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:

Вороны разбираются в геометрии 23.04.2025

Ученые все чаще пересматривают свои взгляды на интеллектуальные способности животных. Оказывается, некоторые виды демонстрируют куда более сложное поведение, чем считалось ранее. Одним из поразительных открытий последних месяцев стало доказательство того, что черные вороны способны воспринимать геометрические закономерности. Исследование, проведенное специалистами из Тюбингенского университета в Германии, показало: эти птицы обладают зачатками пространственного мышления, характерного прежде всего для человека. Опыты, позволившие прийти к таким выводам, проводились с участием обученных черных ворон, которым демонстрировали различные геометрические формы на экране. Исследователи ставили перед птицами задачу распознать фигуру, которая выбивается из общего ряда. Причем отличие могло быть как броским - например, звезда среди квадратов, - так и едва заметным, вроде небольшого наклона одной из фигур. За правильный выбор ворона получала вознаграждение в виде лакомства. Примечательно, что ...>>

Защищенный планшет Tab Active5 Pro 23.04.2025

Компания Samsung представила защищенный планшет Tab Active5 Pro. Планшет получил яркий 10,1-дюймовый TFT-экран с разрешением 1920 на 1200 пикселей и частотой обновления 120 Гц. Новая модель поддерживает чувствительный сенсорный ввод, что позволяет работать в перчатках или даже при влажных пальцах. В отличие от более компактной версии Tab Active5 с 8-дюймовым экраном, новинка предлагает улучшенную защиту - вместо стекла Gorilla Glass 5 теперь используется более прочный Gorilla Glass Victus+, а максимальная яркость дисплея достигает 600 кд/м2. Особое внимание инженеры уделили автономности. В Galaxy Tab Active5 Pro установлен аккумулятор емкостью 10 100 мАч, что в два раза превышает показатель у предыдущей модели. Благодаря функции горячей замены аккумулятора устройство можно обслуживать без выключения, а также использовать его и вовсе без батареи, подключив напрямую к электросети. Такая особенность делает планшет идеальным для стационарного применения, например, в качестве мобильно ...>>

Перспективные водные аккумуляторы 22.04.2025

Вопрос безопасного и устойчивого хранения энергии сегодня стоит особенно остро. В условиях растущей зависимости от электроэнергии и активного внедрения возобновляемых источников возрастает необходимость в разработке аккумуляторов, способных сочетать высокую эффективность с экологичностью. Одним из перспективных направлений в этой области стали водные аккумуляторы, которые, несмотря на определенные ограничения, привлекают внимание ученых по всему миру. Команда исследователей из нескольких научных учреждений США недавно достигла заметного прогресса в создании водно-электролитных аккумуляторов. Им удалось разработать экспериментальную модель, которая демонстрирует стабильную работу на протяжении двух тысяч циклов зарядки и разрядки. Это значительное достижение в сравнении с ранними версиями водных батарей, которые страдали от недостаточной долговечности и сравнительно низкой энергоэффективности. Главное преимущество таких аккумуляторов заключается в их безопасности. В отличие от шир ...>>

Случайная новость из Архива Ультразвук влияет на принятие решений 05.11.2019 Новый эксперимент ученых из Университета Плимута в Великобритании впервые показал, что лобная область мозга, известная как передняя поясная извилина, может регулировать контрафактное мышление. Контрафактное мышление - это тип принятия решений, включающий в себя рассмотрение вариантов, которые недоступны в настоящее время, но могут быть доступны в будущем. Пример контрафактного мышления - человек, работающий в помещении в солнечный день и при этом говорящий себе: "Я мог бы быть снаружи, наслаждаясь солнцем". Ученые изменяли контрафактное мышление у макак, воздействуя на нейроны в их передней поясной извилине с помощью неинвазивного ультразвука низкой интенсивности. В рамках эксперимента специалисты наблюдали за макаками, которые выбирали лакомство из ряда вариантов. Обезьяны быстро определялись с выбором, но когда дело доходило до его осуществления, он был для них недоступен. Тем не менее, они помнили об этом выборе, когда он становился доступным в следующий раз. Используя МРТ-сканирование мозга обезьян, исследователи обнаружили, что активность в поясной коре предсказывала, будут ли представления обезьян о будущем выборе преобразованы в реальные изменения поведения животных. А стимуляция области мозга неинвазивным, сфокусированным ультразвуком низкой интенсивности нарушала контрафактное мышление обезьян, изменяя их выбор. Ученые заключат, что стимуляция головного мозга с помощью неинвазивного, сфокусированного ультразвука низкой интенсивности может улучшить жизнь миллионов пациентов с психическими расстройствами. Некоторые методы стимуляции мозга уже помогают людям с болезнью Паркинсона и депрессией.

Другие интересные новости:

▪ 192-ядерный процессор для смартфонов и планшетов

▪ Телефон следит за ребенком

▪ Смартфоны LG Optimus

▪ Дроны для спасения утопающих

▪ Пылесос для камер со сменными объективами

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья С добрым утром, с добрым утром и с хорошим днем! Крылатое выражение

▪ статья Сколько лет кеглям? Подробный ответ

▪ статья Сверловщик на агрегатном станке. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Ветроэнергетика. Термины и определения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой сварочный полуавтомат. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025