Thermomètre avec indicateurs LED matriciels. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Dans ce thermomètre, les valeurs de température sont affichées à l'aide de modules LED matriciels. Il est possible de régler la luminosité de l'indicateur et de sélectionner la discrétion des lectures.

Le thermomètre utilise un microcontrôleur PIC16F630-I/P Capteur de température - DS18B20. Intervalle de température mesurée de -55 ^оC à + 125 ^оC. L'erreur de sa mesure est de ± 0,5 ^оC. Les lectures peuvent être arrondies à 1. ^оC.

Sur la fig. La figure 1 montre l'apparence du thermomètre. Il se fixe au mur avec du ruban adhésif double face, le capteur s'installe à l'extérieur de la fenêtre à l'ombre des arbres.

Riz. 1. Apparition du thermomètre

Le circuit du thermomètre est représenté sur la fig. 2. En appuyant sur le bouton SB1, augmentez la luminosité de l'indicateur et en appuyant sur le bouton SB2, diminuez-la. Il y a 16 niveaux au total. Lorsque la luminosité change, le microcontrôleur enregistre la nouvelle valeur dans sa mémoire non volatile. L'indicateur est basé sur trois modules matriciels A1-A3 FZ0148 [1]. Chacun d'eux se compose d'une matrice de LED 8x8 et d'une puce MAX7219 [2], qui contrôle les LED selon les commandes du microcontrôleur. Les modules sont connectés en parallèle le long des lignes électriques VCC et GND et des signaux de commande CLK et CS (ces lignes passent du premier connecteur de module au second "through"), et séquentiellement le long de la ligne d'information. Les informations à la sortie DOUT sont retardées par rapport à l'entrée DIN de 16 cycles, définis par les impulsions CLK. Le DOUT de chaque module sauf le dernier est connecté à l'entrée DIN du suivant.

Riz. 2. Schéma d'un thermomètre

Les 16 derniers bits d'informations envoyés au module se trouvent toujours dans le registre à décalage de la puce MAX7219. Le transfert de l'état de l'entrée DIN vers le bit bas du registre se produit sur le front montant de l'impulsion CLK, mais uniquement lorsque l'entrée CS est basse. Avec un front montant à l'entrée CS, les informations du registre à décalage sont affichées par des LED et y restent jusqu'au prochain front de ce type.

Dans l'appareil considéré, le niveau bas du signal CS est réglé pour le temps de transmission de 48 (16x3) bits d'informations chargés séquentiellement dans trois modules FZ0148. Une fois terminé, le front montant de ce signal permet la sortie d'informations vers les LED de trois modules simultanément. Sur la fig. 3 montre le placement des symboles de sortie sur leurs matrices. Le réglage du cavalier S1 met l'appareil en mode d'arrondi de la lecture à une valeur entière. Dans ce mode, le module A3, qui affichait les dixièmes de degré, n'est pas nécessaire et peut être exclu de l'appareil. Si ce module est quitté, il affichera toujours 0.

Riz. 3. Placement des symboles de sortie sur leurs matrices

La tension d'alimentation nominale du thermomètre est de 9 V, mais elle peut en fait être comprise entre 7,5 V et 25 V. La tension de 5 V nécessaire au fonctionnement de l'appareil est fournie par le régulateur de tension positif intégré DA1.

Sur la fig. 4 montre un dessin du circuit imprimé du thermomètre et l'emplacement des pièces sur celui-ci. Pour le microcontrôleur DD1, il faut prévoir un panneau dans lequel il est inséré déjà programmé. Les modules FZ0148 sont installés dans les emplacements X1, X2 (A1), X3, X4 (A2) et X5, X6 (A3).

Riz. 4. Dessin de la carte de circuit imprimé du thermomètre et emplacement des pièces dessus

Le connecteur X6 sur la carte, absent sur le schéma, sert uniquement à une fixation mécanique fiable du module A3.

La carte avec les modules retirés est représentée sur la fig. 5. Les modules FZ0148 ont été achetés démontés. Les blocs de broches des connecteurs installés dessus dans le kit étaient coudés, mais lors du montage, je les ai remplacés par des droits. L'espace formé en raison de la hauteur des connecteurs entre la carte principale et les cartes des modules permet de mieux évacuer la chaleur du stabilisateur intégré DA1.

Riz. 5. Carte avec modules retirés

Le capteur de température BK1 est placé dans un boîtier métallique protégé de la pénétration de l'humidité et connecté à la carte par un faisceau de trois fils pouvant atteindre plusieurs mètres de long. Placez le capteur dans un endroit protégé des rayons directs du soleil et loin du chauffage et d'autres appareils générant beaucoup de chaleur pendant le fonctionnement.

L'ensemble complet des caractères affichés, y compris le signe moins et l'espace, est illustré à la fig. 6, et sur la fig. La figure 7 montre le contenu de l'image EEPROM du microcontrôleur stockant ces caractères. Il dispose de quatre octets de mémoire pour chaque caractère. L'octet à l'adresse 30H est utilisé pour stocker la valeur de luminosité réglée.

Riz. 6. Ensemble complet de caractères affichés, y compris le signe moins et l'espace

Riz. 7. Contenu du stockage d'image de caractère EEPROM du microcontrôleur

Le programme du microcontrôleur a été créé dans l'IDE PIC Simulator v7.21. Les valeurs de température lues par le capteur BK1 toutes les 0,7 s sont lissées par programme avant d'être affichées sur l'indicateur - chaque nouvelle valeur est écrite dans un tableau de quatre mots de deux octets au lieu du plus ancien. Ainsi, ce tableau contient toujours les résultats des quatre dernières mesures. Leur valeur moyenne est affichée sur l'indicateur.

Dans la version utilisée de l'environnement de développement, il est possible de simuler le fonctionnement du capteur DS18B20 (Fig. 8), ce qui simplifie grandement le débogage du programme. Pour organiser la communication du microcontrôleur avec les appareils dotés d'une interface SPI, similaire à celle utilisée dans les modules LED, l'environnement dispose d'un ensemble de procédures et de fonctions standards.

Riz. 8. Programme du microcontrôleur

Le programme du microcontrôleur peut être téléchargé à partir de ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/04/max7219.zip.

littérature

1. Modules matriciels MAX7219 pour contrôle Arduino FZ0148. - URL : dhgate.com/store/product/5pcs-lot-max 7219-module-dot-matrix-modules/ 196738799.html (04/11/14).
2. Pilotes d'affichage LED à 8 chiffres interfacés en série. - URL : adafruit.com/datasheets/MAX7219.pdf.

Auteur : K. Abdukarimov

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