Разработка интерфейса рекламной бегущей строки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Перечень сокращений

Введение

1. Разработка технического задания

1.1 Назначение изделия

1.2 Условия эксплуатации изделия

1.3 Формулировка технического задания

2. Выбор микроконтроллера

2.1 Обоснование применения микроконтроллера

2.2 Выбор микроконтроллера

2.3 Техническое описание МК PIC16F628A

3. Разработка алгоритма изделия

4. Разработка схемы изделия

4.1 Разработка структурной схемы изделия

4.2 Разработка принципиальной схемы изделия

4.2.1 Разработка интерфейса управления и индикации

4.2.2 Разработка интерфейса сопряжения с нагрузкой

4.2.3 Разработка цепей питания

4.3 Назначение компонентов и работа схемы

Заключение

Список используемых источников



Перечень сокращений

МК - Микроконтроллер

ПК - Персональный компьютер

БС - Блок связи

БП - Блок питания

УУ - Управляющее устройство

МГц - МегаГерц



Введение

Как известно, реклама - двигатель торговли! Но, в современном мире, не только сфера продаж нуждается в рекламе. Привлечением внимания к своему бизнесу озабочены владельцы банков, нотариальных, туристических и консалтинговых агентств, рестораторы, отельеры и многие другие. Сфера наружной рекламы играет важную роль в развитии и процветании предприятий, ведь именно с помощью нее о компании узнает больше 60% потенциальных потребителей.

В сфере наружной рекламы светодиодная бегущая строка не просто имеет большую популярность, но и занимает ведущие позиции! Это один из самых прогрессивных видов наружной и интерьерной рекламы с ошеломляющими результатами своей эффективности. На сегодняшний день многие компании отдают предпочтение именно этому виду наружной рекламы. И не зря! Бегущие строки привлекают внимание порядка 90% клиентов ярким динамическим свечением, при этом потребляя малое количество электроэнергии!

На данный момент это продукт не имеет конкурентов, в плане 100% возможности донести до потребителей постоянно меняющуюся информацию. Именно этот ультрасовременный, привлекательный и действенный рекламный продукт позволит выделить ваш бренд, повысить узнаваемость, а так же, подчеркнуть прогрессивность и статус компании.

Возможность изменить текст самостоятельно, яркая полноцветная реклама при выборе соответствующего модуля, экономичность и простота управления, все это несоизмеримые плюсы такой рекламы. Идеальное соотношение цены и качества, а значит очень выгодное приобретение. Чтобы придать компании солидности и запоминаемости, стиля и красоты, достаточно разместить бегущую строку или светодиодный экран над входом. Возможность рекламировать свои услуги круглосуточно и делать это в удобной форме, не затрачивая дополнительных средств, все это позволяет бегущая светодиодная строка, которую можно приобрести на сайте производителя. Это прекрасный способ стать заметнее конкурентов и поднять свой бизнес на небывалую высоту. Тот, кто идет в ногу со временем, всегда вызывает уважение потребителей, партнеров и даже у конкурирующих фирм.

Любые светодиодные стенды обладают высоким качеством передачи изображения, поэтому на них можно транслировать все, что хочется. Это возможность не только привлечь внимание окружающих, но и создать свою бесплатную рекламную площадку. Если нужна бегущая строка купить ее можно на сайте производителя и при необходимости даже выполнить размер под заказ. Идеальное качество и приемлемые цены, а также гарантия и обслуживание понравятся каждому, кто выберет данный вид светодиодной рекламы.

Город изобилует информацией, поэтому, чем она неординарнее и привлекательнее, тем чаще на нее обращают внимание. Размещая светодиодные строки или экраны можно давать информацию о скидках и акциях, распродажах и услугах, писать контактные телефоны, адреса или названия фирм.



1. Разработка технического задания

1.1 Назначение изделия

Бегущая строка -- эффективное и недорогое информационное средство: яркая, динамично изменяющаяся картина привлекает внимание и позволяет донести до потребителя максимальный объем текстовой и псевдографической информации, используя минимум пространства. Бегущая строка может иметь любой корпус, цвет свечения, размер и тип шрифта, выводить сообщения на любом языке и перемещать изображение с разной скоростью. Возможна реализация таких визуальных эффектов, как остановка текста на некоторое время, инверсия символов, уход изображения вверх или вниз.

Основные технические данные

Тип индикаторов - матричный светодиодный;

Размер знакоместа - 10х7 точек;

Число хранимых в памяти символов - не менее 2048;

Число отображаемых знакомест - 10;

Интерфейс связи с компьютером - RS-232;

Источник питания - сеть 220В 50 Гц.

Можно выделить следующие преимущества светодиодной рекламы перед обычной статической:

1. Привлечение внимания. Яркие, сменяющие друг друга образы, различные анимированные изображения, подвижные цветовые композиции (северное сияние, звездный дождь и многое другое) привлекают внимание гораздо лучше статики. Обратите внимание на людей, проходящих мимо простой бегущей строки. На нее обращают внимание гораздо чаще, чем на самый изысканный баннер. А если реклама установлена на месте, где поток людей один и тот же? Через некоторое время реклама для человека сливается с общим фоном и на нее вообще перестают обращать внимание.

2. Информационная составляющая. Объем данных, которые вы можете донести до потенциального клиента, значительно выше в динамической рекламе, чем в статической.

3. Наглядность. Рекламные ролики смогут показать значительно больше, чем любая статичная реклама.

4. Маркетинговая корректировка. Очень важное достоинство светодиодной динамической рекламы. Решили сделать распродажу? - пожалуйста, вы не ждете материалы из печати, а меняете рекламу за пару минут. Решили провести акцию? - добавили новый ролик, а не получилась акция - быстро убрали ее и поставили другую. На сегодняшний день самым эффективным носителем динамической рекламы является светодиодный экран.

5. Доступность. Благодаря прямым поставкам и собственному производству, наши цены на светодиодные экраны снижены настолько, что они стали сравнимы со стоимостью самого обычного светового короба.

1.2 Условия эксплуатации изделия

Основные проблемы возникающие при эксплуатации бегущих строк:

1. Выход из строя одного или нескольких блоков питания.

При выходе из строя одного или нескольких блоков питания на строке наблюдается потеря яркости одного или нескольких модулей, который отдавал электропитание вышедшему из строя блоку питания. При этом питание частично продолжает подаваться через шлейфы передачи данных от соседних блоков питания, но его уже не достаточно для поддержания яркости.

Проблема решается заменой вышедшего из строя блока питания светодиодной бегущей строки.

2. Не правильное подключение блоков питания к модулям внутри строки.

При сборке строки не допускается подключение модулей к блокам питания «паровозиком». Каждый модуль подключается к питанию только от своей пары клемм на блоке питания и допускается запитывание от клемм модуля только еще одного модуля и не более. Не допускается соединение более двух модулейот одной пары клемм блока питания. Для подсоединения большего числа модулей используйте дополнительные пары клемм на блоке питания.

В случае нарушения данного правила может наблюдаться разность в яркости свечения каждого последующего модуля с предыдущем в цепочке. Этом эффект обусловлен разным напряжением на клеммах модулей. Обычно, замерив напряжение на клеммах вы увидите, что на первом модуле в цепочке 5В, на втором 4,5В, на третьем 4В и т.д. Дефект может проявиться не сразу, а при изменении температурных условий. Проблема решается перекоммутацией модулей к блокам питания по правилам.

3. Выход из строя модуля или плохой контакт в шлейфе.

Ниже приведен пример эффекта который может означать два вида поломок.

1-й это плохой контакт в шлейфе. Этот вариант легко устраним заменой шлейфа.

2-й это выход из строя микросхем, управляющих модулем. Ремонт с заменой микросхем требует инженерных навыков и в большинстве случаев проще и дешевле заменить неисправный модуль.

4. Комбинированные дефекты.

Ниже приведен пример эффекта, который может означать одновременный выход из строя блока питания и светодиодного модуля или плохого контакта (обжатия) шлейфа.

При вышедшем из строя модуле или плохом обжатии или контакте в шлейфе бывает еще эффект, когда за проблемным модулем или шлейфом вообще не воспроизводиться текст.

Для выявления дефектного шлейфа, просто переставьте шлейф с места где не наблюдалось проблем, на место, где проблема обнаружена. Если после перестановки шлейфа дефект устранен - проблема была в шлейфе.

1.3 Формулирование технического задания

Курсовая работа по междисциплинарному курсу Микропроцессорные системы является показателем освоения общих и профессиональных компетенций по профессиональному модулю. В рамках написания курсовой работы необходимо:

1. изучить методику постановки задачи проектирования микропроцессорных систем и ее формализацию

2. изучить методику оформления результатов пред проектного анализа состояния проблемной области в виде технического задания на проектируемую микропроцессорную систему

3. получить навыки поэтапного комплексного проектирования аппаратных и программных средств микропроцессорных систем управления

4. научиться использовать современные информационные технологии при проектировании микропроцессорных систем (Интернет, программные пакеты текстовых и графических редакторов).

5. всесторонний анализ собранной информации с целью дальнейшего выбора оптимальных и обоснованных проектных решений;

6. тщательная детализация задачи, завершающаяся разработкой документа «Техническое задание», которое согласуется и утверждается руководителем курсовой работы;

7. разработка структурной схемы МПС;

8. разработка алгоритма функционирования МПС;

9. разработка принципиальной схемы МПС;

10. разработка программного обеспечения



2. Выбор микроконтроллера

2.1 Обоснование применения микроконтроллера

Микроконтроллер PIC16F628A. Данное устройство воспроизводит текст на светодиодной матрице 8x80 светодиодов, имеет память текста 128 символов, которые загружаются с компьютерной клавиатуры PS/2, подключенной прямо к бегущей строке.

Микроконтроллер работает на частоте 20 мГц и управляет сдвиговыми регистрами 74HC595D, которые логическим уровнем 1 зажигает светодиодные матрицы строк, а дешифратор К555ИД7 или его полный аналог 74LS138 управляет через усилительные транзисторы 8-мю столбцами всех матриц.

Матрицы подключаются к сдвиговым регистрам 74HC595D через резисторы, которые защищают от перегорания светодиодов, ограничивая ток. Микросхемы 74HC595D имеют 8 триггеров фиксации данных на выходах, соединенных с матрицей светодиодови8 сдвиговых триггеров, в которые через 14 вход загружают данные и с 9 выхода продолжают сдвиг дальше на следующие регистры цепочки из 10 штук.

Для этого сдвига необходим такт, идущий от процессора на все входы 11- 74HC595D. После каждого 80-того такта, цепочка регистров продвигается до 80 триггера всех 74HC595D. После этого как загружена вся строка из 80 триггеров, подается еще один тип такта, уже на входы 12 всех 74HC595D, после чего загружаются за один такт 8 дополнительных триггеров фиксации данных на выходах, соединенных с матрицей светодиодов от сдвиговых триггеров, на всех 74HC595D за один такт.

Матрица при этом засвечивает одну полосу из 80 светодиодов и засветка эта происходит без изменений логических уровней даже тогда, когда загружаются сдвиговые регистры. Так перебираются по очереди 8 строк из 80 светодиодов с помощью дешифратора К555ИД7 с большой скоростью, что совершенно не видно глазу.

2.2 Выбор микроконтроллера

Для нашего проекта подойдет любой промышленный или бюджетный микроконтроллер. Основными фирмами, которые предлагают, на данный момент, чипами, предназначенными для малогабаритной радиоаппаратуры. Это такие известные фирмы, как Atmel чипы с архитектурой AVR(8 битная архитектура) и ARM(32 битная архитектура), Microchip Technology Inc (чипы с архитектурой PIC) и др.

Выбор был сделан исходя из технических возможностей, которые возлагаются на наш проект бегущей строки, еще учитывались легко-доступность и взаимозаменяемость внутри архитектуры между разными маркировками.

Матрицы подключаются к сдвиговым регистрам 74HC595D через резисторы, которые защищают от перегорания светодиодов, ограничивая ток.

Микросхемы 74HC595D имеют 8 триггеров фиксации данных на выходах, соединенных с матрицей светодиодов и 8 сдвиговых триггеров, в которые через 14 вход загружаются данные и с 9 выхода продолжают сдвиг дальше, на следующие регистры цепочки из 10 штук.

Для сдвига необходим такт, идущий от процессора на все входы 11- 74HC595D, после каждого 80-того такта цепочка регистров продвигается до 80 триггера всех 74HC595D. После этого, как загружена вся строка из 80 триггеров, подается еще один тип такта уже на входы 12 всех 74HC595D. После чего загружаются за один такт 8 дополнительных триггеров фиксации данных, на выходах, соединенных с матрицей светодиодов от сдвиговых триггеров на всех 74HC595D за один такт, матрица при этом засвечивает одну полосу из 80 светодиодов и засветка эта происходит без изменений логических уровней даже тогда, когда загружаются сдвиговые регистры.

Так перебираются по очереди 8 строк из 80 светодиодов с помощью дешифратора К555ИД7 с большой скоростью, что совершенно не видно глазу.

Такой метод очень удобный и не снижает яркости бегущей строки по причине ухода программы процессора на выполнение других операций, не связанных с отображением.

Все эти особенности вполне соответствуют чипам от компании Atmel архитектуры AVR c 8 битной адресацией памяти, и был выбран микроконтроллер марки ATMega 8. Микроконтроллер ATMega8 (мега8, mega8) от компании AVR выбирают благодаря идеальному сочетанию цены, функциональности и простоте применения в проектируемых электронных устройствах. Для прошивки микроконтроллера ATMega8 не требуется сложного специализированного оборудования - программаторы для ATMega8 просты в устройстве и могут быть легко куплены в нашем магазине или изготовлены самостоятельно.

Микроконтроллер необходим для обработки сигналов от датчика и прорисовке этих результатов в понятном виде для человека на LCD, так как мы иначе не сможем, просто используя датчик, узнать по его импульсам какова сейчас температура. Ниже описаны краткие характеристики данного микроконтроллера:

- 8-разрядный высокопроизводительный AVR микроконтроллер с малым потреблением.

- прогрессивная RISC архитектура 130 высокопроизводительных команд, большинство команд выполняется за один тактовый цикл;

- 32 8-разрядных рабочих регистра общего назначения;

- полностью статическая работа;

- приближающаяся к 16 MIPS (при тактовой частоте 16 МГц) производительность;

-Встроенный 2-цикловый перемножитель

-Энергонезависимая память программ и данных 8 Кбайт системно- программируемой Flash памяти (In-SystemSelf-Programmable Flash)

- Обеспечивает 1000 циклов стирания/записи

- Дополнительный сектор загрузочных кодов с независимыми битами блокировки

- Обеспечен режим одновременного чтения/записи (Read-While-Write) 512 байт EEPROM

- Обеспечивает 100000 циклов стирания/записи; 1 Кбайт встроенной SRAM

- Программируемая блокировка, обеспечивающая защиту программных средств пользователя

-Встроенная периферия: Два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем, один с режимом сравнения

-Один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем и режимами захвата и сравнения

-Счетчик реального времени с отдельным генератором

-8-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусах TQFP и MLF)

-6 каналов с 10-разрядной точностью

-2 канала с 8-разрядной точностью

-6-канальный аналого-цифровой преобразователь (в корпусе PDIP)

-4 канала с 10-разрядной точностью

-2 канала с 8-разрядной точностью

-Байт-ориентированный 2-проводный последовательный интерфейс

-Последовательный интерфейс SPI (ведущий/ведомый)

-Программируемый сторожевой таймер с отдельным встроенным генератором

-Встроенный аналоговый компаратор

-Специальные микроконтроллерные функции Сброс по подаче питания и программируемый детектор кратковременного снижения напряжения питания

-Встроенный калиброванный RC-генератор

-Внутренние и внешние источники прерываний

-Пять режимов пониженного потребления: Idle, Power-save, Power-down, Standby и снижения шумов ADC

-Выводы I/O и корпуса 23 программируемые линии ввода/вывода

-28-выводной корпус PDIP, 32-выводной корпус TQFP и 32-выводной корпус MLF

-Рабочие напряжения 2,7 - 5,5 В (ATmega8L)- 4,5 - 5,5 В (ATmega8); Рабочая частота 0 - 8 МГц (ATmega8L); 0 - 16 МГц (ATmega8);

2.3 Техническое описание МК PIC16F628A

Таблица 1 - Характеристика RISC ядра

Название	Параметр
Тактовая частота от DC	до 20МГц
Поддержка прерываний	8-уровневый аппаратный стек
Прямая, косвенная и относительная адресация	35 однословных команд
Команды	все команды выполняются за один машинный цикл, кроме команд ветвления и условия с истинным результатом

Особенности микроконтроллеров:

-Внешний и внутренний режимы тактового генератора

- Прецизионный внутренний генератор 4МГц,

нестабильность +/- 1%

- Энергосберегающий внутренний генератор 37кГц

- Режим внешнего генератора для подключения кварцевого или керамического резонатора

-Режим энергосбережения SLEEP

-Программируемые подтягивающие резисторы на входах PORTB

-Сторожевой таймер WDT с отдельным генератором

-Режим низковольтного программирования

-Программирование на плате через последовательный порт (ICSP) (с использованием двух выводов)

-Защита кода программы

-Сброс по снижению напряжения питания BOR

-Таймер включения питания PWRT и таймер запуска генератора OST

-Широкий диапазон напряжения питания от 2.0В до 5.5В

-Промышленный и расширенный температурный диапазон

-Высокая выносливость ячеек FLASH/EEPROM

- 100 000 циклов стирания /записи FLASH памяти программ

- 1 000 000 циклов стирания /записи EEPROM памяти данных

- Период хранения данных FLASH/EEPROM памяти > 100 лет

Таблица 2 -Анализ производительных параметров МК

PICmicro	Память программ (слов)	Память данных	Портов I/O	CCP (ШИМ)	USART	Компар.	Таймеры 8/16 бит
		ОЗУ (байт)	EEPROM (байт)
PIC16F627A	1024	224	128	16	1	+	2	2/1
PIC16F628A	2048	224	128	16	1	+	2	2/1
PIC16F648A	4096	256	256	16	1	+	2	2/1



3. Разработка алгоритма работы изделия

По принципу работы бегущие строки делятся на 2 типа:

С динамической разверткой. Могут воспроизводить только текстовую информацию. Текст бегущей строки вводится через специальную программу - интерфейс.

Статического типа или бегущая строка с картинками. Воспроизводит текст, статические изображения, анимированные изображения, показывает время, календарь, снабжается датчиками температуры, влажности и др. Информационная бегущая строка является по сути «небольшим изданием».

Сначала на персональный компьютер устанавливается специальная программа - редактор бегущей строки, на ней программируют текст, картинки и др. выводимую на строке информацию. Программа не сложная, практически похожа на обычные, например Word.

Далее в программе формируется загрузочный файл, он передается на микроконтроллер бегущей строки через кабель связи, через носитель, например флешку или с помощью беспроводной передачи данных.

Полученный файл запоминается микроконтроллером, обрабатывается и обработанные сигналы поступают на микросхемы управления, которые зажигают нужные ячейки светодиодов.

Рисунок 1 - Алгоритм работы устройства



4. Разработка схемы изделия

4.1 Разработка структурной схемы

Для реализации устройства бегущая строка требуется, прежде всего, отображение информации для визуального восприятия, что будет производиться с помощью блока индикации (БИ), в нем в качестве устройства вывода информации будет использован набор индикаторов с размерам знакоместа 10x7 и числом отображаемых знакомест 10, как предусмотрено заданием к курсовому проектированию. Способ индикации текста на табло динамический, т.е. в определенные моменты времени будет индицироваться один из 10-ти рядов светодиодов, позиции зажженных столбцов светодиодов будут определяться регистрами сдвига, подключенными по одному каждому из знакомест. Между собой регистры сдвига подключаются последовательно, выход предыдущего на вход последующего, ко входу первого подключен управляющий вывод микропроцессора, к каждому из регистров параллельно подключен тактовый сигнал заведенный от второго управляющего вывода микропроцессора.

Рисунок 2 - Структурная схема

Контроль над формированием текста на табло блока индикации производится управляющим устройством (УУ), основной частью которого является микропроцессор. Блок УУ будет попеременно зажигать каждый из 10-ти рядов и в то же время заносить нужную информацию в регистры сдвига, таким образом, формируя картинку, в частном случае заданный текст. Текст будет храниться в оперативной памяти (ОЗУ) микропроцессора в виде кода символов в кодировке ASCII, по прочтении символа из ОЗУ вектор выполнения программы будет смещаться на соответствующую строку таблицы символов записанной в памяти программ, и по данным этой строки сформируется символ на табло. Для реализации эффекта бегущей строки указатель на начало строки в ОЗУ, будет увеличиваться на 1 (инкрементироваться) каждые 0,5 с, таким образом, будет осуществляться посимвольный сдвиг читаемого текста из памяти, а на табло будет заметен его бег. Для создания эффекта цикличного бега текста вводится метка конца текста, при обнаружении которой микропроцессор будет обнулять указатель на начало строки. интерфейс рекламный микроконтроллер компьютер

Связь с компьютером осуществляется по интерфейсу RS232, для корректного преобразования уровней сигнала с порта USART микропроцессор на COM-порт ПК предусмотрен блок связи (БС). Данные в виде символов в кодировке ASCII поступают с ПК и генерируют прерывания по приему USART, в подпрограмме обработки прерывания принятые данные записываются в ОЗУ, по окончании их записи формируется метка конца текста.

Для питания схемы используется блок питания (БП), который понижает входное напряжение с 220В до 5В,а так же преобразует переменное напряжение 50 Гц в постоянное.

4.2 Разработка принципиальной схемы

В соответствии со структурной схемой разработаем принципиальную схему, выберем компоненты для каждого из введенного блока. В качестве устройства управления выберем микропроцессор фирмы AVR удовлетворяющий следующим требованиям: количество портов ввода/вывода должно позволять 10 рядов табло (блок индикации), 2 вывода DATA и CLK для записи данных в регистры сдвига, 2 вывода RX и TX для связи с компьютером по интерфейсу USART (RS232) - всего 14 выводов.

4.2.1 Разработка интерфейса управления и индикации

В архитектуре микропроцессора должен присутствовать интерфейс USART (RS232) для связи с компьютером. Объём памяти программ должен позволять хранить картинки 256 символов в соответствии с кодировкой ASCII, для прорисовки каждого символа размерностью 10x7 отводиться 10 байт памяти, итого под хранение всей таблицы требуется 2560 байт, с учетом программы общий объём памяти программ должен быть не менее 3882 байта. Для хранения 2048 байт текста в кодировке ASCII нужно 2048 байт памяти ОЗУ.

Рисунок 3 - Микропроцессор ATmega32

Технические параметры микропроцессора ATMega32[7]:

- 131 исполняемых команд, большинство за один машинный такт

- 32 рабочих регистра общего назначения

- полностью статический режим работы

- производительность до 16 MIPS при 16 МГц

- встроенный 2-х тактовый умножитель

Энергонезависимая память программ и данных

- 32К байт внутрисистемной самопрограммируемой FLASH памяти с количеством циклов перепрограммирования до 10 000.

- Опционная загрузочная область памяти с независимыми ключевыми битами, внутрисистемное программирование встроенной загрузочной программой, правильное чтение в процессе записи.

- 1024 байт EEPROM с допустимым количеством циклов стирания записи до 100 000.

- 2К байт внутренней SRAM

- программируемый ключ защиты программ

JTAG (IEEE1149.1 совместимый) интерфейс

- Сканирование памяти в соответствии с JTAG стандартом

- Встроенная поддержка отладчика

- Программирование FLASH, EEPROM, охранных и ключевых бит через JTAG интерфейс

Периферийные функции

- два 8-битных таймера/счётчика с программируемым предделителем и режимом сравнения

- один 16-битный таймер/счётчик с программируемым предделителем, режимом сравнения и захвата

- счётчик реального времени с программируемым генератором

- четыре ШИМ генератора

- 8-и канальный, 10-и битный АЦП

- байт- ориентированный, двухпроводный интерфейс

- программируемый USART

-Master/Slave SPI последовательный интерфейс

- Шесть экономичных режимов: Idle, подавления шумов АЦП, экономичный, режим Выкл, режим ожидания и режим расширенного ожидания.

32 программируемых вывода вход-выход и 1 вход

40 выводной корпус PDIP, 44 выводной корпус TQFP, и 44 контактный MLF

Напряжение питания:

4.5 В до 5.5 В для Atmega32

Тактовая частота:

0-16 МГц Atmega32

Для изначального функционирования микропроцессора DD1 к его выводам VCC,AVCC,GND нужно подключить питание, кварцевый резонатор ZQ1 нужно подключить к выводам XTAL1,XTAL2 и через конденсаторы С1,С2 (15 пФ) на землю, так же вывод RESET должен быть подтянут к питанию. Так как максимальное потребление тока одной светодиодной матрицы 60 мА [8], а в устройстве используется 10 таких матриц HG1-HG10, то общее потребление составит около 600 мА. Для управления включением одного ряда потребуется не менее 60 мА, максимальный ток через один вывод микропроцессора составляет 15 мА, следовательно, для управления включения рядов табло нужно подключить 10 транзисторных ключей VT1-VT10.

Рисунок 4-Схема индикации

Резисторы R1-R5 служат для ограничения напряжения подаваемого на базу транзисторных ключей с выводов микропроцессора. Для включения нужных рядов светодиодных матриц используются сдвиговые регистры DD3-DD13 (74LS164[8]).

4.2.2 Разработка интерфейса сопряжения с нагрузкой

Рисунок 5 - Регистр сдвига 74LS164

74LS164 - 8-ми разрядный сдвиговый регистр с последовательным входом и параллельным выходом. Последовательные данные вводятся через элемент и с двумя входами. В микросхеме предусмотрен вывод сброса (MR), если установить его в низкий уровень, регистр обнулится, работа вывода сброса не зависит от тактового сигнала.

Характеристики:

Частота тактового сигнала до 35 МГц;

Асинхронный сброс;

Последовательная шина входных данных;

Полная синхронизация передаваемых данных;

Напряжение питания от 3,5В до 5,5В;

Максимальный ток 100 мА

Для связи разработанной схемы с компьютером по интерфейсу rs232 требуется подключить выводам микропроцессора RX, TX преобразователь MAX232

MAX232 -- интегральная схема, преобразующая сигналы последовательного порта RS-232 в сигналы, пригодные для использования в цифровых схемах на базе ТТЛ или КМОП технологий. MAX232 работает приемопередатчиком и преобразует сигналы RX, TX, CTS и RTS.

Функциональность и циклёвка микросхемы стала стандартом де-факто и ее аналоги (с другой маркировкой) выпускаются множеством производителей полупроводников.

Схема обеспечивает уровень выходного напряжения, используемый в RS-232 (приблизительно ± 7.5 В), преобразуя входное напряжение + 5 В при помощи внутреннего зарядового насоса на внешних конденсаторах (С3-С6). Это упрощает реализацию RS-232 в устройствах, работающих на напряжениях от 0 до + 5 В, так как не требуется усложнять источник питания только для того, чтобы использовать RS232.

Входное напряжение от RS232, которое может достигать ± 25 В, понижается до стандартных 5 В, используемых в транзисторно-транзисторной логике. Входы имеют средний порог 1.3 В и средний гистерезис 0.5 В.

Модификация MAX232A обратно совместима с MAX232, но может работать на более высоких скоростях, и использовать внешние конденсаторы меньшей емкости -- 0.1 мF вместо конденсаторов на 1.0 мF, используемых с оригинальной схемой.

Последняя модификация -- MAX3232 -- также обратно совместима с предыдущими, но работает в диапазоне напряжений от 3 до 5.5В.

По техническому заданию источник питания имеет переменное напряжение 220В с частотой 50Гц, все блоки устройства питаются постоянным напряжением 5В. Для уменьшения и выравнивания напряжения служит блок питания (БП). Блок питания состоит из понижающего трансформатора (T1), который уменьшает входное напряжения до 12В, диодного моста (набор диодов собранных по мостовой схеме VD1-VD4), преобразователя напряжения L7805CV [10]. Для фильтрации низкочастотных гармоник служат конденсаторы C7,C9(47мкФ), конденсатор C8(0,1 мкФ) отфильтровывает высокочастотные гармоники.

4.2.3 Разработка цепей питания

Соединитель контроллера подключается к соответствующему соединителю источника питания (блок питания ATX).

Соединение контроллера и блока питания проводами длиной от 1,5 до 2 м.

Также в блоке предусмотрено специальное отверстие для установки шлейфа и проводов. С помощью шлейфа вы легко подсоедините к модулю светодиодный контроллер. Например, одного блока питания мощностью 40 А хватит приблизительно на 7-8 светодиодных модулей, но на всякий случай, чтобы избежать неполадок и возможных перегревов, рекомендуется все-таки рассчитывать один блок питания на 6 модулей;

Если блоков питания на бегущей строке несколько, то их необходимо последовательно скрепить друг с другом

Рисунок 6 - Схема соединения с блоком питания

4.3 Назначение компонентов и работа схемы

В заключении раздела рассмотрим связь элементов, каскадов с соответствующими параметрами изделия. Каскады усилителей низкой частоты можно соединять при помощи конденсаторов, трансформаторов или непосредственным образом. На схеме показана типичная RC-связъ между каскадами. Здесь выходной сигнал транзистора Т1, действующий на резисторе Rz, поступает на вход базы транзистора Т2 следующего каскада через разделительный конденсатор С5, обладающий малым реактивным сопротивлением. Этот конденсатор не пропускает постоянной составляющей напряжения и тем самым предотвращает нарушение режима по постоянному току следующего каскада. На Т1 входной сигнал поступает также через конденсатор.

Существует множество вариантов выполнения схемы усилительного каскада. Основными элементами схемы являются источник питания - G, управляемый элемент - транзистор -T и резистор -R. Эти элементы образуют главную цепь усилительного каскада, в которой за счет протекания управляемого по цепи базы коллекторного тока создается усиленное переменное напряжение на выходе схемы.

Остальные элементы каскада выполняют вспомогательную роль. Конденсаторы - С, являются разделительными. Конденсатор исключает шунтирование входной цепи каскада цепью источника входного сигнала по постоянному току, что позволяет, во-первых, исключить протекание постоянного тока через источник входного сигнала по цепи и, во-вторых, обеспечить независимость от внутреннего сопротивления этого источника напряжения на базе в режиме покоя. Функция конденсатора сводится к пропусканию в цепь нагрузки переменной составляющей напряжения и задержанию постоянной составляющей.

Таблица 3 - Спецификация к электрической схеме

Обозначение элемента	Название элемента	Тип элемента
R2…R8	Резистор	2.2 кОм
R1	Резистор	110 Ом
DA1	Стабилизатор	КР142ЕН5А
SW1	Ключи
K0,K1	Реле	РЭС-6
VT2…VT8	Транзистор	КТ361Б
VD1…VD49	Диод	VD522
VD2, VD5	Стабилитрон	1N5240C
C1, С2	Конденсатор	100 нФ

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта, было описано устройство «Бегущая строка». Предлагаемая конструкция может служить для рекламно-информационных, развлекательных и других целей.

При разработке конструкции одной из задач ставилась максимальная универсальность: возможность применения табло с различным количеством сегментов, а также избавление от генератора стандартных символов (знакогенератора). И дать возможность пользователю непосредственно, без изменения программы и перешивки контроллера, создавать (рисовать) изображения благодаря удобному интерфейсу - компьютерной PS/2 мыши.

Бегущая строка может размещаться не только на фасаде или внутри здания, но и в транспорте, на любой поверхности в городе. Так прекрасно смотрится такая реклама на несущих конструкциях мостов, арок или даже на крышах домов.

При заказе бегущей строки или другой светодиодной рекламы не забудьте уточнить размеры и выбрать цвет будущей рекламы. Для каждого здания и помещения есть свои рекомендации, поэтому есть смысл прислушаться к специалистам. Доставка данных рекламных модулей производится в любой уголок страны, а при желании можно договориться и о монтаже и дальнейшем обслуживании. Уточнить интересующую информацию можно на сайте. Сделайте свой бизнес запоминающимся и нестандартным, выбирайте новые рекламные технологии.



Список используемых источников

1. Вершинин О.Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 2006, -208с.

2. Зыков С. В. «Введение в теорию программирования», Интернет-университет информационных технологий, 2004 г., 400 стр.

3. Кузин А.В., Жаворонков М.А. «Микропроцессорная техника.» 2004, 304 с.

4. Левенталь Л. Введение в микропроцессоры: программное обеспечение, аппаратные средства, программирование. Пер. с англ., - М.: Энергоатомиздат, 2003, -464с

5. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник в 2 т. /Н.Н. Аверьянов, А.И. Березенко, Ю.И. Борщенко и др.; Под. ред. В.А. Шахнова. - М.: Радио и связь, 2008, т.2. -368с.

6. Майоров В.Г., Гаврилов А.И. Практический курс программирования микропроцессорных систем. - М.: Машиностроение, 2004, -279с

7. http://www.ampersant.ru/tablo-stroka/

8. http://www.reklamteh.ru/reklamnye-uslugi/proizvodstvo-naruzhnoj-reklamy/tsifrovoe-tablo/begushhaya-stroka/

9. http://fc46.ru/reklama-naruzhnaya/effektivnost-i-princip-raboty-begushhej-stroki

10. http://el-montazh.com/?p=50599

Размещено на Allbest.ru