شاشة عرض مصفوفة LED قابلة للتمرير مقاس 48 × 8 باستخدام Arduino و Shift: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

اهلا جميعا

هذا هو أول برنامج Instructable لي وهو يدور حول إنشاء مصفوفة LED قابلة للبرمجة 48 × 8 باستخدام سجلات التحول Arduino Uno و 74HC595. كان هذا أول مشروع لي مع لوحة تطوير اردوينو. لقد كان تحديًا منحني إياه أستاذي. في ذلك الوقت بقبول هذا التحدي ، لم أكن أعرف حتى كيفية وميض LED باستخدام اردوينو. لذلك ، أعتقد أنه حتى المبتدئ يمكنه فعل ذلك بقليل من الصبر والتفهم. لقد بدأت بقليل من البحث حول سجلات التحول وتعدد الإرسال في اردوينو. إذا كنت جديدًا في تغيير السجلات ، فإنني أوصي بتعلم أساسيات سجلات التحويل متعددة الإرسال والتسلسل المتسلسل قبل البدء بالمصفوفات. سيساعدك ذلك كثيرًا على فهم الكود وعمل شاشة التمرير.

الخطوة 1: تجميع الأدوات والمكونات

عناصر

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8 بت تسلسلي لسجلات التحول المتوازي. - 7
• 3. BC 548 / 2N4401 الترانزستورات - 8
• 4. 470 مقاومات أوم - عدد الأعمدة + 8
• 5. اللوح الجاهز 6 × 4 بوصات - 4
• 6. أسلاك مشفرة بالألوان - كما هو مطلوب
• 7. حاملي IC - 7
• 8. 5 مم أو 3 مم 8x8 مصفوفة LED أحادية اللون ذات الكاثود المشترك - 6
• 9. رؤوس ذكور وإناث - كما هو مطلوب.

الادوات المطلوبة

• 1. طقم لحام
• 2. المتر
• 3. مسدس الغراء
• 4. مضخة إزالة اللحام
• 5. 5V امدادات الطاقة

الخطوة 2: بناء الدائرة على اللوح

أول شيء يجب عليك القيام به قبل بناء النموذج الأولي هو الحصول على رسم تخطيطي لمصفوفة 8x8 الخاصة بك ووضع علامة على نقطة مرجعية لتحديد المسامير في جميع المصفوفات الخاصة بك. قد يساعدك هذا أثناء تجميع الدائرة.

لقد أرفقت مخططًا دبوسيًا لوحدة المصفوفة التي استخدمتها هنا. في وحدتي كانت الصفوف عبارة عن دبابيس سلبية. يظل مخطط الدبوس هذا كما هو بالنسبة لمعظم الوحدات في السوق.

يظهر في الدائرة أنه يتم استخدام سجل التحول الفردي للتحكم في الصفوف الثمانية وللتحكم في الأعمدة ، نستخدم سجل إزاحة واحد لكل 8 أعمدة.

لنقم ببناء عرض تمرير 8 × 8 بسيط على اللوح.

يتم تقسيم الدائرة إلى جزأين - التحكم في الصفوف والتحكم في العمود. لنقم ببناء عنصر تحكم العمود أولاً.

تم توصيل Pin 4 من arduino بـ Pin 14 (SER) في سجل الإزاحة. (هذا هو دبوس إدخال البيانات التسلسلية لسجل الإزاحة. يتم تغذية المستويات المنطقية المطلوبة لتشغيل مصابيح LED من خلال هذا الدبوس

تم توصيل Pin 3 من arduino بـ Pin 12 (RCLK) في سجل الإزاحة. (دعنا نسمي هذا الدبوس باسم دبوس ساعة الإخراج. يتم دفع البيانات الموجودة في ذاكرة سجلات التحول إلى الإخراج عند تشغيل هذه الساعة.)

تم توصيل Pin 2 من arduino بـ Pin 11 (SRCLK) في سجل الإزاحة. (هذا هو دبوس ساعة الإدخال الذي ينقل البيانات إلى الذاكرة.)

يتم إعطاء VCC + 5V لسجل الإزاحة من خلال Pin 16 ونفس الشيء متصل بـ Pin 10. (لماذا؟ Pin 10 هو SRCLR Pin ، الذي يمسح البيانات في سجل الإزاحة عند تشغيله. إنه دبوس منخفض نشط ، لذلك من أجل الحفاظ على البيانات في ذاكرة سجل التغيير ، يجب تزويد هذا الدبوس بـ + 5V طوال الوقت.)

الأرض متصلة بكل من GND Pin (Pin 8 من سجل الإزاحة) و OE Pin (Pin 13 من سجل الإزاحة). (لماذا؟ يجب تشغيل دبوس تمكين الإخراج من أجل إعطاء مخرجات وفقًا لإشارة الساعة. إنه دبوس منخفض نشط تمامًا مثل دبوس SRCLR ، لذلك يجب الحفاظ عليه في الحالة الأرضية طوال الوقت لتمكين النواتج.)

ترتبط دبابيس العمود في المصفوفة بسجل الإزاحة كما هو موضح في الرسم البياني للدائرة بمقاوم 470 أوم بين المصفوفة وسجل الإزاحة

الآن ، لدائرة التحكم في الصف.

تم توصيل Pin 7 من arduino بـ Pin 14 (SER) في سجل الإزاحة

تم توصيل Pin 5 من arduino بـ Pin 11 (SRCLK) في سجل الإزاحة

تم توصيل Pin 6 من arduino بـ Pin 12 (RCLK) في سجل الإزاحة

يتم إعطاء VCC + 5V إلى Pin 16 و Pin 10 كما هو موضح أعلاه

الأرض متصلة بـ Pin 8 و Pin 13

كما ذكرت أعلاه ، كانت الصفوف هي الدبابيس السلبية في حالتي. من الأفضل اعتبار الدبابيس السالبة للمصفوفة الخاصة بك بصفتها صفوف شاشة العرض. يجب تحويل الاتصال الأرضي إلى هذه المسامير السلبية باستخدام ترانزستورات BC548 / 2N4401 التي يتم التحكم فيها بواسطة مستويات منطق الإخراج لسجل الإزاحة. لذا فكلما زاد عدد المسامير السالبة ، نحتاج إلى المزيد من الترانزستورات

أعط توصيلات الصف كما هو موضح في مخطط الدائرة

إذا نجحت في إنشاء نموذج عرض مصفوفة 8 × 8 ، فيمكنك ببساطة تكرار جزء الدائرة للتحكم في العمود وتوسيع المصفوفة إلى أي عدد من الأعمدة. تحتاج فقط إلى إضافة 74HC595 واحد لكل 8 أعمدة (وحدة 8 × 8 واحدة) وسلسلة ديزي مع الأعمدة السابقة.

ديزي تسلسل سجلات التحول لإضافة المزيد من الأعمدة

سلسلة Daisy في الهندسة الكهربائية عبارة عن مخطط أسلاك يتم فيه توصيل العديد من الأجهزة معًا في تسلسل.

الآلية بسيطة: يتم مشاركة دبابيس SRCLK (ساعة الإدخال. دبوس 11) ودبابيس RCLK (ساعة الإخراج. دبوس 12) بين جميع سجلات الإزاحة المتسلسلة في حين أن كل QH PIN (دبوس 9) من سجل التحول السابق في تُستخدم السلسلة كمدخل تسلسلي لسجل التحول التالي من خلال SER PIN (دبوس 14).

بكلمات بسيطة ، من خلال تسلسل أقحوان لسجلات التحول ، يمكن التحكم فيها كسجل نوبة واحد مع ذاكرة أكبر. على سبيل المثال ، إذا قمت بسلسلة ديزي سجلي إزاحة 8 بت ، فسيعملان مثل سجلات إزاحة واحدة 16 بت.

الرمز

في الكود نقوم بتغذية الأعمدة بمستويات المنطق ذات الصلة وفقًا للإدخال بينما نقوم بالمسح على طول الصفوف. يتم تعريف الأحرف من الألف إلى الياء في الكود كمستويات منطقية في مصفوفة بايت. يبلغ عرض كل حرف 5 بكسل وارتفاعه 7 بكسل. لقد قدمت شرحًا أكثر تفصيلاً حول عمل الكود كتعليقات في الكود نفسه.

كود اردوينو مرفق هنا.

الخطوة 3: اللحام

لتسهيل فهم الدائرة الملحومة ، فقد جعلتها كبيرة بقدر الإمكان وقدمت لوحات منفصلة لوحدات التحكم في الصفوف والأعمدة وربطتها معًا باستخدام الرؤوس والأسلاك. يمكنك جعلها أصغر بكثير عن طريق لحام المكونات بالقرب من بعضها البعض أو إذا كنت جيدًا في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، يمكنك أيضًا إنشاء ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص أصغر.

تأكد من وضع المقاوم 470 أوم لكل دبوس يؤدي إلى المصفوفة. استخدم دائمًا الرؤوس لتوصيل مصفوفات LED باللوحة. من الأفضل عدم لحامها مباشرة على السبورة لأن التعرض للحرارة لفترات طويلة قد يؤدي إلى إتلافها بشكل دائم.

نظرًا لأنني صنعت لوحات منفصلة لعناصر التحكم في الصفوف والأعمدة ، فقد قمت بتمديد الأسلاك من لوحة إلى أخرى لتوصيل الأعمدة. هنا ، اللوحة الموجودة في الأعلى مخصصة للتحكم في الصفوف واللوحة الموجودة في الأسفل مخصصة للتحكم في الأعمدة.

إنه يحتاج فقط إلى 74HC595 واحد لقيادة جميع الصفوف الثمانية. ولكن بناءً على عدد الأعمدة ، يجب إضافة المزيد من سجلات التحول ، ولا يوجد حد نظري لعدد الأعمدة التي يمكنك إضافتها إلى هذه المصفوفة. ما هو الحجم الذي يمكنك صنعه؟ اسمحوا لي أن أعرف عندما تصل هناك! ؛)

الخطوة 4: اختبار النصف الأول النهائي من الدائرة

اختبرها دائمًا في منتصف الطريق للعثور على الأخطاء المحتملة مثل التوصيلات السائبة ، واتصال الدبوس الخاطئ ، وما إلى ذلك: كثير من الأشخاص الذين طلبوا مني المساعدة في العثور على الخطأ في المصفوفة الخاصة بهم ارتكبوا خطأهم في إخراج عمود الصف من وحدة المصفوفة. قم بفحصه مرتين قبل اللحام واستخدم الأسلاك المشفرة بالألوان لتمييز المسامير بسهولة.

الخطوة الخامسة: بناء النصف الثاني

قم بتمديد نفس دائرة التحكم في العمود. الصفوف متصلة في سلسلة بالسابق.

يتم أخذ دبابيس SRCLK و RCLK بالتوازي ويتم توصيل QH (إخراج البيانات التسلسلية. دبوس 9) من سجل التحول الأخير للدائرة النهائية بـ SER (البيانات التسلسلية في. دبوس 14) من سجل التحول التالي. يتم أيضًا مشاركة طاقة VCC و GND بين جميع الدوائر المتكاملة.

الخطوة 6: النتيجة

بعد الانتهاء من عملية اللحام ، فإن الخطوة التالية هي إنشاء حالة لشاشتك. من الأفضل دائمًا تصميم حقيبة مخصصة باستخدام Fusion 360 أو أي أداة تصميم ثلاثية الأبعاد وطباعة العلبة ثلاثية الأبعاد. نظرًا لأنني لم أتمكن من الوصول إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد في ذلك الوقت ، فقد صنعت صندوقًا خشبيًا بمساعدة صديق جيد في الأعمال الخشبية.

آمل أن تكون قد استمتعت بقراءة هذه التعليمات. انشر صور نسختك من هذا المشروع في قسم التعليقات أدناه وإذا كان لديك أي أسئلة ، فلا تتردد في طرحها هنا أو إرسال بريد إلكتروني إلى [email protected]. سأكون سعيدا لمساعدتك.