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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Лазеры для портного 17.08.2002 Немецкая фирма "Витус" разработала систему быстрого индпошива. Три лазера и 24 миниатюрные видеокамеры измеряют заказчика за десять секунд. Полученные данные отправляются через Интернет на швейную фабрику, и к вечеру вы можете получить готовое платье.

Другие интересные новости:

▪ Google Assistant стал лучше узнавать песни

▪ Ловите нейтрино

▪ Следующая станция - аэродинамическая

▪ Жесткие диски с технологией FC-MAMR

▪ Напиток из лужи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Стартер-генератор. История изобретения и производства

▪ статья Что такое тотемный столб? Подробный ответ

▪ статья Купырь дубравный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Аппарат для магнитотермии. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой импульсный стабилизатор, 5 вольт 400 миллиампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026