48 X 8 Màn hình ma trận LED cuộn sử dụng thanh ghi Arduino và Shift.: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Chào mọi người

Đây là lần đầu tiên tôi có thể hướng dẫn và tất cả là về việc tạo Ma trận LED cuộn có thể lập trình 48 x 8 bằng cách sử dụng thanh ghi dịch chuyển Arduino Uno và 74HC595. Đây là dự án đầu tiên của tôi với bảng phát triển Arduino. Đó là một thử thách do giáo viên của tôi đưa ra cho tôi. Vào thời điểm chấp nhận thử thách này, tôi thậm chí còn không biết cách nhấp nháy đèn LED bằng cách sử dụng arduino. Vì vậy, tôi nghĩ ngay cả một người mới bắt đầu cũng có thể làm được điều này với một chút kiên nhẫn và hiểu biết. Tôi bắt đầu với một nghiên cứu nhỏ về thanh ghi dịch chuyển và ghép kênh trong arduino. Nếu bạn mới sử dụng thanh ghi shift, tôi khuyên bạn nên học những điều cơ bản về ghép kênh và thanh ghi dịch chuyển chuỗi chuỗi trước khi bắt đầu với ma trận. Điều đó sẽ giúp bạn rất nhiều để hiểu mã và hoạt động của màn hình cuộn.

Bước 1: Thu thập các Công cụ & Thành phần

Các thành phần

• 1. Arduino Uno R3 - 1
• 2. 74HC595 8 bit Thanh ghi dịch chuyển nối tiếp sang song song. - 7
• 3. Bóng bán dẫn BC 548 / 2N4401 - 8
• 4. Điện trở 470 Ohms - số cột + 8
• 5. Bảng Pref 6x4 inch - 4
• 6. Dây mã màu - Theo yêu cầu
• 7. Chủ sở hữu IC - 7
• 8. 5 mm hoặc 3 mm 8x8 ma trận LED màu đơn âm phổ biến - 6
• 9. Tiêu đề Nam và Nữ - Theo yêu cầu.

Công cụ yêu cầu

• 1. Bộ hàn
• 2. Đồng hồ vạn năng
• 3. Súng bắn keo
• 4. Bơm khử hàn
• 5. Nguồn điện 5V

Bước 2: Xây dựng mạch trên Breadboard

Điều đầu tiên bạn phải làm trước khi xây dựng nguyên mẫu là lấy sơ đồ chân của ma trận 8x8 và đánh dấu một điểm tham chiếu để xác định các chân trong tất cả các ma trận của bạn. Điều này có thể giúp bạn trong khi lắp ráp mạch.

Tôi đã đính kèm một sơ đồ chân của mô-đun ma trận mà tôi đã sử dụng ở đây. Trong mô-đun của tôi, các hàng là chân âm. Sơ đồ chân này vẫn giữ nguyên cho hầu hết các mô-đun trên thị trường.

Nó được hiển thị trong mạch rằng một thanh ghi dịch chuyển duy nhất được sử dụng để điều khiển 8 hàng và để điều khiển các cột, chúng tôi sử dụng một thanh ghi dịch chuyển cho mỗi 8 cột.

Hãy tạo một màn hình cuộn 8 x 8 đơn giản trên breadboard.

Mạch được chia thành hai phần - điều khiển hàng và điều khiển cột. Trước tiên, hãy xây dựng điều khiển cột.

Chân 4 từ arduino được kết nối với Chân 14 (SER) của thanh ghi shift. (Đây là chân đầu vào dữ liệu nối tiếp của thanh ghi shift. Các mức logic cần thiết để bật đèn LED được cấp qua chân này

Chân 3 từ arduino được kết nối với Chân 12 (RCLK) của thanh ghi dịch chuyển. (Hãy đặt tên cho chân này là chân đồng hồ đầu ra. Dữ liệu trong bộ nhớ của các thanh ghi dịch chuyển được đẩy đến đầu ra khi đồng hồ này được kích hoạt.)

Chân 2 từ arduino được kết nối với Chân 11 (SRCLK) của thanh ghi dịch chuyển. (Đây là chân đồng hồ đầu vào chuyển dữ liệu vào bộ nhớ.)

VCC + 5V được cấp cho thanh ghi dịch chuyển thông qua Chân 16 của nó và cùng được kết nối với Chân 10. (Tại sao? Chân 10 là Chân SRCLR, sẽ xóa dữ liệu trong thanh ghi dịch khi được kích hoạt. Nó là chân thấp hoạt động, vì vậy để duy trì dữ liệu trong bộ nhớ của thanh ghi shift, chân này cần được cung cấp nguồn + 5V mọi lúc.)

Nối đất được kết nối với cả Chân GND (Chân 8 của thanh ghi shift) và Pin OE (Chân 13 của thanh ghi shift). (Tại sao? Chân cho phép đầu ra cần được kích hoạt để cung cấp đầu ra theo tín hiệu đồng hồ. Đó là chân thấp hoạt động giống như Chân SRCLR, vì vậy nó cần được duy trì ở trạng thái cơ bản mọi lúc để kích hoạt kết quả đầu ra.)

Các chân cột của ma trận được kết nối với thanh ghi dịch chuyển như thể hiện trong sơ đồ mạch với điện trở 470 ôm ở giữa ma trận và thanh ghi dịch chuyển

Bây giờ, đối với mạch điều khiển hàng.

Chân 7 từ arduino được kết nối với Chân 14 (SER) của thanh ghi dịch chuyển

Chân 5 từ arduino được kết nối với Chân 11 (SRCLK) của thanh ghi dịch chuyển

Chân 6 từ arduino được kết nối với Chân 12 (RCLK) của thanh ghi dịch chuyển

VCC + 5V được cấp cho Chân 16 và Chân 10 như mô tả ở trên

Nối đất với chân 8 và chân 13

Như tôi đã đề cập ở trên, các hàng là chân âm trong trường hợp của tôi. Tốt hơn nên coi các chân âm của ma trận là các hàng trên màn hình của bạn. Kết nối đất cần được chuyển sang các chân âm này sử dụng các bóng bán dẫn BC548 / 2N4401 được điều khiển bởi các mức logic đầu ra của thanh ghi dịch chuyển. Vì vậy, càng nhiều chân âm, chúng ta càng cần nhiều bóng bán dẫn

Cho các kết nối hàng như được hiển thị trong sơ đồ mạch

Nếu bạn đã thành công trong việc tạo nguyên mẫu màn hình ma trận 8 x 8, bạn có thể chỉ cần sao chép phần mạch cho điều khiển cột và mở rộng ma trận đến bất kỳ số cột nào. Bạn chỉ cần thêm một 74HC595 cho mỗi 8 cột (một mô-đun 8 x 8) và nối chuỗi nó với cột trước đó.

Daisy chuỗi các thanh ghi shift để thêm nhiều cột hơn

Daisy chain trong kỹ thuật điện là một sơ đồ đi dây trong đó nhiều thiết bị được nối với nhau theo một trình tự.

Cơ chế rất đơn giản: các chân SRCLK (đồng hồ đầu vào. Chân 11) và RCLK (đồng hồ đầu ra. Chân 12) được chia sẻ giữa tất cả các thanh ghi dịch chuyển chuỗi trong khi mọi mã PIN QH (Chân 9) của thanh ghi dịch chuyển trước đó trong chuỗi được sử dụng làm đầu vào nối tiếp cho thanh ghi dịch chuyển sau thông qua mã PIN SER (Chân 14).

Nói một cách dễ hiểu, bằng cách xâu chuỗi các thanh ghi shift, chúng có thể được điều khiển như một thanh ghi shift duy nhất với bộ nhớ lớn hơn. Ví dụ, nếu bạn xâu chuỗi hai thanh ghi dịch chuyển 8 bit, chúng sẽ hoạt động giống như một thanh ghi dịch chuyển 16 bit duy nhất.

Mật mã

Trong mã, chúng tôi cung cấp các cột với các mức logic tương ứng theo đầu vào trong khi chúng tôi quét dọc theo các hàng. Các ký tự từ A đến Z được xác định trong mã dưới dạng các mức logic trong một mảng byte. Mỗi ký tự rộng 5 pixel và cao 7 pixel. Tôi đã đưa ra lời giải thích chi tiết hơn về hoạt động của mã dưới dạng nhận xét trong chính mã.

Mã Arduino được đính kèm ở đây.

Bước 3: Hàn

Để làm cho mạch hàn dễ hiểu hơn, tôi đã làm cho nó càng lớn càng tốt và cung cấp các bảng riêng biệt cho bộ điều khiển hàng và cột và kết nối chúng với nhau bằng tiêu đề và dây. Bạn có thể làm cho nó nhỏ hơn nhiều bằng cách hàn các thành phần gần nhau hơn hoặc nếu bạn giỏi thiết kế PCB, bạn cũng có thể tạo một PCB tùy chỉnh nhỏ hơn.

Đảm bảo đặt một điện trở 470 ohms cho mỗi chân dẫn đến ma trận. Luôn sử dụng các tiêu đề để kết nối Ma trận LED với bảng. Tốt hơn là không nên hàn chúng trực tiếp vào bảng vì tiếp xúc lâu với nhiệt có thể làm hỏng chúng vĩnh viễn.

Vì tôi đã tạo các bảng riêng biệt cho các điều khiển hàng và cột, tôi đã kéo dài dây từ bảng này sang bảng kia để kết nối các cột. Ở đây, bảng trên cùng là để kiểm soát các hàng và bảng ở dưới cùng là để kiểm soát các cột.

nó chỉ cần một 74HC595 duy nhất để lái tất cả 8 hàng. Nhưng dựa trên số lượng cột, nên thêm nhiều thanh ghi dịch chuyển hơn, không có giới hạn lý thuyết cho số cột bạn có thể thêm vào ma trận này. Bạn có thể làm cho nó lớn đến mức nào? Hãy cho tôi biết khi bạn đến đó!;)

Bước 4: Kiểm tra nửa đầu của mạch đã hoàn thành

Luôn kiểm tra nửa chừng để tìm các lỗi có thể xảy ra như kết nối lỏng lẻo, kết nối sai pin, v.v.: Nhiều người nhờ tôi trợ giúp trong việc tìm lỗi trong ma trận của họ đã mắc lỗi với chốt hàng-cột của mô-đun ma trận. Kiểm tra nó hai lần trước khi hàn và sử dụng dây có mã màu để phân biệt các chân một cách dễ dàng.

Bước 5: Xây dựng hiệp hai

Mở rộng mạch điều khiển cột giống nhau. Các hàng được nối tiếp với hàng trước.

Các chân SRCLK và RCLK được lấy song song và QH (Dữ liệu nối tiếp ra. Chân 9) của thanh ghi dịch chuyển cuối cùng của mạch hoàn thành được kết nối với SER (Dữ liệu nối tiếp vào. Chân 14) của thanh ghi dịch chuyển tiếp theo. Nguồn VCC và GND cũng được chia sẻ giữa tất cả các IC.

Bước 6: Kết quả

Sau khi bạn hoàn thành quá trình hàn, bước tiếp theo là tạo vỏ cho màn hình của bạn. Tốt hơn hết là bạn nên thiết kế vỏ máy tùy chỉnh bằng Fusion 360 hoặc bất kỳ công cụ thiết kế 3D nào khác và in 3D vỏ máy. Vì tôi chưa có khả năng in 3D vào thời điểm đó, nên tôi đã làm một chiếc hộp gỗ với sự giúp đỡ của một người bạn giỏi về chế biến gỗ.

Hy vọng bạn thích đọc hướng dẫn này. Đăng hình ảnh về phiên bản của dự án này trong phần nhận xét bên dưới và Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy hỏi nó tại đây hoặc gửi thư đến [email protected]. Tôi rất sẵn lòng giúp đỡ bạn.