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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Пластик автоматически разлагается после использования 12.05.2024 Проблема загрязнения пластиком становится все более актуальной, и исследователи стремятся найти решение в виде нового материала, способного разлагаться под воздействием бактерий. Новый биоразлагаемый пластик, созданный на базе термопластичного полиуретана (ТПУ) и бактерий Bacillus subtilis, обещает стать значимым шагом в этом направлении. Исследователи из Университета Сан-Диего (UC San Diego) представили новый тип пластика, который не только обладает свойствами ТПУ, но и способен самостоятельно разлагаться под воздействием специальных бактерий. Этот материал создает новые перспективы в области промышленности и экологии. Команда исследователей провела ряд экспериментов, чтобы доказать эффективность нового пластика. Оказалось, что споры бактерий Bacillus subtilis, проникающие в структуру пластика, могут выдерживать высокие температуры до 135 градусов Цельсия, что необходимо для смешивания с ТПУ. Важным достижением стало обнаружение того, что биоразлагаемый пластик подвергается разложению уже через пять месяцев в условиях компостирования. Дополнительно, добавление спор бактерий улучшает механические свойства пластика, делая его более прочным и устойчивым. Этот материал обладает значительным потенциалом для широкого применения в различных сферах промышленности, включая производство электроники, автомобильной промышленности и медицинского оборудования. Биоразлагаемый пластик представляет собой важный шаг к снижению негативного воздействия человечества на окружающую среду. Открытие нового типа биоразлагаемого пластика открывает новые горизонты как в промышленности, так и в охране окружающей среды. Этот материал не только обладает необходимыми техническими характеристиками, но и способен эффективно разлагаться под воздействием бактерий, что делает его ценным вкладом в решение проблемы загрязнения пластиком.

Другие интересные новости:

▪ Новый способ связаться с инопланетянами

▪ Свет в рулонах

▪ Стиральная машина Siemens iQ700

▪ Журнал Newsweek прекращает выходить в печатном виде

▪ Говорящая стиральная машина

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Заземление и зануление. Подборка статей

▪ статья Враг народа. Крылатое выражение

▪ статья Влияла ли погода на ход истории? Подробный ответ

▪ статья Главный диктор телерадиовещания. Должностная инструкция

▪ статья Подсветка для выключателя освещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Экстракция водой красящих веществ кофе и цикория. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026