Инструкция по сборке бегущей строки или как собрать бегущую сроку самому. Как сделать бегущую строку из светодиодов? Как самому сделать бегущую строку led

Инструкция по сборке светодиодной бегущей строки своими руками

Основные составляющие элементы необходимые для сборки светодиодной бегущей строки

1. Контроллер для бегущих строк - это сложное электронное устройство предназначенное для вывода текста, графической информации а так же не сложных gif анимаций на светодиодную бегущую строку.

2. Светодиодные модули - представляет собой электронный компонент, состоящий из светодиодов, платы управления, чипов развертки, конденсаторов.

3. Информационный шлейф (шлейф ATA) - состоящий из медных проводов, покрытые специальной морозоустойчивой эластичной оболочкой и соединённый с двух концов коннекторами, предназначен для передачи информации от модуля к модулю.

4. Светодиодный блок питания - устройство принимающее питание от сети 220W и подающее на светодиодные модули 5 V с силой тока 40А.

5. Светодиодный кабель питания - предназначен для распределения напряжения от светодиодного блока питания к светодиодным модулям, тип сечения ПВС 2*0,5.

6. Профиль внутрений - жестяной профиль предназначен для установки на стыки модулей с внутренней стороны светодиодной бегущей строки и крепления светодиодных модулей магнитами на профиль.

7. Профиль наружный - специальный светодиодный алюминиевый профиль предназначенный для изготовления короба светодиодной бегущей строки, это основной короб всей светодиодной бегущей строки. Размеры профиля могут быть разными в зависимости от размера готовой светодиодной бегущей строки.

8. Информационный шлейф - удлинённый информационный шлейф предназначенный для соединения рядов от светодиодного контроллера к светодиодным модулям.

9. Сетевой кабель - предназначен для подключения светодиодной бегущей строки к сети 220 Вт. Тип сечения кабеля ПВС 3*1,5.

Этапы сборки светодиодной бегущей строки

1. Разложите светодиодные модули на ровную поверхность нужного Вам количества. Снимите точный размер по высоте и по ширине, затем перенесите получившиеся размеры на алюминиевый профиль и нарежьте его согласно снятым размерам. У Вас получится 2 хлыста по высоте и 2 хлыста по ширине.

2. Возьмите уголки которые идут в комплекте с алюминиевым профилем и соедините ими полученные детали профиля (места стыков профиля с уголками необходимо просиликонить для предотвращения попадания влаги). У Вас получился периметр (короб) из алюминиевого профиля нужного Вам размера.

3. Возьмите саморезы (16 мм) по металлу и в местах соединения светодиодного профиля с уголками (с внутренней стороны) закрепите саморезами стыки, это необходимо для жесткости алюминиевого периметра. Таким образом мы получили жесткий периметр (короб) нужного Вам размера.

4. Берём светодиодные модули и выкладываем их в получившийся периметр (короб) лицевой стороной светодиодного модуля вниз с обратной стороны короба, (предварительно установив на светодиодные модули с обратной стороны болтики с магнитами), берём силикон и промазываем стыки светодиодных модулей по периметру с обратной стороны для герметичности вывески, затем снимаем размер с внутренней стороны короба, нарезаем профиль (жестяной) нужного размера и устанавливаем во внутрь вывески в места стыки светодиодных модулей на магниты. Для жесткости конструкции прикручиваем саморезами жестяной профиль с низу и с верху.

5. Затем берём информационные шлейфа и с лева на право соединяем светодиодные модули между собой (последний правый ряд остаётся пустым).

6. Далее берём провода с клеммами (комплект светодиодного модуля) и подключаем светодиодные модули между собой с низу в верх на болтовые контакты расположенные на тыльной стороне светодиодного модуля (обратите внимание на правильную полярность подключения VCC это «+» GND это «-», красный провод «+», красно-черный «-»).

7. Затем подключаем светодиодный блок питания на те же контакты что и провода питания с клеммами (Одна пара проводов от светодиодного блока питания на один нижний светодиодный модуль), один светодиодный блок питания может запитать не более 9 светодиодных модулей. Так же со светодиодного блока питания выводим пару проводов для питания с сети 220 Вт (ПВС 3*1,5).

8. Наша вывеска практически готова! берём светодиодный контроллер и подключаем его к нижнему левому светодиодному модулю (подключаем информационные шлейфа, с каждого ряда светодиодных модулей и провода питания с модуля), на светодиодном контроллере так же есть обозначение полярности VCC это «+» GND это «-», красный провод «+» красно-черный «-».

9. Подключаем вилку для проводов питания сети 220 Вт и включаем светодиодную бегущую строку в сеть.

В этой статье мы расскажем о сборке светодиодных бегущих строк своими руками, используя специальные комплектующие и подручные инструменты.

Итак, для того чтобы собрать бегущую строку вам потребуется:

(одноцветные или RGB);
- он управляет порядком свечения светодиодов на всем табло;
- 1-2 штуки, в зависимости от количества модулей бегущей строки;
-требуются при различной сборке бегущих строк (фронтального вынимания при замене вышедшего из строя led модуля);
и ;

Дополнительный инструмент:

торцевая пила с диском по алюминию и металлу или пила по металлу;
шуруповерт или отвертка;
прозрачный силиконовый герметик;
саморезы;

Светодиодные модули бывают разного размера и цвета. Их к тому же различают по шагам среди пикселей P10, P6. Блоки питания выполняют важную роль - они преображают напряжение с 220 Ватт в 5 Вольт. Провода необходимы для соединения блока питания с модулем. Шлейфы соединяют контроллер и модуль. Сборка бегущей строки возможна только с помощью магнитов. Профили с уголками из алюминия выполняют роль корпуса светодиодного табло.

1.На ровную горизонтальную поверхность выкладываем светодиодные модули экраном вниз в направлении слева направо как указанно на стрелках на самих модулях, стандартный модуль размером 160 мм * 320 мм где 160 это высота 320 это длина модуля. Для того чтобы получить светодиодную строку шириной 320 мм необходимо выложить модули в 2 ряда. Если вам нужно получить светодиодную строку шириной более 320 мм, то просто положите светодиодные модули в несколько рядов.

2. Затем зафиксировать модули направляющими. Для этого необходимо напилить профиль на отрезки такой же шириной как светодиодная строка. Положить направляющие на модули в соответствии с отверстиями, предназначенными для винтов и закрутить саморезы. Не забудьте оставить место под блок питания.

3.После того как выложили необходимое количество и собрали мозаику, соединяем шлейфами и проводами питания между собой, для этого в модуле есть необходимые штырьки под шлейфы (красной полоской вверх обязательно) и крепления под провода питания.

4.Далее нужно соединить блок питания с контролером проводами 2-1,5 мм. В нем также есть отверстие для крепления шлейфа и проводов. Одного блока питания мощностью в 40 ампер хватает на 7-8 модулей, но для того, чтобы избежать перегрева и поломок, лучше всего брать один блок на 6 модулей. Если блоков питания несколько, их нужно связать между собой последовательно. К каждым следующим шести модулям подводим питание от блока.

5.При помощи шлейфа соединить контроллер с модулем. Важно!!! Питание модуля 5V, Контроллер 5V. Плюс на модуле VCC, минус GND. На контроллере плюс 5V Минус - GND. Подключаем модули один за другим. Для запуска модули достаточно подключить только плюс и шлейф 16pin.

6.Теперь необходимо все тщательно загерметизировать. Для этого, при помощи герметика, нужно смазать все стыки модулей. Делать это надо достаточно тщательно. В итоге должна получиться герметичная мозаика из светодиодных модулей, связанных между собой проводами, блоками питания и направляющими.

7.Собираем каркас бегущей строки из алюминиевого профиля. Измеряем длину и ширину строки, с помощью торцевой пилы или пилы по металлу нарезаем соответствующие отрезки. Вставляем уголки в профиль и фиксируем саморезами. Рекомендуется промазать герметиком стык профиля и уголка.

8.В одной из сторон корпуса нужно просверлить отверстие для вывода провода питания и USB-выхода.

9. В качестве задней стенки используется алюкобонд - строительный отделочный материал, пластик покрытый алюминиевой фольгой. Или же другой прочный материал. Герметизируем заднюю часть бегущей строки. Режем, накладываем выбранный задник и крепим его на саморезы. Табло бегущая строка готова.

В ассортименте нашего магазины Вы найдете все необходимые комплектующие для изготовления светодиодных бегущих строк. Мы предоставляем лучшие цены и гарантию на всю продукцию. Технический специалист может сделать бесплатный светотехнический расчет и подбор оборудования.

Здравствуй, друг! Сегодня я расскажу тебе про то, как устроено "табло - бегущая строка" изнутри. Если ты, дорогой друг, уже имеешь представление о том, как лучик бегает по экранам кинескопа, о сдвиговых регистрах, и видеопамяти, то смело листай эту доку в конец, и там ты найдешь все (реализация с последовательными драйверами). Возможно, на них тебе будет интересно взглянуть

Почему это все появилось в открытом доступе? С течением времени электронные компоненты несколько устаревают, появляются более дешевые микросхемки, другие корпуса, новые протоколы и интерфейсы. То, что несколько лет назад было чудом техники и вполне конкурентным продуктом, сегодня уже смотрится чудно, да и производство будет обходиться раза в полтора дороже, чем это возможно в случае переделки разработки по современным стандартам. Все что будет описано ниже, работает довольно неплохо, однако если бы мне поручили сделать подобный девайс, я бы не задумываясь, перерисовал платку под новые компоненты. Однако, в образовательном смысле все приведенные схемки представляют определенный интерес.

Здесь и далее последовательно будут описаны все модули и приемы, используемые в данном девайсе, по принципу от простого к готовому устройству. Статья основана на конкретной разработке, так что небольшое описание ее параметров:

Число строк в табло (светодиодов): 16 или 2х8
Число столбцов в табло (светодиодов): 1..256 (по надобности)
Режимы скролинга текста: все возможные
Прочее: Часы, календарик, связь с ПК по ком порту, термометр, и т.п.

Как зажигаются лампочки.

Как уже было сказано, в описываемом варианте табло бегущая строка используются 256*16 светодиодов красного цвета. Первый вопрос, который может встать перед начинающим инженером: как же они все подключены? Это ж сколько надо контактов? Действительно, при простой схеме подключения, когда светодиод подключен к управляющей микросхеме напрямую, число контактов будет запредельным, поэтому в устройствах отображения типа табло и т.п используется матричная схема включения, позволяющая сократить число задействованных управляющих контактов в разы.

Схема включения светодиодов довольно проста: представьте себе что у каждого светодиода в ряду есть общий контакт и в каждой строчке точно так же. Для наглядности можно посмотреть картинку ниже.

Как этим всем управлять? А очень просто: на строчку можно подать "плюс", столбец (нужный) подключить к "минусу", и тогда загорится нужная лампочка.

Правда есть один не тривиальный нюанс: на картинки ниже представленны типичные варианты работы системы табло-бегущая строка.

Если про случаи а и б все предельно ясно, то случай в, довольно нетривиален: что бы зажечь одновременно разные светодиоды в разных строчках и столбцах (например по-диагонале, как показано на картинке) требуется применить такой вот хитрый метод: сначала зажигается светодиод на верхней строчке, какое -то время лампочка горит (в это время управляющий микроконтроллер может делать другие полезные вещи), затем напряжение с первой строчки снимается, и подается на вторую, а микросхемы, отвечающие за то, какие столбцы подключать к минусам, а какие оставлять в воздухе, так же получают новую задачку. Какое-то время горит лампочка на нижней строчке, затем опять подается напряжение на верхнюю и так по циклу. Поскольку смена активных строчек происходит очень быстро(с максимально доступной для процессора скоростью), то глаза не успевают рассмотреть происходящее, и создается видимость, что горит вся табличка равномерно.

По сходному принципу работают все кинескопные мониторы и телевизоры: там в один момент времени может гореть не просто строчка, а вообще только единственная точка, которая бегает слева направо, сверху вниз, и в конкретных координатах регулируется только яркость светового луча. Поскольку, лучик пробегает по экрану с большой скоростью, глаз человека так же не успевает правильно оценить происходящее и создается впечатление, что на экране светится не точка, а целая картинка.

Думаю про матричную схему включения все понятно, и можно переходить к более интересным вещам.

Схема управления матрицей светодиодов.

Итак, как уже было описано ранее, требуется попеременно подавать напряжение на строчки матрицы светодиодов, и каким-то образом задавать уровни на столбцах.

Управление строчками можно реализовать на любом тразисторе, который способен выдавать требуемый ток (рассчитывается из максимального тока, потребляемого всеми светодиодами в строчке одновременно). Каждый транзистор по надобности открывает или закрывает управляющий МК, см картинку ниже.

Для управления столбцами матрицы светодиодов, можно использовать сдвиговые регистры. Собственно основная их цель, это заменить параллельное управление всеми столбцами матрицы, на последовательное. Число возможных столбцов в табличке можно быть достаточно большим (256-512), и практически никакой МК не способен напрямую управлять таким числом входов напрямую.

Сдвиговые регистры это специальные цифровые микросхемы, работающие синхронно с главным МК таблички, который тактирует их по соответствующему входу. Каждый такт МК может выставлять на вход данных сдвигового регистра (единственный) ноль или единицу, она запишется в первую ячейку памяти сдвигового регистра (всего в каждом их может быт различное число, в нашем случае это 16). На следующий такт первый записанный бит переходит во вторую ячейку регистра, а в первую попадает то, что подал МК на вход, т.е. с каждым следующим тактом работы, последовательность бит заходит в регистр все глубже. Сдвиговые регистры так же могут иметь выход - выход это как бы продолжение цепочки, т.е после заполнения последней ячейки регистра, на следующем такте ее информация не пропадет просто так, а будет подана на выход, к которому может быть подключен следующий сдвиговый регистр. Таким образом можно делать сколь угодно длинные цепочки, наполняющиеся по последовательному каналу, и преобразующие его в довольно длинный "параллельный" выход. В нашем случае разрядность сдвигового регистра будет 8, а всего в цепочке таких микросхем будет 32, что в итоге даст возможность выставлять последовательность бит на 256 рядов, светодиодов.

На самом деле, в табло-бегущая строка используются не просто сдвиговые регистры, а некоторая модификация, со специальными функциями (LED driver MBI5026 (pdf)), которые требуются только в этой системе, такими как:
1) управление яркостью ряда светодиодов, специальным внешним резистором(по одному на каждую микросхему сдвигового регистра),
2) специальная управляющая линия у каждой микросхемы, соответствующая команде: подать информацию на параллельный выход (на тактах заполнения, биты просто проходят сквозь цепочку регистров, а на выходах находится старая информация, и по этой команде (плюс на линию) регистры обновляют все своих выходы свежезакаченным содержимым из памяти.

SDI - последовательный вход данных (от микроконтроллера, либо предудущего в цепочки сдвигового регистра)
CLK - тактирование
LE - сигнал перехода содержимго внутреннего последовательного буффера в выдные регистры
OUT0..15 - биты парралельных выходов
OE - выключатель парралельных выходов
SDO - последовательный выход данных на следующую микросхему (прошедшие насквозь через 16 битов регистра)

Цепочку сдвиговых регистров (драйверов рядов LED) можно увидеть на плате слева (длинные микросхемы DIP). Транзисторы, включающие строчки, справа внизу

Итак, после прочтения, читателю должно быть понятно как в табло-бегущая строка происходит управление всеми строчками и столбцами, на всякий случай, чуть ниже есть еще одна поясняющая картинка.

Что такое видеопамять.

Мы уже умеем управлять матрицей, заставляя зажигаться нужные лампочки, теперь хочется узнать как же рассчитывать какие лампочки должны гореть, а какие нет, что бы на табличке нарисовалась какая-нить осмысленная информация, например те же буквы и цифры.

Во всех цифровых устройствах с экраном, как правило происходит разделение: какие-то части устройства отвечают за расчет того, что нужно отображать, а какие-то управляют самим механизмом отображения. В нашем случае всем этим (расчетом содержимого видеопамяти и закачкой информации в сдвиговые регистры для отображения содержимого строки) занимается один микроконтроллер(потому что задачка-то в целом простая), однако в МК так же как и в PC существует видеопамять (скорее программная конструкция), из которой по таймеру происходит отображение строчек самого табло. Видеопамять должна чем-то быть заполнена, в случае табло-бегущая строка - строкой текста, расположенной где-то в зависимости от вида эффекта(вертикальная или горизонтальная прокрутка) и режима отображения (одна большая строчка, две маленькие независимые строчки).

Шрифты в табло бегущая строка

На поиск и установку шрифтов в первый раз ушло совсем не много времени: очень помогла статья про русификацию старинных EGA адаптеров, в суть я особо не вчитывался, сразу в глаза бросилась табличка соответствия бинарных кодов буковкам и спец символам, вид примерно следующий:

{0x7E,0x81,0xA5,0x81,0xBD,0x99,0x81,0x7E},

Таким образом, описываются шрифты в системах, где каждый символ занимает 8 на 8 пикселей: так 0х7Е, это верхняя строчка значка или буковки, в бинарном представлении: 01111110, где 1ки означают что точка должна быть белая а 0 черный, ну и далее по строчкам

Русская буква "а" будет представлена в виде

укороченный прототип таблички уже умеет отображать слова

Бегающий текст.

На этом этапе уже есть возможность выводить статический текст на экран, начиная с нужной точки, теперь появилось желание этот текст как-нибудь закрутить по-хитрому. Очевидно, что нужно постепенно менять точку, с которой текст начинает печататься в видеопамять, и из этой новой точки заставить программу заново повторить операцию заполнения видеопамяти битами, из которых состоят шрифты.

Аналогичные процессы пересчета содержимого видеопамяти происходят и в обычном ПК, когда требуется поменять содержимое экрана, однако есть некоторые нюансы: дешевые микроконтроллеры неспособны просчитать всю видеопамять за короткое время, попытки реализовать такой алгоритм привели к довольно большим задержкам процесса обновления экрана. Из-за того что один и тот же процессор отвечает за пересчет видеопамяти и вывод ее построчно на сдвиговые регистры - страдают обе эти операции, а задержка вывода строчек приводит к увеличению времени показа каждой, и глаза начинают видеть неприятные мерцания всей матрицы. Если же времени не хватает совсем, то глаз видит не всю матрицу целиком, а только одну горящую строчку в каждый момент времени, пробегающую сверху вниз.

В ПК такой проблемы не может быть в принципе, т.к за просчет видеопамяти и ее свежее наполнение отвечает ЦП, а за вывод на экран монитора видеокарта. С одной стороны никто не мешает повторить эту же архитектуру и в "бегущей строке", однако это привело бы к удорожанию всей платы контроллера матрицы. Однако, ввиду того, что набор задач, решаемых МК табло довольно ограничен, и сводится к простому выводу текста, эта проблема как правило решается построчным просчетом видеопамяти.

Просчет изменений одной строчки занимает совсем небольшое время, которое как раз можно отвести под ее же вывод на матрицу (дать погореть немного), затем можно переключаться к следующей. Хотя данный алгоритм действий может серьезно варьироваться в зависимости от применяемого МК. Как уже сказал в начале, данная разработка несколько устарела, отчасти потому что в ней был применен КМ AVR mega128, в свое время довольно функциональный, но его вычислительная мощь в 16Мгц, не достаточна для применения других алгоритмов для этой задачки, хотя можно было бы решить и асинхронным просчетом видеопамяти и отображению по разным таймерам.

Наверное многие заметили, что в табличках бегущая строка, в процессе прокрутки текста появляется некоторый, ели заметный наклон букв (как-будто они написаны курсивом). Этот эффект как раз и появляется из-за того, что видеопамять и отображение это асинхронные процессы, и если видеопамять просчитывается сверху вниз, то верхняя часть уже сдвинулась по алгоритму прокрутки куда хотелось, а снизу отображаются еще данные предыдущего такта просчета.

В целом про эффекты движения текста писать особо нечего, это простенькая программисткая задачка.

Управляющая программа PC

Тут все довольно просто: состаляем некий массив строчек, которые нужно прокручивать по циклу, с параметрами их прокрутки. Затем сливаем все это в EEPROM платы контроллера табло бегущая строка через RS-232. Реализовано разумеется на DELPHI, т.к. подобного рода приблуды в нем создаются быстрее всего.

В моей убогой релизации выглядело все примерно так...

Ссылки

Принципиальныя схема табло бегущая строка PDF , GIF (большие, сохраняйте на диск)

Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA. Отсюда я стянул записанную в hex, почти готовую табличку шрифтов ASCII таблички. Для окончательной подгонки на язык C, понадобилось проделать всего лишь несколько контекстных замен.

Шрифты из моей прошивки Некоторое извращение, за основу взят массив из ссылки выше, затем он был "руссифицирован", т.е в основной DOS ASCII табличке добавились русские буквы для полной совместимости с WINDOWS управляющим ПО

Разводку и файл прошивки думаю прилагать смысла нет, т.к повторять описанную выше модификацию бегущей строчки в наши проблематично MBI5026 в DIP корпусе уже сняли с производства, надо переразводить под SOIC, а лучше и под другой процессор типа ARM (получится даже дешевле)SDK) для написания плагинов. Разобраться в нем дело пары часов. Винамп предоставляет всякие входные данные декодирования mp3 формата, при помощи которого и рисуется подобие спектрального анализатора в самом плеере. Но нам же этого мало, мы хоим все по-настоящему и на стенку сразу:-). Итак, принцип работы понятен интуитивно, связь с ПК через RS232 (вполне хватает для прокачки данных риалтаймом).

Слева от таблички плата с контроллером и БП AT кормящий все это
Из наворотов хотелось еще сделать скроллинг названия песенки, когда она только начинается (как это и сделано в самом винампе, но это уже стало лень)
Тут же идея для любителей автотюнинга: можно преврватить в такую моргающую штуку всю внутреннюю часть крышки багажника, что бы когда он открывался (крышка становилась под 90градусов) - сзади был отличный обзор на красные столбики, прыгающие под громкий, убойный музон.
При желании все можно воплотить в варианте без винампа и компа, полностью автономно, так будет даже лучше.

Ну и конечно веселый мувик, как все это работало.
Звук немного пищит, потому что усиливается вот этим чудом.

Еще более веселый мувик, играет "лесорубы".

Электронный транспарант

Собственно укороченная версия табло бегущая строка(64 столбика), нанизанная на палку. Питание от аккумулятора UPS 12 вольт, хватает на 2 часа работы. Управление (у меня же клевый транспарант, на нем можно менять надписи прямо на месте) происходит напрямую с клавиатуры, подключенной непосредственно к микроконтролеру AVR (т.е идет чтение сканкодов, переданных клавиатурой по ее последовательному порту)
Режимы прокрутки текста: горизонтальная, вертикальная, статика (одно короткое слово), мигание в статике. Для удобства были задействованы горячие клавиши F1-F4 указания режима прокрутки + Caps-lock смена языка ввода (транспарант получился мультиязычный:-)). Было немного неудобно писать на клавиатуре, расположенной на коленках и без экрана, хотя backspaсe тоже был задействован.

Развлекаемся на соревнованиях мобильные роботы в 2008 году. Уже в качестве зрителей:-)

Заключение

Вот такой вот ерундой я занимался на четвертом курсе, вместо того что бы сидеть на лекциях или трудиться над нашим . Вся эта фишка с табличкой была частью одного вроде бы коммерческого проекта, который так ничем и не закончился. Однако мне тогда было очень интересно попробовать себя в виде программиста встроенных систем, в целом все получилось. Так же хотел написать диплом по теме табло бегущая строка, но подвернулась тема, которая в тот момент была интереснее: там же нейросети!! :-)

Ну вот и все, надеюсь, что было интересно.

Всегда ваш, Николай

Устройство состоит из двух частей: блока управления и блока отображения. Две печатных платы соединяются друг с другом с помощью пары двухрядных разъемов и разделяются четырьмя втулками. Один из разъемов служит для передачи электрических сигналов, другой используется только как механический соединительный элемент.

Основным компонентом устройства является микроконтроллер PIC18F252 (U9). Он управляет всеми функциями и осуществляет алгоритм управления светодиодной матрицей.

Светодиоды соединены матрицей 40×7. Соединенные вместе катоды образуют столбцы матрицы, а аноды - строки. Матрица управляется динамически - строка за строкой. Светодиоды матриц переключаются специализированными микросхемами драйверов STP16CP05 (U101…U103) производства фирмы .

Надписи на фото
	Напряжение питания
	ИК приемник
	Датчик освещенности
	Датчики температуры
	УСТАНОВКА



	Внутренняя

Каждая из этих микросхем содержит 16-битный регистр сдвига с последовательным входом и параллельным выходом, и регистр-защелку с 16 выходами. Выходы этого регистра с открытым стоком позволяют подключать нагрузку с напряжением питания до 20 В. Постоянный ток выходов варьируется от 5 до 100 мА и регулируется внешним резистором (R115…R117). Три светодиодных драйвера соединены каскадно (один за другим) и управляются микроконтроллером по интерфейсу SPI. Микроконтроллер посылает 48-разрядное слово, загружая одну строку. 40 младших разрядов представляют собой состояние светодиодов строки (1-вкл., 0-выкл.). 7 старших разрядов служат для управления анодами через 7 транзисторных ключей (VT101…VT107). 40-й бит остается неиспользованным. Микроконтроллер посылает 48-битовое слово через каждую миллисекунду.

За 7 циклов отображаются строки с первой по седьмую, затем идет 8-й дополнительный цикл, используемый для измерения температуры. Таким образом, частота обновления дисплея равна 125 Гц. Для регулировки яркости дисплея используются управляющие входы микросхем «разрешение выходов» (ОЕ). Каждый строчный цикл начинается с установки «лог. 0» на выводе OE (выходы разрешены). Длительность этого сигнала, который генерируется ШИМ модулем микроконтроллера, изменяется, в зависимости от желаемой яркости.

Необходимо отметить, что номера столбцов и строк матрицы не соотносятся с соответствующими выводами микросхем (U101…U103). Это сделано для упрощения разводки печатных плат. Биты, соответствующие определенным светодиодам, формируются на программном уровне.

Загрузить схему в формате PDF

Часы реального времени и календарь

Часы реального времени реализованы на микросхеме U10 - PCF8583 . Она содержит непосредственно часы со всеми необходимыми счетчиками и регистрами, календарь, будильник, генератор 32768 Гц и цепи интерфейса I 2 C. Ее энергопотребление является очень низким (порядка 10 мкА), а напряжение питания может находится в диапазоне 1…6 В. Такие характеристики гарантируют функционирование в течение длительного времени при использовании небольшой литиевой батарейки, или даже накопительного конденсатора. Разработанная печатная плата предусматривает оба варианта.

Типоразмер литиевой батарейки - 2032. При экспериментальной установке конденсатора емкостью 1 Ф, после отключения питания часы шли более недели. Для уменьшения прямого падения напряжения VD10, VD11 и VD12 должны быть диодами Шоттки. Подстроечный конденсатор C21 используется для установки частоты генератора 32768 Гц. Для связи по шине I 2 C используется модуль синхронного последовательного порта (MSSP) микроконтроллера PIC18F252. Модуль работает в режиме «ведущий». К той же шине может быть подключена внешняя память EEPROM (U11) для увеличения объема сохраняемых данных. В представленной версии прошивки микроконтроллера дополнительная память не требуется, поэтому устанавливать микросхему U11 не нужно.

Измерение температуры

Для измерения температуры воздуха используются датчики LM35 (U5, U6). Они откалиброваны непосредственно в градусах Цельсия. Выходной сигнал имеет коэффициент 10 мВ/°C. Напряжение питания должно быть между 4 и 30 В. Для измерений в полном диапазоне температур к выходам датчиков через резисторы R4 и R5 должно быть приложено отрицательное напряжение. Для этого нижние выводы датчиков подключаются к аналоговой земле через два диода (VD4, VD5 и VD6, VD7), которые поднимают ее потенциал примерно до 1.4 В. При таком включении датчиков напряжения источника +5 В для их питания будет недостаточно, поэтому в схему добавлен стабилизатор U1 (78L09).

Сигнал с датчика снимается между его выходом и отрицательным контактом. Напряжение между этими двумя выводами пропорционально величине температуры, а его знак (+ или -) говорит о характере температуры (выше или ниже 0 °С). Датчики подключаются к устройству трехпроводными кабелями. Программное обеспечение разработано так, чтобы измерять внутреннюю температуру с помощью U6, а внешнюю - U5.

Аналого-цифровой преобразователь

Выходы обоих датчиков LM35 подключены к микросхеме U4 - MCP3302 . Это АЦП последовательного приближения. Он обеспечивает измерения с разрешением 13 бит (12 бит плюс бит знака). MCP3302 имеет 4 аналоговых входа, которые могут быть сконфигурированы либо как 4 отдельных, либо как 2 дифференциальных. В данной схеме для преобразования биполярного напряжения от датчиков температуры LM35 используется вариант с двумя дифференциальными входами. Опорное напряжение для датчиков вырабатывает микросхема U7 - LM336 .

С помощью подстроечного резистора RP1 опорное напряжение устанавливается равным 2.55 В. Диоды VD8 и VD9 нужны для температурной компенсации. MCP3302 имеет интерфейс SPI, использующий четыре сигнальных линии. По этим линиям микроконтроллер (U9) осуществляет управление АЦП. Для повышения точности измерений аналоговая земля развязана с цифровой с помощью небольшой индуктивности (L6). Это ферритовый дроссель для поверхностного монтажа Z600 типоразмера 0805. Такие же дроссели применены для развязки питания АЦП, датчиков температуры и источника опорного напряжения (L4 и L5).

Управление яркостью

Для автоматической регулировки яркости дисплея используется интегральный датчик освещенности U8 (TSL257). Его выходное напряжение прямо пропорционально интенсивности света, попадающего на встроенный фотодиод. Это напряжение измеряется собственным АЦП микроконтроллера. От измеренного значения зависит скважность ШИМ модуля микроконтроллера, отсюда происходит изменение яркости свечения светодиодной панели. Чтобы избежать нежелательных флуктуаций яркости, программным способом вводится небольшая задержка управления ШИМ модулем.

Функции дисплея

Настройки дисплея осуществляются пользователем посредством трех кнопок S1…S3. Названия этих кнопок таковы:

S1 - Вверх;
S2 - Вниз;
S3 - Установка.

Настройка часов

Для входа в режим настройки нажмите один раз кнопку «Установка». На дисплее появится надпись «Settings» . Для установки времени и даты нажмите кнопку «Вверх» или «Вниз», чтобы появилась надпись «Set time» . Опять нажмите кнопку «Установка» и дисплей покажет текущее время, где цифры часов будут мигать. Используйте кнопки «Вверх» или «Вниз» для установки текущего часа. Затем нажмите кнопку «Установка» для ввода минут. Когда текущее время в минутах установлено, дисплей переключается к настройке даты. Последовательно установите день, месяц и год и нажмите кнопку «Установка», чтобы завершить процесс настройки. Программа автоматически вычислит день недели.

Если дата выбрана неправильно (например, 29.02.10), на дисплее на некоторое время появится сообщение «ERROR », а затем программа вернется в начало настройки даты. Если дата установлена правильно, на дисплее появится установленное время с мигающим «ОК» , и программа будет ожидать подтверждения новых значений времени и даты. Если при этом нажать кнопку «Вверх», новые значения проигнорируются и программа возвратится в режим «Settings ». Если будет нажата кнопка «Вниз», устройство вернется на первый шаг процедуры «Set time ». При нажатии на кнопку «Установка», новые значения времени и даты принимаются, секунды сбрасываются и дисплей переходит в обычный режим. Программа автоматически переводит часы на летнее время (+1 час). Это происходит в последнее воскресенье марта в 3:00 утра. Возврат на зимнее время (-1 час) осуществляется в последнее воскресенье октября в 4:00 утра.

Окончание следует

Когда мы идем по улицам города, нас окружают многочисленные яркие подвижные рекламные конструкции. Устанавливают их как на постройках, рекламных носителях, оконных проемах офисов и кафешек, так и просто крепят на окна машин. Размерами они тоже сильно могут отличаться друг от друга. Однако есть то, что все их объединяет – их основой является бегущая светодиодная строка.

Благодаря такой конструкции, как табло с бегущей строкой, до потребителей можно донести много информации. Впервые ответ на вопрос, как ее собрать, смогли дать жители Поднебесной. А сегодня сделать светодиодную бегущую строку своими руками может каждый. Важное правило: заранее подготовить все, что потребуется для работы.

Табло можно собрать своими силами из модулей и разнообразных приспособлений, перечисленных ниже. Но при сборке будьте внимательны, следите за инструкцией.

Что вам понадобится?

Сборка бегущей строки возможна только в том случае, если у вас под рукой есть:

материнская плата – ее также называют контроллером;
несколько светодиодных модулей;
пара блоков питания;
магнитики;
профиль и уголки из алюминия;
2-миллиметровые провода;
винты с саморезами и герметиком;
пила, дрель, шуруповерт.

Предназначение светодиодных модулей

Светодиодное табло считается носителем информации. Различают несколько их разновидностей в зависимости от цветовой палитры:

белые;
красные;
синие;
зеленые;
из нескольких цветов.

Их к тому же различают по шагам среди пикселей. Блоки питания выполняют важную роль – они преображают напряжение с 220 В в 5 вольт. Провода необходимы для объединения блока питания с модулем. Сборка бегущей строки возможна только с помощью магнитов. Профили с уголками из алюминия после их сборки – это корпус светодиодного табло.

Принимая во внимание тот факт, для чего нужна светодиодная панель, важное значение имеет и ее размер. В зависимости от габаритов корпуса они делятся на следующие категории:

Узкие – отличное решение для рекламы на автомобилях.
Средние – используются для сборки табло своими руками размерами до 6 м.
Широкие – получили широкое применение для корпуса более 6 м, их размеры могут быть любыми.

Виды LED-панелей

Процесс сборки строки

Рассмотрим подробный процесс сборки бегущей строки:

На стол кладем модули в направлении слева направо. Их соединяем друг с другом проводами вместе со шлейфами питания. У модулей имеются соответствующие гнезда для проводов.
Потом соединяем модуль с помощью направляющих. Накладываем направляющие на модули и закручиваем болты.
Соединяем блок питания с контролером 1,5-миллиметровым проводом. В нем к тому же имеется отверстие для того, чтобы прикрепить шлейф и провода.
Материнская плата соединяется с модулем шлейфом.
Одного блока питания, мощность которого 40 ампер, будет достаточно для 8 модулей.
Затем нужно все загерметизировать. Герметиком смазываем стыки между модулей. Подобные работы необходимо выполнять очень тщательно. В результате у вас должна выйти герметичная работающая бегущая строка на светодиодах из цифровых модулей.

LED-панель на машине

На данном этапе смотрим инструкцию по сборке корпуса бегущей строки:

С помощью различных размеров профиля вы можете получить корпус какой угодно формы, в него вы впоследствии поместите светодиодную LED-панель с бегущей строкой.
Профиль из алюминия нарезаем согласно определенным габаритам, однако сокращаем длину на несколько миллиметров. С помощью уголков собираем корпус нашего устройства.
Вкладываем подготовленную бегущую строку, сделанную своими руками, в алюминиевый корпус. В корпусе делаем отверстие, чтобы вывести провода питания и USB-выход.
Из любого металлического листа вырезаем необходимую заднюю панель. Саморезами и шуруповертом крепим к основанию корпус. Герметиком замазываем все стыки.
В конце нужно произвести программирование светодиодной бегущей LED-строки. Программа для них бывает разной сложности. Эти манипуляции возможно выполнить на любом программном обеспечении.

Если вы учитывали все советы и строго следовали инструкции по установке светодиодной бегущей строки, то у вас все должно получиться.

Где применяется бегущая строка?

Светодиодная бегущая строка, благодаря своим конструктивным особенностям, позволяет монтировать ее как в помещении, так и снаружи его. Изделие способно работать в автономном состоянии, при котором даже не нужно его подключать к ПК. Сборка светодиодной бегущей строки своими силами сегодня очень актуальна.

Она незаменима для рекламы разной продукции и услуг. Как всем известно, движущийся объект привлекает намного больше внимания, чем неподвижный, а при применении электронного табло у вас будет одновременно статическая и динамическая рекламная конструкция. Схему бегущей строки вы можете подобрать индивидуально, стиль дизайна текста тоже можно подобрать исходя из собственных предпочтений.