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:

Умная капсула GISMO: миниатюрный анализ здоровья кишечника изнутри 05.06.2026

Медицина активно ищет способы сделать диагностику заболеваний желудочно-кишечного тракта менее инвазивной, комфортной и информативной. Триллионы бактерий, населяющих наш кишечник, производят множество веществ, которые могут сигнализировать о воспалениях, нарушениях микробиоты и даже ранних стадиях серьезных заболеваний задолго до появления симптомов. Именно поэтому ученые из Бельгии и Нидерландов разработали революционную технологию - крошечную умную капсулу, способную "путешествовать" по пищеварительной системе и собирать ценные химические данные в реальном времени. Капсула GISMO (Gastrointestinal Smart Module), созданная специалистами imec и OnePlanet Research Center, по размеру сравнима с конфетой Tic Tac. Пациенту достаточно проглотить ее, после чего устройство начинает каждые 20 секунд анализировать химическую среду кишечника, в частности окислительно-восстановительный потенциал (redox balance), уровень pH и температуру. Собранные данные передаются на небольшой приемник, которы ...>>

Робот-уборщик томатов черри 05.06.2026

В условиях острого дефицита рабочей силы в сельском хозяйстве многих стран, особенно в Японии с ее стареющим населением, автоматизация сбора урожая становится одним из главных направлений развития агротехнологий. Роботы, способные бережно и точно собирать деликатные культуры, помогают фермерам снижать трудозатраты и поддерживать стабильное производство. Ярким примером такого прогресса стала разработка японской компании Tokuiten Inc. Японская агротехнологическая компания Tokuiten Inc. сообщила, что ее робот для сбора томатов черри с всасывающим механизмом успешно завершил пилотную фазу. С 25 мая 2026 года машина работает в штатном режиме на органической ферме (сертифицированной по стандарту JAS) площадью 2000 м2 в городе Чита префектуры Аити. Это один из первых случаев в Японии, когда робот для уборки овощных культур используется в повседневном коммерческом производстве. В апреле 2026 года один робот обеспечивал сбор до 31 кг томатов черри в сутки. По результатам внутренних провер ...>>

Экологичный способ добычи лития без кислот и высоких температур 04.06.2026

Растущий спрос на литий, необходимый для производства аккумуляторов электромобилей и систем хранения энергии, ставит перед человечеством серьезные экологические и экономические вызовы. Традиционные методы добычи этого металла часто сопровождаются высоким потреблением воды, значительными выбросами углекислого газа и образованием вредных отходов. Однако ученые из Массачусетского технологического института (MIT) предложили инновационный подход, который может кардинально изменить ситуацию, сделав добычу лития из твердых пород более чистой, дешевой и устойчивой. Новый процесс, подробно описанный в исследовании, опубликованном в журнале Science в мае 2026 года, позволяет химически разделять минерал сподумен на литий, алюминий и кремний без использования кислот и высокотемпературного обжига. В отличие от традиционных технологий, этот низкотемпературный метод основан на применении фторида аммония, который безопасно растворяет силикатную матрицу породы, высвобождая ценные компоненты. Йет- ...>>

Случайная новость из Архива Самосклеивающийся каучук 14.02.2010 Химики французской фирмы "Аркема" синтезировали на основе растительных масел каучук, детали из которого сами восстанавливают свою целостность после повреждения. Через некоторое время место разреза приобретает такую же прочность, как до повреждения. Новый материал может найти множество применений, например в камерах автомобильных шин.

Другие интересные новости:

▪ Звонок через стратосферу

▪ Сверхминиатюрная цифровая фотокамера CardCam

▪ Компьютерная авторучка

▪ Процессоры с двойным ядром

▪ Солнечные модули CIGS от TSMC Solar

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Фиговый листок. Крылатое выражение

▪ статья Какой японец сумел пережить две атомные бомбардировки подряд? Подробный ответ

▪ статья Знакосинетезирующие индикаторы и блоки цифровой индикации. Радио - начинающим

▪ статья Усилитель с переключаемым коэффициентом усиления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель мощности УМ-3 - полезные доработки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026