Задание 6 "Управление светодиодной матрицей" NEW !!!

[VVZ]

Сборка 6-го задания может уместиться на макетках WBU-208, WBU-206 и WBU-204.

Цель 6-го задания – расширить возможности схемы управления цифрового автомата. Устройство, собранное на макетке, может управлять светодинамическими экранами. Например, экраном в виде шестнадцати лучевой звезды (размах лучей – 70 см, в нём 16x8 = 128 светодиодов) :



Схема задания состоит их двух частей:
6-01 – изменённый цифровой автомат на К155ИР13 из 5-го задания;
6-02 – часть, необходимая для управления светодиодной матрицей (индикатором или экраном).





Общий план сборки:

На макетке должна быть собранна схема 5-го задания.

1. Подготовительный этап.
2. Установка на макетке основных деталей : микросхем, транзисторов и индикатора.
3. Подключение катодных транзисторов VT9-VT16 к индикатору.
4. Подключение логических элементов 2ИЛИ (мс D8, D9).
5. Подключение анодных транзисторов VT1-VT8 к индикатору.
6. Подключение логических элементов 2ИЛИ-НЕ (мс D10, D11).
7. Подключение сигналов K1-K8 к входам микросхем D10, D11.
8. Подключение сигналов K1-K8 к микросхемам D8, D9.
9. Управление сигналами С7-К и С8-А.

1.Подготовительный этап

Как и раньше, правильность работы схемы собираемого устройства можно будет определять по светодиодной индикации и поэтому сборка схем задания начинается “от индикатора”. Но чтобы правильно подключить индикатор к любой схеме необходимо знать назначение его выводов. Следовательно назначение выводов индикатора необходимо определить : Выводы матричного индикатора



Познакомившись с индикатором и определив назначение его выводов (левое изображение) рекомендуется ознакомиться со следующей темой, в которой роль устройства управления индикатором выполняет не электронная схема управления, а обычные переключатели (правое изображение) : Матричный индикатор и "рисунки" включения светодиодов

А также:
Транзисторы вместо переключателей
Схема управления столбцами и строками

2. Установка на макетке основных деталей : микросхем, транзисторов и индикатора.

Обратите внимание на два пропущенных контакта между деталями VT2-D11 и VT4-D8 и на размещение транзисторов. Детали установлены с таким расчётом, чтобы минимизировать случайные замыкания между собой при дальнейшей сборке.

[VVZ]

3. Подключение катодных транзисторов VT9-VT16 к индикатору



Сборка:

- подсоедините коллекторы транзисторов к индикатору (1К-8К),
- эмиттеры транзисторов подсоедините к GND,



Обратите внимание на провода синего цвета (соединения с GND, правое изображение). Через них подводится не только земля, но они ещё удерживают другие проводники и поэтому при сборке необходимо оставлять небольшой запас. Он необходим на последующих этапах для прокладки других проводов.

Проверка:

На изображении показана проверка катодного транзистора VT9 (линия 1К):

- линию VCC через сопротивление RА (150-1000 Ом) соедините с выводом 1A индикатора (можно и с любым другим, 2А-8А),
- установите в свободном месте сопротивление RB (1 кОм), соединяя его одной стороной с VCC. А ко второй стороне сопротивления подсоедините длинный отрезок провода (на изображении красного цвета) и последовательно “опросите” базы всех транзисторов. То есть, этим действием на базу транзистора подаётся напряжение, транзистор открывается и загорается соответствующий светодиод на индикаторе.

[VVZ]

4. Подключение логических элементов 2ИЛИ (мс D8, D9).

Сборка: !!! Сопротивление RA должно оставаться на месте, сопротивление RB уже не нужно.



- соедините входы микросхем D8, D9 (2, 5, 9, 12) в общую цепь сигнала C7-K,
- подведите питание к микросхемам. Для проводов VCC (красный цвет) и GND (синий цвет) не забывайте оставлять запас (для чего ? см. правое изображение),
- проверьте наличие на месте сопротивления RA,



- сопротивления R29-R36 подключите между выходами логических элементов микросхем D8, D9 и базами соответствующих транзисторов.



Так как входы элементов 2ИЛИ висят в воздухе, значит, у них на выходах логические 1. Следовательно, после установки сопротивления транзистор будет открываться (при лог. 1) и должен включаться соответствующий светодиод на индикаторе. После установки всех сопротивлений на индикаторе должен светиться весь ряд светодиодов.

Проверка: На этом этапе проверяются логические элементы вместе с транзисторами.

- при подаче питания на индикаторе включатся все светодиоды в одном ряду.
- чтобы выключить один светодиод в ряду, необходимо закрыть соответствующий транзистор, значит, на выходе логического элемента должен быть логический 0. Для этого, в соответствии с логикой работы элемента 2ИЛИ, на обоих его входах должны быть 0. Следовательно:
- общий сигнал C7-K соедините с землёй (поз.1 на изображении),
- а другой длинный проводник, одной стороной подключённый к земле, последовательно соединяйте с соответствующими входами каждого из каналов (поз. 2 на изображении). При подсоединении земли к входу (1, 4, 13 или 10) элемента мс. D8, D9 соответствующий транзистор будет закрываться и светодиод соответствующего канала выключаться (на изображении выключился светодиод 1-го канала).



После проверки уберите с макетки обе перемычки (поз. 1 и 2) и сопротивление RA, при этом, все светодиоды на индикаторе выключатся.

[VVZ]

5. Подключение анодных транзисторов VT1-VT8 к индикатору.

Сборка:



- установите сопротивления R21-R28,
- сопротивления проводами соедините с индикатором (1А-8А),
- эмиттеры транзисторов подсоедините к VCC,



Внимание !!! Проводники 1A-8A проходят через ранее установленные перемычки GND и VCC (которые делались с запасом). Перед началом прокладки проводов эти перемычки следует снять с макетки, а после установки нужных связей - поставить на место.

Проверка : На изображении показана проверка одного из анодных транзисторов (VT3).



- для проверки необходимо установить в свободном месте сопротивление RB (1 кОм) одной стороной к GND !!!
- к его второй стороне подсоедините длинный отрезок провода (на изображении синего цвета) и последовательно “опросите” базы всех транзисторов. То есть, при подключении базы анодного транзистора (PNP) через сопротивление RB к земле он должен открываться и загораться соответствующий ряд светодиодов на индикаторе. Загорается весь ряд, так как, при подаче питания сразу открываются и все катодные транзисторы (см. окончание предыдущего этапа).

[VVZ]

6. Подключение логических элементов 2ИЛИ-НЕ (мс D10, D11).

Сборка:

- соедините входа элементов микросхем D10, D11 (2, 5, 9, 12) в общую цепь сигнала C8-А,



- уберите сопротивление RB,
- подведите питание к микросхемам. Для проводов VCC (красный цвет) и GND (синий цвет) не забывайте делать запас для прокладки будущих проводников,



- подключите сопротивления R13-R20. Так как входы элементов 2ИЛИ-НЕ висят в воздухе, значит, на их выходах логические 0. Следовательно, после установки сопротивления анодный транзистор откроется и должен включиться соответствующий ряд светодиодов на индикаторе. После установки восьми сопротивлений весь индикатор должен светиться.



Проверка: На этом этапе проверяются логические элементы вместе с транзисторами.

- после подачи питания включатся все ряды светодиодов (весь индикатор), так как все катодные и анодные транзисторы открыты (входы элементов 2ИЛИ и 2ИЛИ-НЕ висят в воздухе).
- чтобы выключить ряд светодиодов, необходимо закрыть один анодный транзистор, значит, на выходе логического элемента микросхем D10, D11 необходимо установить логическую 1. Для этого, в соответствии с логикой работы элемента 2ИЛИ-НЕ, на обоих его входах должны быть 0. Следовательно :
- общий сигнал C8-А соедините с землёй (поз.1 на изображении),
- а другой длинный проводник последовательно соединяйте с соответствующими входами каждого из каналов (поз. 2 на изображении). При подсоединении земли к входу (3, 6, 11 или 8) элемента мс. D10, D11, соответствующий анодный транзистор должен закрыться и ряд светодиод соответствующего канала также выключится (на изображении выключился ряд светодиодов 1-го канала).



После проверки уберите с макетки перемычку поз. 2, а перемычку поз.1 оставьте на месте. При этом, все светодиоды на индикаторе будут включены.

[VVZ]

7. Подключение сигналов K1-K8 к входам микросхем D10, D11

На этом этапе выходы микросхемы К155ИР13 (сигналы К1-К8) соединяются со схемой 6-02 и “бегущий огонь” с выходов регистра можно будет наблюдать и на светодиодной шкале и на матричном индикаторе.

Сборка:

- соедините выходы регистра ИР13 (сигналы К1-К8) с соответствующими входами элементов микросхем D10, D11 (3, 6, 8, 11):



Местоположение проводников показано на изображении линией зелёного цвета. Не забывайте, что проводники сигналов К1-К8 проходят через ранее установленные перемычки GND и VCC (которые с запасом). Перед началом прокладки проводников К1-К8 перемычки следует аккуратно снять с макетки, а после установки связей - поставить на место.



После подключения выходов регистра к схеме 6-02 “бегущий огонь” можно наблюдать и на светодиодной шкале и на матричном индикаторе. Но в данном случае один светодиод на шкале соответствует ряду светодиодов на индикаторе (на изображении два светодиода и два ряда).

Удаление светодиодной шкалы.

Если матричный индикатор работает правильно, то светодиодную шкалу следует аккуратно снять с макетки, так как последующий визуальный контроль за работой устройства можно наблюдать на матричном индикаторе.



Светодиодной шкалы нет. Не забудьте удалить также и проводники соединяющие выходы регистра со светодиодной шкалой (на изображении их также нет).

ВНИМАНИЕ ! Очень важно !!!

На этом этапе сборки цепь С8А перемычкой подключена к земле (показано на изображении), а цепь С7К – висит в воздухе, значит, состояния сигналов : С8A = 0, С7K = 1 и поэтому на индикаторе бегают столбцы (взгяд на индикатор надо повернуть на 90 градусов в соответствии со стандартным его расположением).

[VVZ]

8. Подключение сигналов K1-K8 к микросхемам D8, D9

Сигналы К1-К8 чуть ранее были соединены с входами микросхем D10, D11 (3, 6, 8, 11) :



Теперь эти же сигналы К1-K8 необходимо соединить с входами микросхем D8, D9 (1, 4, 10, 13).

Сборка:

На изображении линиями зелёного цвета показано местоположение устанавливаемых проводников. При этом, обратите внимание, проводники идут не от регистра к микросхемам D8, D9, а от к микросхем D10, D11 (так короче).



Проверка:

После подачи питания на индикаторе "бегут" как и раньше столбцы. Для проверки выполненных соединений этого этапа на индикаторе должны “бегать” не столбцы, а строки. Для этого необходимо :
- открыть все анодные транзисторы, значит, С8А=1;
- катодные транзисторы должны переключаться, значит, С7К=0.
На следующем изображении видны “бегущие” строки. Для этого перемычка синего цвета соединяет сигнал C7-K с землёй (!), с цепь сигнала С8-А висит в воздухе.



На следующем изображении (ниже), где обе цепи С7-К и С8-А соединены с землёй (!), на индикаторе виден другой рисунок включения светодиодов – движение по диагонали. Здесь происходит одновременно переключение и анодных и катодных транзисторов - это режим “Диагональ”.



Результаты проверки можно свести в таблицу:

[VVZ]

9. Управление сигналами С7К и С8А

Для возможности управлять переключениями основных рисунков (см. таблицу) к схеме 5-го задания добавляется счётчик К155ИЕ5 (D7):



Сборка :

- установите на макетку микросхему D7, подключите к ней питание (5=VCC и 10=GND), входы 2, 3 соедините с GND, соедините выводы 1-12 (D7),
- 7-ой и 8-ой разряды автомата, идущие от мс D5 (8, 11), отсоедините от входов мс D1 (5, 7, 9, 15) и подключите к цепям сигнала C7-K и C8-A в схеме 6-02, при этом, сигнал С8-А от мс D5 (11) в начале рекомендуется подвести к входу мс D7 (14), а только затем к входам микросхем D10, D11 (поз. 1 на изображении),
- счётчик D5 включите по схеме делителя на 12,
- отсоедините землю от входов 17 и 19 регистра ИР13,
- три выхода счётчика D7 (12, 9, 8) подключите к соответствующим входам регистра ИР13 (см. схему 6-01).



Проверка:

После подачи питания цифровой автомат работает по своей программе.

Дополнительно !!!

Сейчас в схеме цифрового автомата присутствуют восемь начальных состояний:

1 - 10000000
2 - 11110000
3 - 10001000
4 - 11111000
5 - 10000110
6 - 11110110
7 - 10001110
8 - 11111110

Обратите внимание на позиции 5, 6, 7. Задачей этой части задания является исключение этих невыразительных комбинаций из общей последовательности, оставляя позицию 8 (бегущая тень). Например, достаточно просто схемно можно реализовать последовательность:

1 - 10000000
2 - 11110000
3 - 10001000
4 - 11111000
5 - 10000000
6 - 11110000
7 - 10001000
8 - 11111110