Display a matrice di LED a scorrimento 48 X 8 utilizzando Arduino e registri a scorrimento.: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Ciao a tutti

Questo è il mio primo Instructable e si tratta di creare una matrice LED a scorrimento programmabile 48 x 8 utilizzando un Arduino Uno e registri a scorrimento 74HC595. Questo è stato il mio primo progetto con una scheda di sviluppo Arduino. È stata una sfida lanciatami dal mio insegnante. Al momento di accettare questa sfida, non sapevo nemmeno come far lampeggiare un LED usando un arduino. Quindi, penso che anche un principiante possa farlo con un po' di pazienza e comprensione. Ho iniziato con una piccola ricerca sui registri a scorrimento e sul multiplexing in arduino. Se non conosci i registri a scorrimento, ti consiglio di apprendere le basi del multiplexing e del collegamento a margherita dei registri a scorrimento prima di iniziare con le matrici. Questo ti aiuterà molto a capire il codice e il funzionamento del display a scorrimento.

Passaggio 1: raccolta di strumenti e componenti

Componenti

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8 bit Serial to Parallel Shift Registers. - 7
• 3. Transistor BC 548/2N4401 - 8
• 4. Resistori da 470 Ohm - numero di colonne + 8
• 5. Scheda Pref 6x4 pollici - 4
• 6. Cavi con codice colore - Come richiesto
• 7. Supporti IC - 7
• 8. Matrice LED monocolore a catodo comune da 5 mm o 3 mm 8x8 - 6
• 9. Intestazioni maschili e femminili - Come richiesto.

Strumenti richiesti

• 1. Kit di saldatura
• 2. Multimetro
• 3. Pistola per colla
• 4. Pompa dissaldante
• 5. Alimentazione 5V

Passaggio 2: costruire il circuito su breadboard

La prima cosa che devi fare prima di costruire il prototipo è ottenere un diagramma dei pin della tua matrice 8x8 e segnare un punto di riferimento per identificare i pin in tutte le tue matrici. Questo potrebbe aiutarti durante l'assemblaggio del circuito.

Ho allegato un diagramma pin del modulo matrice che ho usato qui. Nel mio modulo le righe erano i pin negativi. Questo diagramma dei pin rimane lo stesso per la maggior parte dei moduli sul mercato.

È mostrato nel circuito che un singolo registro a scorrimento viene utilizzato per controllare le 8 righe e per il controllo delle colonne, usiamo un registro a scorrimento per ogni 8 colonne.

Costruiamo un semplice display a scorrimento 8 x 8 sulla breadboard.

Il circuito è diviso in due parti: controllo di riga e controllo di colonna. Creiamo prima il controllo della colonna.

Il pin 4 di arduino è collegato al pin 14 (SER) del registro a scorrimento. (Questo è il pin di input dei dati seriali del registro a scorrimento. I livelli logici richiesti per accendere i LED sono alimentati attraverso questo pin

Il pin 3 di arduino è collegato al pin 12 (RCLK) del registro a scorrimento. (Chiamiamo questo pin come pin dell'orologio di uscita. I dati nella memoria dei registri a scorrimento vengono inviati all'uscita quando questo orologio viene attivato.)

Il pin 2 di arduino è collegato al pin 11 (SRCLK) del registro a scorrimento. (Questo è il pin del clock di input che sposta i dati nella memoria.)

VCC +5V è dato al registro a scorrimento attraverso il suo Pin 16 e lo stesso è collegato al Pin 10. (Perché? Il Pin 10 è il Pin SRCLR, che cancella i dati nel registro a scorrimento quando attivato. È un pin basso attivo, quindi per mantenere i dati nella memoria del registro a scorrimento, questo pin deve essere sempre alimentato con +5V.)

La massa è collegata sia al Pin GND (Pin 8 del registro a scorrimento) che al Pin OE (Pin 13 del registro a scorrimento). (Perché? Il pin di abilitazione dell'uscita deve essere attivato per fornire uscite in base al segnale di clock. È un pin basso attivo proprio come il Pin SRCLR, quindi deve essere mantenuto sempre nello stato fondamentale per abilitare il uscite.)

I pin di colonna della matrice sono collegati al registro a scorrimento come mostrato nello schema del circuito con un resistore da 470 ohm tra la matrice e il registro a scorrimento

Ora, per il circuito di controllo della riga.

Il pin 7 di arduino è collegato al pin 14 (SER) del registro a scorrimento

Il pin 5 di arduino è collegato al pin 11 (SRCLK) del registro a scorrimento

Il pin 6 di arduino è collegato al pin 12 (RCLK) del registro a scorrimento

VCC +5V è dato al Pin 16 e Pin 10 come descritto sopra

La terra è collegata al pin 8 e al pin 13

Come ho detto sopra, le righe erano i pin negativi nel mio caso. È meglio considerare i pin negativi della tua matrice come le righe del tuo display. La connessione a terra deve essere commutata su questi pin negativi utilizzando i transistor BC548/2N4401 che sono controllati dai livelli logici di uscita del registro a scorrimento. Quindi più pin negativi, più transistor abbiamo bisogno

Fornire le connessioni di riga come mostrato nello schema elettrico

Se sei riuscito a realizzare il prototipo del display a matrice 8 x 8, puoi semplicemente replicare la porzione del circuito per il controllo della colonna ed estendere la matrice a qualsiasi numero di colonne. È sufficiente aggiungere un 74HC595 ogni 8 colonne (un modulo 8 x 8) e collegarlo a margherita con il precedente.

Collegamento a margherita dei registri a scorrimento per l'aggiunta di più colonne

La catena a margherita nell'ingegneria elettrica è uno schema di cablaggio in cui più dispositivi sono collegati insieme in sequenza.

Il meccanismo è semplice: i pin SRCLK (input clock. Pin 11) e RCLK (output clock. Pin 12) sono condivisi tra tutti i registri a scorrimento collegati a margherita mentre ogni PIN QH (Pin 9) del registro a scorrimento precedente nel la catena viene utilizzata come ingresso seriale per il successivo registro a scorrimento tramite il PIN SER (Pin 14).

In parole semplici, collegando a margherita i registri a scorrimento, è possibile controllarli come un unico registro a scorrimento con una memoria più grande. Ad esempio, se si collegano a margherita due registri a scorrimento a 8 bit, questi funzioneranno come un unico registro a scorrimento a 16 bit.

Il codice

Nel codice alimentiamo le colonne con i rispettivi livelli logici in base all'input mentre scansioniamo lungo le righe. I caratteri dalla A alla Z sono definiti nel codice come livelli logici in un array di byte. Ogni carattere è largo 5 pixel e alto 7 pixel. Ho fornito una spiegazione più dettagliata sul funzionamento del codice come commenti nel codice stesso.

Il codice Arduino è allegato qui.

Passaggio 3: saldatura

Per rendere il circuito saldato più facile da capire, l'ho reso il più grande possibile e ho fornito schede separate per i controller di riga e colonna e li ho collegati insieme utilizzando intestazioni e fili. Puoi renderlo molto più piccolo saldando i componenti più vicini l'uno all'altro o se sei bravo nella progettazione di PCB, puoi anche creare un PCB personalizzato più piccolo.

Assicurati di mettere un resistore da 470 ohm su ogni pin che porta alla matrice. Utilizzare sempre le intestazioni per collegare le matrici LED alla scheda. È meglio non saldarli direttamente alla scheda in quanto l'esposizione prolungata al calore potrebbe danneggiarli in modo permanente.

Poiché ho creato schede separate per i controlli di riga e colonna, ho esteso i fili da una scheda all'altra per collegare le colonne. Qui, il tabellone in alto serve per controllare le righe e il tabellone in basso serve per controllare le colonne.

ha solo bisogno di un singolo 74HC595 per guidare tutte le 8 file. Ma in base al numero di colonne, dovrebbero essere aggiunti più registri a scorrimento, non esiste un limite teorico per il numero di colonne che è possibile aggiungere a questa matrice. Quanto grande puoi farlo? Fammi sapere quando arrivi!;)

Passaggio 4: test della prima metà del circuito completata

Provalo sempre a metà per trovare possibili errori come connessioni allentate, connessione pin errata ecc: Molte persone che mi hanno chiesto aiuto per trovare l'errore nella loro matrice hanno commesso il loro errore con il pin-out riga-colonna del modulo matrice. Controllalo due volte prima di saldare e usa fili colorati per distinguere facilmente i pin.

Passaggio 5: costruire la seconda metà

Estendere lo stesso circuito di controllo della colonna. Le righe sono collegate in serie alla precedente.

I pin SRCLK e RCLK vengono presi in parallelo e il QH (Serial data out. Pin 9) dell'ultimo registro a scorrimento del circuito finito è collegato al SER (Serial Data in. Pin 14) del successivo registro a scorrimento. Anche l'alimentazione VCC e GND è condivisa tra tutti i circuiti integrati.

Passaggio 6: il risultato

Dopo aver terminato la saldatura, il passaggio successivo consiste nel creare una custodia per il display. È sempre meglio progettare una custodia personalizzata utilizzando Fusion 360 o qualsiasi altro strumento di progettazione 3D e stampare la custodia in 3D. Dato che in quel momento non avevo accesso alla stampa 3D, ho realizzato una custodia di legno con l'aiuto di un amico che è bravo a lavorare il legno.

Spero ti sia piaciuto leggere questo istruibile. Pubblica le immagini della tua versione di questo progetto nella sezione commenti qui sotto e se hai domande, sentiti libero di farle qui o invia una mail a [email protected]. Sarò felice di aiutarti.