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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Termómetro con indicadores LED de matriz. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición Este termómetro muestra los valores de temperatura mediante módulos LED matriciales. Es posible ajustar el brillo del indicador y seleccionar la discreción de las lecturas. El termómetro utiliza un microcontrolador PIC16F630-I/P Sensor de temperatura - DS18B20. Intervalo de temperatura medido desde -55 оC a + 125 оC. El error de su medida es de ± 0,5 оC. Las lecturas pueden redondearse al 1 más cercano. оС. En la Fig. La figura 1 muestra la apariencia del termómetro. Se fija a la pared con cinta adhesiva de doble cara y el sensor se instala fuera de la ventana, a la sombra de los árboles.
El diagrama del termómetro se muestra en la Fig. 2. Al presionar el botón SB1 aumenta el brillo del indicador y al presionar el botón SB2 lo disminuye. Hay 16 gradaciones en total. Cuando cambia el brillo, el microcontrolador almacena el nuevo valor en su memoria no volátil. El indicador está construido sobre tres módulos matriciales A1-A3 FZ0148 [1]. Cada uno de ellos consta de una matriz de LED de 8x8 y un chip MAX7219 [2], que controla los LED mediante comandos del microcontrolador. Los módulos están conectados en paralelo a lo largo de las líneas de alimentación VCC y GND y las señales de control CLK y CS (estas líneas van desde el conector del primer módulo hasta el segundo "de principio a fin"), y en serie a lo largo de la línea de información. La información en la salida DOUT se retrasa con respecto a la información que llega a la entrada DIN en 16 ciclos de reloj, especificados por pulsos CLK. La salida DOUT de cada módulo, excepto el último, se conecta a la entrada DIN del siguiente.
Los últimos 16 bits de información transmitidos al módulo siempre se encuentran en el registro de desplazamiento del chip MAX7219. El estado de la entrada DIN se transfiere al dígito de orden inferior del registro mediante el flanco ascendente del pulso CLK, pero solo cuando la entrada CS es baja. Cuando hay un flanco ascendente en la entrada CS, la información del registro de desplazamiento se muestra mediante LED y permanece en ellos hasta el siguiente flanco. En el dispositivo considerado, el nivel bajo de la señal CS se establece durante la transmisión de 48 (16x3) bits de información cargados secuencialmente en tres módulos FZ0148. Al finalizar, el flanco ascendente de esta señal permite que tres módulos envíen información a los LED simultáneamente. En la Fig. La Figura 3 muestra la ubicación de los símbolos de salida en sus matrices. La instalación del puente S1 pone el dispositivo en modo de redondear la lectura a un valor entero. En este modo, no es necesario el módulo A3, que muestra décimas de grado, y se puede excluir del dispositivo. Si sales de este módulo, siempre mostrará 0.
La tensión nominal de alimentación del termómetro es de 9 V, pero en realidad puede oscilar entre 7,5 V y 25 V. La tensión de 5 V necesaria para el funcionamiento del dispositivo la proporciona el estabilizador de tensión positivo integrado DA1. En la Fig. La Figura 4 muestra un dibujo de la placa de circuito impreso del termómetro y la ubicación de las piezas en ella. Para el microcontrolador DD1 se debe prever un panel en el que se inserta ya programado. Los módulos FZ0148 se instalan en los conectores X1, X2 (A1), X3, X4 (A2) y X5, X6 (A3).
El conector X6 de la placa, que falta en el diagrama, sirve únicamente para una fijación mecánica fiable del módulo A3. La placa con los módulos retirados se muestra en la Fig. 5. Los módulos FZ0148 se compraron desmontados. Los bloques de pines de los conectores instalados en ellos en el kit estaban en ángulo, pero durante el montaje los reemplacé por unos rectos. El espacio entre la placa principal y las placas del módulo formado debido a la altura de los conectores permite una mejor eliminación del calor del estabilizador integrado DA1.
El sensor de temperatura BK1 se coloca en una caja metálica protegida de la penetración de humedad y se conecta a la placa mediante un haz de tres cables de hasta varios metros de largo. El sensor debe colocarse en un lugar protegido de la luz solar directa y alejado de calefacción y otros dispositivos que generen mucho calor durante el funcionamiento. El conjunto completo de caracteres mostrados, incluidos el signo menos y el espacio, se muestra en la Fig. 6, y en la Fig. La Figura 7 muestra el contenido de la EEPROM del microcontrolador que almacena la imagen de estos caracteres. Contiene cuatro bytes de memoria para cada carácter. El byte de la dirección 30H se utiliza para almacenar el valor de luminosidad ajustado.
El programa del microcontrolador fue creado en el PIC Simulator IDE v7.21. Los valores de temperatura leídos por el sensor BK1 cada 0,7 s se suavizan mediante software antes de mostrarse en el indicador: cada nuevo valor se escribe en una matriz de cuatro palabras de dos bytes en lugar del más antiguo. Por tanto, esta matriz siempre contiene los resultados de las últimas cuatro mediciones. Su valor promedio se muestra en el indicador. En la versión usada del entorno de desarrollo, es posible simular el funcionamiento del sensor DS18B20 (Fig. 8), lo que simplificó significativamente la depuración del programa. Para organizar la comunicación entre el microcontrolador y los dispositivos con interfaz SPI, similar a la utilizada en los módulos LED, el entorno cuenta con un conjunto de procedimientos y funciones estándar.
El programa del microcontrolador se puede descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/04/max7219.zip. Literatura
Autor: K. Abdukarimov
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