Термометр с матричными светодиодными индикаторами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В этом термометре значения температуры отображаются с помощью матричных светодиодных модулей. Имеется возможность регулировки яркости индикатора и выбор дискретности показаний.

В термометре применен микроконтроллер PIC16F630-I/P Датчик температуры - DS18B20. Интервал измеряемой температуры от -55 ^оС до +125 ^оС. Погрешность ее измерения - ±0,5 ^оС. Показания могут быть округлены до 1 ^оС.

На рис. 1 показан внешний вид термометра. Он закреплен на стене двусторонней липкой лентой, датчик установлен за окном в тени деревьев.

Рис. 1. Внешний вид термометра

Схема термометра изображена на рис. 2. Нажатиями на кнопку SB1 увеличивают яркость индикатора, а на кнопку SB2 - уменьшают ее. Всего имеются 16 градаций. При изменении яркости микроконтроллер сохраняет новое значение в своей энергонезависимой памяти. Индикатор построен на трех матричных модулях A1-A3 FZ0148 [1]. Каждый из них состоит из светодиодной матрицы 8x8 и микросхемы МАХ7219 [2], управляющей светодиодами по командам микроконтроллера. По линиям питания VCC и GND и сигналам управления CLK и CS модули включены параллельно (эти линии проходят от первого разъема модуля ко второму "насквозь"), а по информационной линии - последовательно. Информация на выходе DOUT задержана относительно поступающей на вход DIN на 16 тактов, задаваемых импульсами CLK. Выход DOUT каждого модуля, кроме последнего, соединен с входом DIN следующего.

Рис. 2. Схема термометра

Последние 16 разрядов информации, переданной модулю, всегда находятся в сдвиговом регистре микросхемы МАХ7219. Перенос состояния входа DIN в младший разряд регистра происходит по нарастающему перепаду импульса CLK, но только при низком уровне на входе CS. При нарастающем перепаде на входе CS информация из сдвигового регистра отображается светодиодами и остается на них до следующего такого перепада.

В рассматриваемом устройстве низкий уровень сигнала CS устанавливается на время передачи 48 (16x3) двоичных разрядов информации, загружаемых последовательно в три модуля FZ0148. По ее завершении нарастающий перепад этого сигнала разрешает вывод информации на светодиоды трем модулям одновременно. На рис. 3 представлено размещение выводимых символов на их матрицах. Установка перемычки S1 переводит устройство в режим округления показания до целого значения. В этом режиме нет необ-ходимости в модуле A3, отображавшем десятые доли градуса, и его можно исключить из устройства. Если же этот модуль оставить, он станет всегда показывать 0.

Рис. 3. Размещение выводимых символов на их матрицах

Номинальное напряжение питания термометра - 9 В, однако фактически оно может находиться в интервале от 7,5 В до 25 В. Необходимое для работы прибора напряжение 5 В обеспечивает интегральный стабилизатор положительного напряжения DA1.

На рис. 4 представлен чертеж печатной платы термометра и расположения деталей на ней. Для микроконтроллера DD1 должна быть предусмотрена панель, в которую его вставляют уже запрограммированным. Модули FZ0148 устанавливают в разъемы X1, X2 (A1), X3, X4 (A2) и X5, X6 (A3).

Рис. 4. Чертеж печатной платы термометра и расположения деталей на ней

Отсутствующий на схеме разъем X6 на плате служит только для надежной механической фиксации модуля A3.

Плата со снятыми модулями показана на рис. 5. Модули FZ0148 были приобретены в разобранном виде. Штыревые колодки устанавливаемых на них разъемов в наборе были угловыми, но при сборке я заменил их прямыми. Образовавшийся за счет высоты разъемов зазор между основной платой и платами модулей позволяет лучше отводить тепло от интегрального стабилизатора DA1.

Рис. 5. Плата со снятыми модулями

Датчик температуры BK1 помещают в металлический защищенный от проникновения влаги корпус и жгутом из трех проводов длиной до нескольких метров соединяют с платой. Размещать датчик нужно в месте, защищенном от прямого солнечного света и удаленном от нагревательных и других приборов, выделяющих при работе много тепла.

Полный набор отображаемых символов, включая знак минуса и пробел, представлен на рис. 6, а на рис. 7 показано содержимое хранящего изображения этих символов EEPROM микроконтроллера. На каждый символ в нем отведено по четыре байта памяти. Байт по адресу 30H служит для хранения установленного значения яркости.

Рис. 6. Полный набор отображаемых символов, включая знак минуса и пробел

Рис. 7. Содержимое хранящего изображения символов EEPROM микроконтроллера

Программа микроконтроллера создана в среде PIC Simulator IDE v7.21. Считываемые с датчика BK1 каждые 0,7 с значения температуры перед выводом на индикатор программно сглаживаются - каждое новое значение записывается в массив из четырех двухбайтовых слов взамен самого старого. Таким образом, в этом массиве всегда находятся результаты последних четырех измерений. Их среднее значение и выводится на индикатор.

В использованной версии среды разработки имеется возможность симулировать работу датчика DS18B20 (рис. 8), что заметно упростило отладку программы. Для организации связи микроконтроллера с устройствами с интерфейсом SPI, подобным использованному в светодиодных модулях, в среде есть набор стандартных процедур и функций.

Рис. 8. Программа микроконтроллера

Программу микроконтроллера можно скачать с ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/04/max7219.zip.

Литература

1. MAX7219 Module Dot Matrix Modules for Arduino Control FZ0148. - URL:  dhgate.com/store/product/5pcs-lot-max 7219-module-dot-matrix-modules/ 196738799.html (04/11/14).
2. Serially Interfaced, 8-Digit LED Display Drivers. - URL: adafruit.com/ datasheets/MAX7219.pdf.

Автор: К. Абдукаримов

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Растения для очистки воздуха на космических станциях 27.03.2020 Ученые из США в рамках программы "Чистый воздух" исследовали методы очистки воздуха внутри космических станций. Эксперты NASA назвали лучшее растение, поглощающее токсины. Сотрудники Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства выявили, что зеленые растения могут поглощать вредные вещества. В эксперименте участвовали 19 комнатных растений, по всем параметрам лидирует бамбук, он способен не только очистить воздух, но и уничтожить наибольшее количество токсинов, оказывая положительное влияние на жизнь человека. Для максимального эффекта ученые рекомендуют устанавливать 2-3 растения на 30 кв. м. Здоровье человека во многом зависит от качества воздуха, вот почему содержание в доме этого цветка оправдано, бамбук даже может поднять настроение.

Другие интересные новости:

▪ Из-за глобального потепления грядут суровые зимы

▪ Обнаружена главная причина любви к алкоголю

▪ Сверхъяркие высокопроизводительные белые светодиоды Toshiba

▪ Вертолет на солнечных батареях совершил первый полет

▪ Биобанк для хранения образцов живого мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья Черная метка. Крылатое выражение

▪ статья Когда состоялась первая забастовка? Подробный ответ

▪ статья Приготовитель лаков, красок, левкаса. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Музыкальный звонок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нюансы волшебства. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025