در پایان این آموزش قادر خواهید بود تا با استفاده از آردوینو و 4017 decade counter یک ماتریس LED به ابعاد 8x10 بسازید که توانایی ثبت و نمایش متن و انیمیشن را دارد. با ما همراه باشید.

academy 941208 LED Matrix with 4017 02 0

academy 941208 LED Matrix with 4017 02 1

academy 941208 LED Matrix with 4017 02 2

این نوع از ماتریس به سادگی قابل ساخت و برنامه ریزی است و برای شروع کار و بالا بردن تعداد LED ها آموزش خوبی است.
بخش دیگری که به این آموزش اضافه شده است، استفاده از شیفت رجیستر 74HC595 است که با استفاده از آن میتوان در مصرف پین های آردوینو صرفه جویی کرد و از آن ها در انجام کارهای دیگری استفاده نمود.
البته برای این پروژه استفاده از شیفت رجیستر اختیاری است. شما می توانید برای کم کردن لحیم کاری در پروژه از شیفت رجیستر استفاده نکنید و یا می توانید برای صرفه جویی در مصرف پین های آردوینو از آن استفاده کنید.

 

گام اول : ابزار و قطعات مورد نیاز

هر نوعی از آردوینو × 1
برد بورد بزرگ × 1
پین هدر × 3
سیم برد بورد × 1
LED × 80
مقاومت( مقدار آن به نوع LED بستگی دارد) × 8
مقاومت 1 کیلو اهم × 10
ترانزیستور 2N3904 × 10
شیفت رجیستر 74HC595 (اختیاری) × 1
4017 decade counter × 1
هویه × 1
سیم لحیم × 1
سیم لخت کن × 1

academy 941208 LED Matrix with 4017 03

academy 941208 LED Matrix with 4017 04

academy 941208 LED Matrix with 4017 05

گام دوم : انتخاب LED و شیفت رجیستر

academy 941208 LED Matrix with 4017 06

academy 941208 LED Matrix with 4017 07

این گام یکی از مهمترین بخش های پروژه است چون اساس پروژه بر پایه انتخاب LED های آن است.
بهتر است از 5mm diffused LED استفاده کنید، چون این نوع LED ها نور خوبی دارند و تصاویر روشنی را ایجاد می کنند. رنگ LED ها تنها به سلیقه ی شما بستگی دارد.
میتوانید از 3mm LED هم استفاده کنید اما لحیم کاری آن واقعا دشوار است و نور کمتری دارد.
توصیه می شود دقیقا 80 عدد LED خریداری نکنید چون احتمال اینکه برخی از آن ها خراب و آسیب دیده باشند، زیاد است. بهتر است 10 یا 20 عدد بیشتر بخرید تا نگران خرابی آن ها نباشید. LEDهای اضافه را می توانید در پروژه های بعدی استفاده کنید.
برای محاسبه ی مقدار هشت مقاومت مورد نیاز از این سایت استفاده کنید.
در ابتدا باید اطلاعاتی در مورد LEDهای خود کسب کنید، باید بدانید که ولتاژ و جریان ارسالی آن ها چقدر است . این اطلاعات را باید از فروشنده دریافت کنید. آردوینو یک خروجی 5V به دارد بنابراین میتوان گفت که ولتاژ منبع شما 5V خواهد بود.

گام سوم : تسهیم

Multiplexing یا تسهیم چیست؟

academy 941208 LED Matrix with 4017 08

academy 941208 LED Matrix with 4017 09

academy 941208 LED Matrix with 4017 10

 راهی است که اطلاعات را به بخش های کوچک تقسیم می کند تا آن ها را یکی یکی بفرستد. به این ترتیب شما می توانید خیلی از پین هایی که روی آردوینو وجود دارد را ذخیره کنید و برنامه خود را ساده نگاه دارید.
در این پروژه، تصویر تکه تکه می شود و در 10 تکه (10 ردیف) نمایش داده خواهد شد. ما میخواهیم این 10 ردیف را به صورت یک ماتریس اسکن کنیم (هر ردیف را در یک زمان روشن کنیم) و اطلاعات را از آردوینو به ستون ها بفرستیم.
تمام ستون ها به پایه های مثبت LED وصل می شوند و ردیف ها به منفی، بنابراین اگر ردیف اول به زمین وصل باشد و اطلاعات به ستون فرستاده شود ، در واقع تنها ردیف اول روشن شده است. برای اینکه تصویر خوبی به وجود بیاید، نیاز است که ردیف ها خیلی سریع اسکن شوند . این سرعت باید به اندازه ای باشد که چشم انسان احساس کند که همه ی ردیف ها در یک زمان در حال اتصال به یکدیگر هستند.

چرا 4017؟

در این ماتریس از LED از یک IC استفاده شده است.
4017 decade counter برای امکان پذیر کردن تسهیم استفاده می شود. این IC اساسا ردیف های ماتریس را اسکن می کند (روشن کردن یک ردیف در یک زمان) . در حالتی که در این جا وجود دارد ، میخواهیم ردیف ها را به زمین وصل کنیم اما 4017 برای سینک جریان ساخته نشده است، بنابراین برای حل این مشکل کوچک نیاز است که از یک ترانزیستور با یک مقاومت استفاده شود. 4017 ده پین خروجی دارد بنابراین به 10 مقاومت و 10 ترانزیستور نیاز است . مقاومت 1K به خروجی 4017 متصل می شود و پایه ی ترانزیستور را به انتهای دیگر مقاومت وصل می شود . با این کار در واقع ورودی های ترانزیستور را به ردیف ها و خروجی ها را به زمین متصل کرده ایم.
دیتا شیت ترانزیستور در فایل زیر پیوست شده است.

شیفت رجیستر

این IC کوچک خیلی مفید است، چرا که این امکان را فراهم می کند که با استفاده از تنها 3 پین از میکروکنترلر بسیاری از خروجی ها را کنترل کنید . با اتصال IC های بیشتر می توانید با کاهش بیشتر پین های میکروکنترلر، تعداد خروجی را افزایش دهید. اطلاعات بیشتر در این زمینه را در این سایت ببینید.

گام چهارم: لحیم کردن ماتریس

 academy 941208 LED Matrix with 4017 11

academy 941208 LED Matrix with 4017 12

لحیم کردن ماتریس LED کاری بسیار وقت گیر است اما نتیجه پایانی آن رضایت بخش است. باید تمام پایه های مثبت LED را به ستون ها وصل کرده و پایه های منفی را به ردیف ها متصل کنید.

حالا باید پایه ی مثبت اولین LED را به سمت LED های دیگر خم کنید و پین هایی که به هم متصل می شوند را به یکدیگر لحیم کنید. از این جا آخرین پایه ای را که لحیم کرده اید دوباره خم کنید و این روش را تکرار کنید تا زمانی که تمام پایه های مثبت را به ستون ها وصل کرده باشید. پایه هایی که استفاده نکرده اید را برش دهید. 
حالا بخش جالب اینجاست که باید پایه های منفی را به ردیف ها وصل کنید . شما نمی توانید آن ها را مانند پایه های مثبت خم و لحیم کنید . بنابراین در اینجا از جامپرهای کوچکی استفاده شده است که مانند تصویر نشان داده شده به پایه ها متصل می شوند . این کار، زمان بر و وقت گیر است.
روش دوم این است که کار را مانند راه اول شروع کنید اما تنها تفاوت آن در اتصال پایه های منفی است. این روش هم در زمان صرفه جویی می کند و هم ساده تر است. به این صورت که مقداری چسب یا چیزهای دیگر را روی اتصالات ستونی قرار دهید تا آنها را از پایه های منفی ایزوله و جدا کند. اگر این کار را انجام دهید می توانید پایه های منفی را خم کنید و همانگونه که پایه های مثبت را متصل کردید، آن ها را نیز متصل کنید .

بدون استفاده از شیفت رجیستر

از طریق یک مقاومت شما می توانید هر ستون را به آردوینو متصل کنید ( پین های 0 تا 7)
پین reset 4017 به پین 8 آردوینو می رود و پین ساعت به پین 9 آردوینو می شود.

با استفاده از شیفت رجیستر

اگر اتصالات را طبق شکل نشان داده شده انجام دهید، نیاز به اتصال پین های کنترل طبق دستور زیر دارید:

شیفت رجیستر

پین داده = پین 9 آردوینو
پین Latch = پین 11 آردوینو
پین ساعت = پین 10 آردوینو

4017

پین ساعت = پین 13 آردوینو
پین reset = پین 12 آردوینو

گام پنجم: برنامه نویسی

academy 941208 LED Matrix with 4017 13

academy 941208 LED Matrix with 4017 14

academy 941208 LED Matrix with 4017 15

در این جا برای حرکت و ثبت نوشته ها برنامه کوچکی نوشته شده است و تمام حروف و اعداد اضافه شده است. از یک سری ورودی های برای برنامه استفاده شده است که فضا را حفظ می کند و ساده تر است. اگر شما نمی دانید که چگونه باید با پورت های روی آردوینو کار کنید بهتر از قبل از شروع به کار به این سایت مراجعه کنید.

اگر میخواهید تصویر دلخواه خودتان را بسازید ، ابزار کوچکی با اکسل در اینجا آورده شده است که میتواند نوشتن تصویر را برای شما خیلی ساده تر کند. اگر اکسل ندارید پیشنهاد می شود که ماتریس را در paint بسازید و تصویر را در آن جا نقاشی کنید و سپس به سادگی می توانید بیت ها را بنویسید.
آخرین نکته این است که وقتی که در حال آپلود کردن برنامه هستید ، پین 0 و 1 را unplug کنید. چرا که این پین ها به عنوان پین های ارتباطی نیز استفاده می شوند و ممکن است باعث بروز خطا در برنامه شوند.
اگر از شیفت رجیستر استفاده کرده اید، نیازی نیست نگران قطع اتصال پین 0 و 1 روی آردوینو باشید . چون در اینجا کدی اضافه شده است که برای کنترل کردن ماتریس زمانی که از شیفت رجیستر استفاده شده است، کاربرد دارد.

گام ششم: اتمام پروژه

academy 941208 LED Matrix with 4017 16

حالا شما می توانید الگو ها و تصاویر خود را بسازید و همچنین می دانید که چگونه باید از ic 4017 و شیفت رجیستر 74HC595 استفاده کنید .

منبع : سایت instructables

افزودن نظر
  • هیچ نظری یافت نشد