مدار کنترل ستون را گسترش دهید. ردیف ها به صورت سری به ردیف قبلی متصل می شوند.

پین های SRCLK و RCLK به صورت موازی گرفته می شوند و QH (داده های سریال خارج می شود. پین 9) آخرین ثبت کننده مدار نهایی به SER (داده های سریال در پین 14) ثبت کننده شیفت بعدی متصل می شود. قدرت VCC و GND نیز بین تمام IC ها تقسیم می شود.

مرحله 6: نتیجه

پس از اتمام کار لحیم کاری ، مرحله بعدی ایجاد قاب برای صفحه نمایش است. همیشه بهتر است یک قاب سفارشی با استفاده از Fusion 360 یا هر ابزار طراحی سه بعدی دیگر طراحی کرده و کیس را به صورت سه بعدی چاپ کنید. از آنجا که در آن زمان به چاپ سه بعدی دسترسی نداشتم ، با کمک دوستی که در نجاری مهارت دارد ، یک قاب چوبی ساختم.

امیدوارم از خواندن این مطلب آموزنده لذت برده باشید. تصاویر نسخه خود را از این پروژه در قسمت نظرات زیر ارسال کنید و در صورت داشتن هرگونه سوال ، آن را در اینجا بپرسید یا نامه ای به [email protected] ارسال کنید. خوشحال میشم کمکتون کنم