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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Termômetro com indicadores LED de matriz. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Este termômetro exibe valores de temperatura usando módulos de matriz LED. É possível ajustar o brilho do indicador e selecionar a discrição das leituras. O termômetro utiliza um sensor de temperatura microcontrolador PIC16F630-I/P - DS18B20. Intervalo de temperatura medido de -55 оC a + 125 оC. O erro de sua medição é de ± 0,5 оC. As leituras podem ser arredondadas para o 1 mais próximo. оC. Na Fig. A Figura 1 mostra a aparência do termômetro. Ele é fixado na parede com fita adesiva dupla-face e o sensor é instalado fora da janela, à sombra das árvores.
O diagrama do termômetro é mostrado na Fig. 2. Pressionar o botão SB1 aumenta o brilho do indicador e pressionar o botão SB2 diminui-o. Existem 16 gradações no total. Quando o brilho muda, o microcontrolador armazena o novo valor em sua memória não volátil. O indicador é construído em três módulos matriciais A1-A3 FZ0148 [1]. Cada um deles consiste em uma matriz de LEDs 8x8 e um chip MAX7219 [2], que controla os LEDs por meio de comandos do microcontrolador. Os módulos são conectados em paralelo ao longo das linhas de energia VCC e GND e aos sinais de controle CLK e CS (essas linhas vão do primeiro conector do módulo ao segundo “através e através”), e em série ao longo da linha de informação. As informações na saída DOUT são atrasadas em relação às informações que chegam na entrada DIN em 16 ciclos de clock, especificados por pulsos CLK. A saída DOUT de cada módulo, exceto o último, é conectada à entrada DIN do próximo.
Os últimos 16 bits de informação transmitidos ao módulo estão sempre localizados no registrador de deslocamento do chip MAX7219. O estado da entrada DIN é transferido para o dígito de ordem inferior do registro pela borda ascendente do pulso CLK, mas somente quando a entrada CS estiver baixa. Quando há uma borda ascendente na entrada CS, as informações do registrador de deslocamento são exibidas por LEDs e permanecem neles até a próxima borda. No dispositivo em questão, o nível baixo do sinal CS é definido durante a transmissão de 48 (16x3) bits de informação carregados sequencialmente em três módulos FZ0148. Após a conclusão, a borda ascendente deste sinal permite que três módulos enviem informações para os LEDs simultaneamente. Na Fig. A Figura 3 mostra a colocação dos símbolos de saída em suas matrizes. A instalação do jumper S1 coloca o dispositivo no modo de arredondamento da leitura para um valor inteiro. Neste modo, não há necessidade do módulo A3, que exibe décimos de grau, podendo ser excluído do aparelho. Se você sair deste módulo, ele sempre mostrará 0.
A tensão nominal de alimentação do termômetro é de 9 V, mas na verdade pode estar na faixa de 7,5 V a 25 V. A tensão de 5 V necessária para a operação do dispositivo é fornecida pelo estabilizador de tensão positiva integrado DA1. Na Fig. A Figura 4 mostra um desenho da placa de circuito impresso do termômetro e a localização das peças nela. Para o microcontrolador DD1 deve ser fornecido um painel no qual esteja inserido já programado. Os módulos FZ0148 são instalados nos conectores X1, X2 (A1), X3, X4 (A2) e X5, X6 (A3).
O conector X6 na placa, que falta no diagrama, serve apenas para fixação mecânica confiável do módulo A3. A placa com os módulos removidos é mostrada na Fig. 5. Os módulos FZ0148 foram adquiridos desmontados. Os blocos de pinos dos conectores instalados neles no kit eram angulados, mas durante a montagem substituí-los por retos. A lacuna entre a placa principal e as placas do módulo formada devido à altura dos conectores permite uma melhor remoção de calor do estabilizador integrado DA1.
O sensor de temperatura BK1 é colocado em uma caixa metálica protegida da penetração de umidade e conectado à placa com um feixe de três fios de até vários metros de comprimento. O sensor deve ser colocado em local protegido da luz solar direta e longe de aquecedores e outros dispositivos que gerem muito calor durante o funcionamento. O conjunto completo de caracteres exibidos, incluindo o sinal de menos e o espaço, é mostrado na Fig. 6, e na Fig. A Figura 7 mostra o conteúdo da EEPROM do microcontrolador armazenando imagens desses caracteres. Ele contém quatro bytes de memória para cada caractere. O byte no endereço 30H é usado para armazenar o valor de brilho definido.
O programa do microcontrolador foi criado no PIC Simulator IDE v7.21. Os valores de temperatura lidos no sensor BK1 a cada 0,7 s são suavizados pelo software antes de serem exibidos no indicador - cada novo valor é gravado em uma matriz de quatro palavras de dois bytes em vez da mais antiga. Assim, esta matriz contém sempre os resultados das últimas quatro medições. Seu valor médio é exibido no indicador. Na versão utilizada do ambiente de desenvolvimento é possível simular o funcionamento do sensor DS18B20 (Fig. 8), o que simplificou significativamente a depuração do programa. Para organizar a comunicação entre o microcontrolador e dispositivos com interface SPI, semelhante à utilizada nos módulos LED, o ambiente conta com um conjunto de procedimentos e funções padrão.
O programa do microcontrolador pode ser baixado em ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/04/max7219.zip. Literatura
Autor: K. Abdukarimov
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