Pantalla de matriu LED de desplaçament 48 X 8 amb registres Arduino i Shift .: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Hola a tots

Aquest és el meu primer instructiu i es tracta de fer una matriu de desplaçament programable de 48 x 8 amb un registre de desplaçament Arduino Uno i 74HC595. Aquest va ser el meu primer projecte amb una placa de desenvolupament Arduino. Va ser un repte que em va fer el meu professor. En aquell moment d’acceptar aquest repte, ni tan sols sabia parpellejar un LED amb un arduino. Per tant, crec que fins i tot un principiant pot fer-ho amb una mica de paciència i comprensió. Vaig començar amb una petita investigació sobre registres de desplaçament i multiplexació en arduino. Si no sou nou en els registres de desplaçament, us recomano aprendre els conceptes bàsics de registres de desplaçament multiplexant i encadenats abans de començar amb les matrius. Això us ajudarà molt a entendre el codi i el funcionament de la pantalla de desplaçament.

Pas 1: recopilació d'eines i components

Components

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 Registres de sèrie a paral·lels de 8 bits. - 7
• 3. BC 548 / 2N4401 Transistors: 8
• 4. Resistors de 470 ohms: nombre de columnes + 8
• 5. Tauler Pref 6x4 polzades - 4
• 6. Fils codificats per colors: segons calgui
• 7. Titulars de CI: 7
• 8. Matriu LED de càtode comú monocromàtic de 5 mm o 3 mm 8x8 - 6
• 9. Capçaleres masculines i femenines: segons calgui.

Eines necessàries

• 1. Kit de soldadura
• 2. Multímetre
• 3. Pistola de cola
• 4. Bomba de soldadura
• 5. Font d'alimentació de 5V

Pas 2: Construir el circuit a la taula de pa

El primer que heu de fer abans de construir el prototip és obtenir un diagrama de pins de la vostra matriu de 8x8 i marcar un punt de referència per identificar els pins de totes les vostres matrius. Això us pot ajudar durant el muntatge del circuit.

He adjuntat un diagrama de pins del mòdul matricial que he utilitzat aquí. Al meu mòdul, les files eren els pins negatius. Aquest diagrama de pins segueix sent el mateix per a la majoria dels mòduls del mercat.

Es mostra al circuit que s’utilitza un registre de desplaçament únic per controlar les 8 files i, per controlar les columnes, fem servir un registre de desplaçament per cada 8 columnes.

Construïm una senzilla pantalla de desplaçament de 8 x 8 a la pissarra.

El circuit es divideix en dues parts: control de fila i control de columna. Primer construïm el control de columna.

El pin 4 de l'arduino està connectat al pin 14 (SER) del registre de desplaçament. (Aquest és el pin d'entrada de dades sèrie del registre de desplaçament. Els nivells lògics necessaris per encendre els LED s'alimenten a través d'aquest pin

El pin 3 d'arduino està connectat al pin 12 (RCLK) del registre de desplaçament. (Anomenem aquest pin com a pin del rellotge de sortida. Les dades de la memòria dels registres de desplaçament s’envien a la sortida quan s’activa aquest rellotge.)

El pin 2 d'arduino està connectat al pin 11 (SRCLK) del registre de desplaçament. (Aquest és el pin del rellotge d'entrada que trasllada les dades a la memòria.)

VCC + 5V es dóna al registre de desplaçament mitjançant el pin 16 i el mateix està connectat al pin 10. (Per què? El pin 10 és el pin SRCLR, que neteja les dades del registre de desplaçament quan s’activa. És un pin baix actiu, de manera que, per tal de mantenir les dades a la memòria del registre de desplaçament, aquest pin s'ha de subministrar amb + 5V tot el temps.)

La terra està connectada tant al pin GND (pin 8 del registre de desplaçament) com a pin OE (pin 13 del registre de desplaçament). (Per què? El pin d’activació de la sortida s’ha d’activar per tal de donar sortides segons el senyal del rellotge. És un pin baix actiu igual que el pin SRCLR, de manera que s’ha de mantenir en estat fonamental tot el sortides.)

Els pins de columna de la matriu estan connectats al registre de desplaçament tal com es mostra al diagrama del circuit amb una resistència de 470 ohms entre la matriu i el registre de desplaçament

Ara, pel circuit de control de fila.

El pin 7 d'arduino està connectat al pin 14 (SER) del registre de desplaçament

El pin 5 d'arduino està connectat al pin 11 (SRCLK) del registre de desplaçament

El pin 6 d'arduino està connectat al pin 12 (RCLK) del registre de desplaçament

VCC + 5V es dóna al pin 16 i al pin 10 tal com s’ha descrit anteriorment

La terra està connectada als pins 8 i 13

Com he esmentat anteriorment, les files eren els pins negatius en el meu cas. És millor considerar els pins negatius de la vostra matriu com les files de la pantalla. Cal canviar la connexió de terra a aquests pins negatius mitjançant transistors BC548 / 2N4401 que estan controlats pels nivells lògics de sortida del registre de desplaçament. Així, com més pins negatius, més transistors necessitarem

Doneu les connexions de fila tal com es mostra al diagrama del circuit

Si heu aconseguit fer el prototip de visualització de matriu de 8 x 8, simplement podeu replicar la porció del circuit per al control de columna i estendre la matriu a qualsevol nombre de columnes. Només cal afegir un 74HC595 per cada 8 columnes (un mòdul de 8 x 8) i encadenar-lo amb l'anterior.

Daisy encadenant els registres de desplaçament per afegir més columnes

La cadena de margarides en enginyeria elèctrica és un esquema de cablejat en el qual es connecten diversos dispositius junts en una seqüència.

El mecanisme és simple: els pins SRCLK (rellotge d’entrada. Pin 11) i els pins RCLK (rellotge de sortida. Pin 12) es comparteixen entre tots els registres de desplaçament encadenats mentre que cada PIN QH (pin 9) del registre de desplaçament anterior al La cadena s'utilitza com a entrada sèrie per al registre de desplaçament següent mitjançant el PIN SER (Pin 14).

En paraules simples, en cadenar els registres de desplaçament, es poden controlar com un registre de desplaçament únic amb una memòria més gran. Per exemple, si encadeneu dos registres de desplaçament de 8 bits, funcionaran com un únic registre de desplaçament de 16 bits.

El codi

Al codi alimentem les columnes amb els respectius nivells lògics segons l’entrada mentre escanejem al llarg de les files. Els caràcters d'A a Z es defineixen al codi com a nivells lògics en una matriu de bytes. Cada caràcter fa 5 píxels d'ample i 7 píxels d'alçada. He donat una explicació més detallada sobre el funcionament del codi com a comentaris al mateix codi.

Aquí s’adjunta el codi Arduino.

Pas 3: soldar

Per fer més fàcil d’entendre el circuit soldat, l’he fet el més gran possible i he donat plaques separades per als controladors de fileres i columnes i les he connectat mitjançant capçaleres i cables. Podeu fer-lo molt més petit soldant els components més a prop l’un de l’altre o si esteu bé en el disseny de PCB, també podeu fer un PCB personalitzat més petit.

Assegureu-vos de posar una resistència de 470 ohms a tots els pins que condueixen a la matriu. Utilitzeu sempre capçaleres per connectar les matrius LED a la placa. És millor no soldar-los directament al tauler, ja que l’exposició prolongada a la calor pot danyar-los permanentment.

Com he creat taules separades per als controls de fila i columna, he ampliat els cables d'una placa a l'altra per connectar les columnes. Aquí, el tauler de la part superior serveix per controlar les files i el tauler de la part inferior serveix per controlar les columnes.

només necessita un sol 74HC595 per conduir les 8 files. Però, en funció del nombre de columnes, s’han d’afegir més registres de desplaçament, no hi ha límit teòric per al nombre de columnes que podeu afegir a aquesta matriu. Què tan gran el podeu fer? Avisa'm quan hi arribis!;)

Pas 4: provar la primera meitat final del circuit

Proveu-ho sempre a la meitat del camí per trobar possibles errors, com ara connexions soltes, connexió de pin incorrecte, etc.: Molta gent que em va demanar ajuda per trobar l’error a la matriu s’havia equivocat amb el pin-out de columna de fila del mòdul de matriu. Comproveu-ho dues vegades abans de soldar i utilitzeu cables codificats per colors per distingir els passadors fàcilment.

Pas 5: construir la segona meitat

Amplieu el mateix circuit de control de columna. Les files es connecten en sèrie a l'anterior.

Els pins SRCLK i RCLK es prenen en paral·lel i el QH (sortida de dades sèrie. Pin 9) del darrer registre de desplaçament del circuit acabat es connecta al SER (dades de sèrie. Pin 14) del registre de desplaçament següent. El poder de VCC i GND també es comparteix entre totes les CI.

Pas 6: el resultat

Quan hàgiu acabat de soldar, el següent pas és crear una funda per a la pantalla. Sempre és millor dissenyar una funda personalitzada mitjançant Fusion 360 o qualsevol altra eina de disseny 3D i imprimir la funda en 3D. Com que no tenia accés a la impressió 3D en aquell moment, vaig fer una caixa de fusta amb l'ajut d'un amic que treballa bé la fusta.

Espero que us hagi agradat llegir aquest instructiu. Envieu les imatges de la vostra versió d’aquest projecte a la secció de comentaris a continuació i, si teniu cap pregunta, no dubteu a fer-ho aquí o envieu un correu a [email protected]. Estaré encantat d’ajudar-te.