Termometro con indicatori LED a matrice. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Questo termometro visualizza i valori di temperatura utilizzando moduli LED a matrice. È possibile regolare la luminosità dell'indicatore e selezionare la discrezione delle letture.

Il termometro utilizza un sensore di temperatura microcontrollore PIC16F630-I/P - DS18B20. Intervallo di temperatura misurata da -55 ^оDal al +125 ^оC. L'errore della sua misurazione è ± 0,5 ^оC. Le letture possono essere arrotondate all'1 più vicino. ^оC.

Nella fig. La Figura 1 mostra l'aspetto del termometro. Si fissa al muro con nastro biadesivo e il sensore si installa fuori dalla finestra all'ombra degli alberi.

Riso. 1. Aspetto del termometro

Lo schema del termometro è mostrato in Fig. 2. Premendo il pulsante SB1 si aumenta la luminosità dell'indicatore e premendo il pulsante SB2 la si diminuisce. Ci sono 16 gradazioni in totale. Quando la luminosità cambia, il microcontrollore memorizza il nuovo valore nella sua memoria non volatile. L'indicatore è costruito su tre moduli matrice A1-A3 FZ0148 [1]. Ciascuno di essi è costituito da una matrice LED 8x8 e un chip MAX7219 [2], che controlla i LED utilizzando i comandi del microcontrollore. I moduli sono collegati in parallelo lungo le linee di alimentazione VCC e GND e segnali di controllo CLK e CS (queste linee vanno dal primo connettore del modulo al secondo “passante”), e in serie lungo la linea di informazione. Le informazioni sull'uscita DOUT sono ritardate rispetto alle informazioni che arrivano all'ingresso DIN di 16 cicli di clock, specificati dagli impulsi CLK. L'uscita DOUT di ciascun modulo, tranne l'ultimo, è collegata all'ingresso DIN di quello successivo.

Riso. 2. Schema di un termometro

Gli ultimi 16 bit di informazione trasmessi al modulo si trovano sempre nel registro a scorrimento del chip MAX7219. Lo stato dell'ingresso DIN viene trasferito alla cifra di ordine inferiore del registro dal fronte di salita dell'impulso CLK, ma solo quando l'ingresso CS è basso. Quando c'è un fronte di salita sull'ingresso CS, le informazioni dal registro a scorrimento vengono visualizzate dai LED e rimangono su di essi fino al successivo fronte di questo tipo.

Nel dispositivo in esame, il livello basso del segnale CS è impostato per la durata della trasmissione di 48 (16x3) bit di informazione caricati sequenzialmente in tre moduli FZ0148. Al termine, il fronte di salita di questo segnale consente a tre moduli di inviare informazioni ai LED contemporaneamente. Nella fig. La Figura 3 mostra il posizionamento dei simboli di output sulle rispettive matrici. L'installazione del ponticello S1 mette il dispositivo in modalità di arrotondamento della lettura a un valore intero. In questa modalità non è necessario il modulo A3, che visualizzava i decimi di grado, ed è possibile escluderlo dal dispositivo. Se lasci questo modulo, mostrerà sempre 0.

Riso. 3. Posizionamento dei simboli di output sulle loro matrici

La tensione di alimentazione nominale del termometro è di 9 V, ma in realtà può essere compresa tra 7,5 V e 25 V. La tensione di 5 V necessaria per il funzionamento del dispositivo è fornita dallo stabilizzatore di tensione positivo integrato DA1.

Nella fig. La Figura 4 mostra un disegno del circuito stampato del termometro e la posizione delle parti su di esso. Per il microcontrollore DD1 è necessario prevedere un pannello nel quale inserirlo già programmato. I moduli FZ0148 sono installati nei connettori X1, X2 (A1), X3, X4 (A2) e X5, X6 (A3).

Riso. 4. Disegno del circuito stampato del termometro e posizione delle parti su di esso

Il connettore X6 sulla scheda, che manca nello schema, serve solo per un fissaggio meccanico affidabile del modulo A3.

La scheda con i moduli rimossi è mostrata in Fig. 5. I moduli FZ0148 sono stati acquistati smontati. I pin dei connettori installati su di essi nel kit erano angolati, ma in fase di montaggio li ho sostituiti con quelli dritti. Lo spazio tra la scheda principale e le schede dei moduli formato a causa dell'altezza dei connettori consente una migliore rimozione del calore dallo stabilizzatore integrato DA1.

Riso. 5. Scheda con moduli rimossi

Il sensore di temperatura BK1 è collocato in una custodia metallica protetta dalla penetrazione dell'umidità e collegata alla scheda con un fascio di tre fili lungo fino a diversi metri. Il sensore deve essere posizionato in un luogo protetto dalla luce solare diretta e lontano da fonti di calore e altri dispositivi che generano molto calore durante il funzionamento.

La serie completa di caratteri visualizzati, compreso il segno meno e lo spazio, è mostrata in Fig. 6, e nella Fig. La Figura 7 mostra il contenuto della EEPROM del microcontrollore che memorizza l'immagine di questi caratteri. Contiene quattro byte di memoria per ciascun carattere. Il byte all'indirizzo 30H viene utilizzato per memorizzare il valore di luminosità impostato.

Riso. 6. Set completo di caratteri visualizzati, inclusi il segno meno e lo spazio

Riso. 7. Contenuto della memorizzazione dell'immagine dei caratteri EEPROM del microcontrollore

Il programma del microcontrollore è stato creato nel PIC Simulator IDE v7.21. I valori di temperatura letti dal sensore BK1 ogni 0,7 s vengono livellati dal software prima di essere visualizzati sull'indicatore: ogni nuovo valore viene scritto in un array di quattro parole da due byte invece di quello più vecchio. Pertanto, questo array contiene sempre i risultati delle ultime quattro misurazioni. Il loro valore medio viene visualizzato sull'indicatore.

Nella versione utilizzata dell'ambiente di sviluppo, è possibile simulare il funzionamento del sensore DS18B20 (Fig. 8), che ha notevolmente semplificato il debug del programma. Per organizzare la comunicazione tra il microcontrollore e i dispositivi con interfaccia SPI, simile a quella utilizzata nei moduli LED, l'ambiente dispone di una serie di procedure e funzioni standard.

Riso. 8. Programma del microcontrollore

Il programma del microcontrollore può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/04/max7219.zip.

Letteratura

1. Moduli MAX7219 Modulo a matrice di punti per controllo Arduino FZ0148. - URL: dhgate.com/store/product/5pcs-lot-max 7219-module-dot-matrix-modules/196738799.html (04/11/14).
2. Driver per display LED a 8 cifre con interfaccia seriale. -URL: adafruit.com/datasheets/MAX7219.pdf.

Autore: K. Abdukarimov

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