Сотворим вместе

Краткий порядок темы :

1. Общая информация о модулях P10.
2. Вводная о схеме на макетке.
3. Порядок монтажа схемы на макетке.
4. Пример кода для проверки.
5. Электрическая схема модуля P10.
6. Модуль T2313_P10.
7. Модуль P10AT8v2 с мк ATmega8.

================

1. Общая информация о модулях P10 :

В настоящее время на одноцветных светодиодных модулях P10 (шаг пикселя 10 мм - это расстояние между соседними светодиодами) собираются различной конфигурации информационные табло, в том числе, бегущие строки. В одном модуле находиться 512 светодиодов с расположением 32x16 (32 по горизонтали, 16 по вертикали). Их можно соединять друг с другом, образуя табло разных размеров, например, 64x16 или 32x32 и так далее :

2. Вводная о схеме на макетке :

Если “под рукой” нет модуля P10 или есть планы разработки информационного табло (“бегущей строки” и так далее), а основе их схем применяются регистры типа 74HC595 и дешифратор с режимами сканирования строк 1/4; 1/8; 1/10, то начинать писать программы предлагается по следующей схеме, собрав её на макетке.



D1 – Attiny2313A-PU; D2- 74HC595; D3 – К155ИД10; R1 – 10 кОм; R2 – 510 Ом - 1 кОм; C1 – 0,1 мкФ.

Здесь для вывода информации на матрицу 8x8 к микроконтроллеру ATtiny2313, подобно схеме модуля P10 , используются регистр 74HC595 и дешифратор. Но здесь используется дешифратор К155ИД10, выходы которого имеют открытый коллектор, а максимальный ток при логическом нуле на его выходе до 80 мА.

Режим сканирования строк в данной схеме 1/8, но её просто переделать под режим сканирования 1/10 (например, при использовании двух матриц 8x5, в сумме 8x10 или 5x16 ). Программу, написанную под данную схему не сложно адаптировать и под модуль P10 с режимом сканирования строк 1/4.

!!! Для знакомства с работой регистра 74HC595 и протокола SPI микроконтроллера рекомендуется проработать тему :
"Передача и приём по трём проводам на регистре 74HC595".

3. Порядок монтажа на макетке :

Если неизвестно назначение выводов матричного индикатора, то тема : " Выводы матричного индикатора".

1. Установка на макетке индикатора VD1, мс D3 и проводной монтаж схемы 11-1.
2. Установка на макетке мс D2, 8-ми сопротивлений R2 и проводной монтаж схемы 11-2.
3. Вариант проверки схемы 11-2.
4. Установка разъёма X3, мс D1 и проводной монтаж схемы 11-3.

========================

3-1. Монтаж схемы 11-1 : Установите на макетке индикатор VD1 и мс D3. Выполните монтаж перемычек для выводов питания дешифратора, а его выходы 1-7; 9 соедините с катодными выводами индикатора. Обратите внимание, что вход 12 дешифратора соединен c GND. Временно выводы 15-14-13 также соедините с GND.

Пояснение : В схеме используется двоично-десятичный дешифратор К155ИД10. После подачи на него питания, на одном из его выходах должен постоянно присутствовать логический ноль, на остальных девяти выходах – логические единицы. Выход с нулём определяется состоянием двоичного кода на его входах 15-14-13-12. Если на его входа 15-14-13-12 установить код 0000, то на его выводе 1 будет присутствовать логический ноль.



Проверка :

Один из выводов сопротивления R2 (1 кОм) соедините с VCC, а второй последовательно соедините со всеми анодными выводами индикатора. В этом случае (и для данного типа индикатора), должны последовательно включаться светодиоды первой строки индикатора.

Оставив сопротивление R2 подключённым к одному из анодных выводов индикатора, измените код на входе дешифратора. Например, вместо кода 000 установите код 111. Для этого просто уберите проводные перемычки с GND (при использовании мс К155ИД10). В этом случае включённый светодиод на матрице должен “перескочить” с первой строки индикатора на последнюю.

На следующем изображении сборка после выполнения монтажа второго этапа. Первая строка индикатора отмечена стрелкой красного цвета. На адресных входах дешифратора установлен код 0000 и поэтому на индикаторе светится первая строка светодиодов (! сборка после второго этапа, а не первого).



3-2. Монтаж схемы 11-2. Установите мс D2 и восемь сопротивлений R2 согласно схеме. Выполните монтаж перемычек для выводов питания регистра, а его выходы 15, 1-7 с помощью проводников доведите до анодных выводов индикатора. Не забудьте правильно подключить выводы 10 и 13 мс D2.



Для проверки работы схемы временно на макетке установите сопротивление RK (10 кОм) и кнопку KD. Также временно, как показано на схеме 11-2, установите перемычку между 11 и 12 выводами мс D2.

Проверка :

На входах 15-14-13 дешифратора установите код 000, а вход данных 14 регистра проводной перемычкой соедините с линией VCC. После подачи питания и последовательного нажатия на кнопку KD должны последовательно включиться все светодиоды первой строки индикатора. !!! Так как при нажатии на кнопку может быть дребезг контакта, то светодиоды могут включаться не по одному, а например, парой.



Вход данных 14 регистра проводной перемычкой соедините с линией GND. После подачи питания и последовательного нажатия на кнопку KD светодиоды первой строки индикатора должны все последовательно выключиться.

3-3. Вариант проверки схемы :

С помощью схемы проверки светодиодного модуля P10 можно также проверить второй этап монтажа. Далее общая схема, разделённая на две части красной линией.



Вариант объединения макеток и схем :

3-4. Монтаж схемы 11-3 :

На этом этапе необходимо правильно установить проводные соединения между микроконтроллером и ранее собранной схемой, подключить разъём для программатора. При необходимости устанавливается модуль HC-06.



Вариант сборки схемы 11-3 :



Вариант сборки, на которой подключён модуль P10 :



Электрическая схема подключения мк ATtiny2313 к модулю P10 :



По схеме к входу ОЕ модуля подключён вывод PD5 микроконтроллера. Для вывода PD5 можно реализовать ШИМ и соответственно устанавливать яркость модуля P10.

4. Пример кода для проверки :

По программе выводится байт, принятый через блютуз с телефона. На матрицу макетки байт выводится на первую строку. На модуле P10 данные инверсные по отношению к данным на матрице (отличия в схемах) и чтобы заполнить все 16 регистров, необходимо было отослать последовательно 16 байт кода 170.

Код: выделить все

//мк ATtiny2313
//F_CPU = 8000000

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>         

#define SS    PORTB |=0b00010000;    // вывод PB4 в 1
#define SS_   PORTB &=0b11101111;    // вывод PB4 в 0

SIGNAL(SIG_USART0_RECV) {
     USIDR=UDR;                //запись принятых данных
     SS_;                      //установка в 0 сигнала SS
     USISR |= 0x40;            //сброс флага USIOIF
     while(!(USISR & 0x40)) {  //проверка флага USIOIF
     USICR |= 0b00011011;      //включение режима SPI, установки тактового сигнала
     }                         //побитная пересылка байта до установки флага
     SS;                       //установка в 1 сигнала SS
}
 
int main(void) {               // порты ввода/вывода
   
     PORTB =  0b01111000;
     DDRB =   0b11010111;      //7-SCK; 6-D0; 5-DI; 4-SS; "2-0"--> A2-A1-A0 выводы дешифратора
   
     UCSRB = 0b10010000;       //разрешение прерывания на приём, разрешение приема
     UBRRL = 207;              //для скорости 2400 при 8 Мц   
      
     sei();
     while (1)   
     {};
}

5. Электрическая схема модуля P10 :

Электрическая схема “срисовывалась” с двух модулей P10: P10(1R)-V701C (светодиоды красного цвета) и P10(1R)-V901A (зелёного цвета).

В схеме 16 регистров 74HC595 (мс D1-D16), буферный элемент 74HC245 (мс D17), дешифратор 74HC138 (мс D18), инвертор 74HC04 (мс D19) и четыре сборки P-канальных транзисторов IRF7314 (или 4953, VT1-VT4). Также в схеме есть резисторные сборки R1-1 кОм, R2- 4,7 кОм; R3; R4 – 100 Ом, два электролита C1; C2 – 470,0 и девятнадцать конденсаторов C3-C21 – 0,1 мкФ, установленных на выводах питания всех микросхем.

Входные сигналы с внешнего устройства поступают на разъём HUB1.2, а к разъёму X2-OUT можно подключить шлейф на следующий модуль P10. Все основные сигналы с разъёма HUB1.2 проходят через буферную мс D17, при этом, каждый из сигналов CKL и SCLK проходит через две линии; одни идут на выводы 11, 12 регистров (мс D1-D16) данного модуля, вторые – на выходной разъём для работы со следующими модулями. Входной сигнал данных R, пройдя через буферный элемент мс D17, поступает на вход данных первого регистра (вывод 14 мс D1). С вывода 9 мс D1 данные поступают на вход следующего регистра. На изображении схемы отсутствуют четырнадцать регистров мс D2-D15, но в схеме они все включены последовательно и каждый работает со своей группой из 32-х светодиодов. Выходной сигнал данных R-OUT с вывода 9 последнего регистра (мс D16) подводиться к входу R выходного разъёма X2-OUT.



Для включения светодиода необходимо наличие нулевого уровня на выходе регистра и открытие одного из транзисторов VT1-VT4. Режим сканирования у модуля P10 – 1/4, то есть, в каждый момент времени открыт один из четырёх транзисторов или может светиться группа из 128-ми светодиодов, подключённых к выходам всех регистров. Сигнал управления транзисторами определяется состояниями линий A, B подключённых через буферный элемент мс D17 к адресным входам дешифратора (выводы 1, 2 мс D18). К выводу 5 дешифратора через инвертор мс D19 подключён сигнал OE, который определяет яркость светодиодов модуля.

При работе с одним модулем информация на вход R разъёма HUB1.2 с устройства управления уходит четырьмя 128-ми битными посылками, каждый раз выставляя на линиях A и B очередной адрес. Сдвиг данных в регистрах тактируется положительным фронтом сигнала CKL, а на выходы регистров данные переносятся по положительному фронту сигнала SCLK.

6. Модуль T2313_P10.

На первом изображении сборка на макетке без модуля :



На следующем изображении сборка с модулем T2313_P10, при этом, сборка правой части (две не обозначенные микросхемы и матрица) на предыдущем изображении требуется только на начальном этапе работы с проектом :



Модуль установлен над микроконтроллером и заменяет собой монтаж на макетке разъёма X3 для подключения программатора и разъёма X4 для подключения шлейфа от светодиодного блока P10.

Электрическая схема, которая обеспечивается при использовании модуля :



Обратите внимание, по схеме и на печатной плате вместо вывода PD5 используется вывод PB3.



Печатная плата модуля односторонняя, разведена во втором слое (bottom), зелёным цветом на правом изображении обозначены необходимые перемычки. При изготовлении модуля используются разъёмы PLH-40 (межплатный, два отрезка по 10 контактов), BH-10 и BH-16.

Дополнительно : Особенность монтажа разъёма PLH на односторонней плате.

7. Модуль P10AT8v2 с мк ATmega8.

На левом изображении - электрическая схема, которая обеспечивается при использовании модуля. На правом - топология печатной платы :



Микроконтроллер D1 – ATMEGA8; R1 – 10 кОм, конденсатор C1 - 0.1 мкФ; разъёмы X1 - PBS-4 (подключение модуля HC-06), X2 - BH-10R (шлейф от программатора), X3 - BH-16 (шлейф для модуля P10) и PLH-40 (межплатный, два отрезка по 14 контактов).

Печатная плата односторонняя, вид со стороны установки элементов (сквозь стеклотекстолит). Зелёным цветом показаны перемычки.

На следующем изображении сборка на макетке с модулем HC-06 :



Дополнительно : Особенность монтажа разъёма PLH на односторонней плате.