آموزش ساخت تابلوروان LED ◇ بررسی ساختار تابلو روان

“  زکـات علم، نشـر آن است.. 

  تابلو روان ✓ ساخت تابلو روان LED ✓ آموزش ساخت و طرز کار تابلو L.E.D

 

» شاید دررفت وآمدهای روزانه خود تابلوهایی را در خیابان دیده باشید که نوشته های مختلف برروی آنها در حرکت است یا نوشته می شود وبه شکلهای این نوشته ها پاک می شوند ونوشته های دیگری جای آنها را می گیرندواین چرخه پس از چندی تکرار  می شود.این تابلوها تابلو  LED هستند که از تعداد زیادی led تشکیل شده اند.  قصد داریم در این مطلب تابلو روان وطریقه ی برنامه نویسی آن را آموزش دهیم.همانطور که می دانید امروزه بسیاری از تابلو های تبلیغاتی در خیابان ها نصب می شوند و بر روی آن ها نوشته هایی به صورت انگلیسی و فارسی حرکت می کند که به آن ها افکت می گویند.اگر به این تابلو ها دقت کنید تعداد زیادی LED درکنار هم قرار میگیرند که این LED ها توسط یک میکروکنترلر کنترل میشوند.

 دانلود نرم افزار HD2014  – نرم افزار تابلو LED روان

 

 ✓ در این مطلب سعی شده است که طریقه کار و برنامه نویسی میکروکنترلر 8051و تابلوروان به ساده ترین زبان و با کمترین پیش نیاز آموزش وتوضیح داده شود. میکروکنترلر8051را برای اولین بار در سال1981شرکت اینتل ساخت وامتیاز آن را به شرکتهای دیگر فروخت. امروزه انواع مختلفی تابلو روان در ابعاد وسایز های مختلفی وجود دارند و هرچه تابلو روان بزرگتر باشد تعداد LED های آن بیشتر است. به طور ساده LED یه نوعی لامپ است که در رنگهای متفاوت ساخته میشود و دارای سرعت بالایی هم هست گفته می شود. LED در انواع مختلفی ساخته می شود و بسته به نوع  استفاده آنها ساختارشان فرق میکند. همان طور که می دانید این قطعه دو پایه دارد که آنها را به نام های آند و کاتد نامگذاری کرده اند.
برای  روشن شدن کردن  LED به پایه آند 5+و به کاتد آن 0  یا همان زمین را اعمال می کنیم.

» درمثال ذکر شده در انتهای جزوه عملکرد و برنامه نویسی یک تابلوروان 8×8 به طور کامل شرح داده شده است وبرنامه نویسی آن توسط دو نرم افزار  FRANKLIN و PROTEUS انجام شده است.

»» میکروکنترلر

میکرو در حقیقت یک کامپیوتر تک تراشه ارزانقیمت است. تک تراشه به این معناست که تمامی اجزا کامپیوتر از جمله حافظه ، درگاههای ورودی / خروجی ، واحد پردازشگر مرکزی و سایر ملزومات آن درون یک تراشه کوچک جای گرفته اند.

میکرو-کنترلر-تابلو-روان

میکروکنترلر تابلو روان

ایده اصلی فشرده سازی کاهش حجم و هزینه و همچنین سهولت قرار گرفتن در مدارات بزرگ است.

»» مهمترین مشخصات میکروکنترلر

مهمترین ویژگیهای میکروکنترلرهای مذکور به صورت زیر است:

1- کارایی بالا و توان مصرفی کم

2- 32رجیستر (ثبات) 8 بیتی

3- 32کیلو بایت حافظه FLASH داخلی قابل برنامه ریزی با قابلیت ده هزار بار نوشتن و پاک کردن

4- 2 کیلو بایت حافظه داخلی SRAM

5- دوتایمر/شمارنده هشت بیتی

6- چهارکانال PWM

7- هشت کانال مبدل A/D ده بیتی

8- یک مقایسه کننده آنالوگ داخلی

9-ارتباط سریال برای برنامه ریزی: ISP

10- USART سریال قابل برنامه ریزی

11- دارای شش حالت SLEEP

12- منابع وقفه داخلی و خارجی

13- اسیلاتور داخلی RC

14- کار با ولتاژ 4.5 تا 5.5

15- فرکانس کاری 0 تا 16 مگاهرتز .

✔ اجزای داخلی میکروکنترلر

واحد پردازشگر مرکزی:

 این واحد قلب میکرو است و نقش پردازش دستورالعملها را بر عهده دارد.

حافظه:

انواع حافظه های موجود در میکرو شامل FLASH- RAM- EEPROM و رجیسترها میباشد.

 حافظه FLASH

این نوع حافظه برای ذخیره برنامه اجرایی میکرو مورد استفاده دارد. این حافظه قابلیت هزاران بار پاک شدن و مجددا برنامه ریزی شدن را دارند.این بدان معناست که شما بارها و بارها میتوانید برنامه میکرو را تغییر دهید.

 حافظه  RAM

این حافظه برای ذخیره داده هاست. متغیر هایی که در طول برنامه تعریف میشوند در آن جای دارند. این نوع حافظه فرار بوده و با قطع برق تمامی اطلاعات آن پاک میشوند.

حافظه EEPROM

این حافظه برای ذخیره برخی مقادیر برنامه که پس از قطع برق نیز باقی بمانند استفاده میشود.

 رجیسترها :

رجیسترها حافظه های کوچکی هستند که درون خود پردازنده پیاده سازی شده اند.از آنها برای ذخیره سازی موقت داده ها و همچنین ذخیره برخی داده های کنترلی  استفاده میشود.

واحد ورودی – خروجی Input- Output :

این واحد واسط ارتباط میکرو با محیط اطراف است. تعداد پایه های ورودی – خروجی می تواند از 3 تا 90 پایه باشد. با برنامه ریزی های خاص میتوان از هر یک از پایه ها بصورت ورودی یا خروجی استفاده کرد. علاوه براین برخی میکرو ها قابلیت ورودی آنالوگ را دارا میباشند که برای اندازه گیری مقادیر آنالوگ حاصل از حسگر ها مورد استفاده دارد.

 اسیلاتور:

اصولا هر پردازنده ای برای فعالیت و همزمانی میان اجزا خود به یک عامل هماهنگ کننده نیاز دارد.در میکرو ها این عامل یک موج مربعی است که پالس ساعت نامیده میشودکه نقش هماهنگی میان تمام اجزا و تعیین سرعت پردازش را دارد.اغلب میکرو ها امروزه یک اسیلاتور داخلی برای تولید پالس دارند و همچنین قابلیت اتصال به یک اسیلاتور خارجی را دارا میباشند.

 تایمر- شمارنده:

میکرو ها دارای تایمر های 8 و 16 بیتی هستند که  به ترتیب میتوانند تا 255 و 65535 بشمارند. علاوه برا ین تایمر ها میتوانند به عنوان شمارنده پیکر بندی شوند و برای شمارش دفعات وقوع یک پدیده خاص بکار روند.

پایه ها ومدارداخلی8051

پایه­ های میکروکنترلر 8051 در شکل زیر نشان داده شده­ اند.

LED

همانگونه که درشکل بالا مشاهده می کنید یک میکروی 40 پایه است که از نظر ساختار میکرو با اکثر میکروهای سری 8051 که 40پایه دارند ساختمان مشابهی دارد.

پورت صفرویک ودو و سه 32 پایه از میکروی 40 پایه را تشکیل میدهند. پورت صفر که اصطلاحا درین باز گفته میشود اگر بخواهیم از آن به عنوان ورودی-خروجی استفاده کنیم باید از مقاومتهای بالاکش استفاده کنیم.

پورت های یک و دو وسه در حالت عادی میتوانند به عنوان ورودی و خروجی قرار گیرند.

 »تغذیه آی سی که باید به ولتاز 5+ وصل شود به دو صورت انجام میشود:

1- اگر تغذیه 8051 را بخواهید با منبع DC انجام  دهیم از یک آی سی رگولاتور استفاده میکنیم.به عنوان مثال رگولاتور 7805 ولتاز 9ولت DC را به 5ولت تبدیل میکند.

2- اگر تغذیه با منبع ACانجام شود در ابتدا با استفاده از یک ترانسفورماتور ولتاز برق شهر را به یک سطح پایین تر میرسانیم وسپس با استفاده از مبدل یکسوساز دیودی پل ACبهDC تبدیل میشود وسپس با استفاده از یک آی سی رگولاتور سطح ولتاز 5ولت تولید میشود.

GND:باید به صفر ولت یا زمین مدار وصل شود.

RST:این پایه که برای ریست کردن وراه اندازی مجدد میکرو است که باید به صفر متصل باشد مگر زمانی که میخواهیم میکرو را ریست کنیم.این پایه باعث میشود میکرو برنامه خود را از خط اول اجرا کند.

  XTAL1 ,2 که باید به کریستال متصل شوند. کریستال قطعه ای است که برای تولیدک لاک مورد نیاز برای میکرو به کار میرود. باید دو سر آنرا با دو خازن 33پیکوفاراد به زمین متصل کرد. کریستال میتواند فرکانسهای متفاوتی ایجاد کند که معمولا برای میکروکنترلر 8051 از کریستال با فرکانس 11مگاهرتز استفاده میشود توجه شود که میکرو برای انجام هر دستور یک  زمانی  نیاز دارد که این زمان برای هر دستور ممکن است یک یا دو یاحتی سه سیکل باشد.

✔ منطق جاروب وجدول گلایف :

   در ساخت نمایشگر های تبلیغاتی با توجه به موارد استفاده و مکانی که باید نصب شوند نوع نمایشگر متفاوت است. یعنی تعداد led های استفاده شده، رنگ و نوع آنها و حتی فاصله بین آنها در نمایشگر، فرق میکند به عنوان مثال، برای نمایش ساعت در اتوبوس­ها از یک نمایشگر 8×24 با led  های مات استفاده میشود؛ در حالی که برای تبلیغات یک مغازه، یک نمایشگر 200×32با LED های پور نور (high light/bright) مورد استفاده قرار میگیرد.مهمترین در ساخت نمایشگر ها یا تابلو های تبلیغاتی مذکور این است که هر LED در بدنه نمایشگر باید قابل کنترل باشد. به عبارت دیگر بتوان هر LED را در هر لحظه خاموش یا روشن کرد. شاید اولین راه حلی که به ذهن میرسد،این باشد که برای هر led بک پایه از میکرو را در نظر بگیریم تا بتوانیم در هر لحظه آن را خاموش یا روشن کنیم، ولی بلافاصله متوجه می شویم که این کار عملی نیست، زیرا به عنوان مثال برای ساخت یک نمایشگر 32×8، به 256 عدد led  و به دنبال آن به همین پایانه قابل کنترل توسط میکرو کنترلر نیاز داریم در مورد نمایشگر های بزرگتر، ممکن است تعداد LED ها به چندین هزار عدد هم برسد.

   تکنیک جاروب (Scan) :

   برای حل این مشکل، راه حل بسیار کار آمد تر و کم هزینه تری نیز هم وجود دارد. این روش از ضعف چشم انسان در دنبال کردن پدیده های سریع استفاده مکند. ساختار چشم انسان به گونه ای است که اگر پدیده ای در حدود 40 بار (یا بیشتر)در ثانیه تکرار شود، دیگر قادر به تشخیص نوسان آن نیست ؛ بنابراین از دید انسان، نور چراغی که با فرکانس بیش از 40 HZ روشن و خاموش میشود، بدون لرزش و ثابت به نظر میرسد.

به این ترتیب اگر ما یک LED  را که در بدنه نمایشگر به کار رفته است، در هر ثانیه 50 بار روشن و خاموش کنیم، از دید ناظر، روشن به نظر میرسد. بنا به خاصیت گفته شده، ساختار ماتریسی شکل روبرو برای این نمایشگر پیشنهاد می شود.

ساخت-تابلو-روان

»» بلوک دیاگرام تابلو روان برای پردازنده ما در این کد این برنامه از منطق جاروب استفاده کرده ایم که خود این منطق به دو قسمت تقسیم می شود :

1) جاروب سطری

2)جاروب ستونی

   همان طور که ملاحظه می کنید در هر سطر آند ودر هر ستون کاتد همه LED  ها به هم وصل شده اند در نتیجه برای روشن کردن یک LED  در چنین ماتریسی باید سطر مربوط را یک و ستون مربوط را صفر کنیم. در جاروب سطرها شماال ای دی های موجود در سطر اول را روشن میکنید، سپس ال ای دی های سطر دوم و… تا به سطر آخر برسیم. دوباره همین کار را دوباره انجام میدهیم. در جاروب ستون‌ها شما ال ای دی های موجود در ستون اول را روشن میکنید، سپس ال ای دی های ستون دوم و…
تا به ستون آخر برسیم.

دوباره همین کار را دوباره انجام می دهیم. به یکبار جاروب کامل (خواه سطرها و خواه ستون‌ها) تازه سازی می گویند. به عنوان مثال برای روشن کردن LED  متصل به سطر یک و ستون 3 باید سطر یک را به ولتاژ و ستون 3 را به زمین وصل کنیم. البته میدانیم که نباید LED ها را مستقیما بین ولتاژ و زمین قرار دهیم ؛ بلکه باید با توجه به ولتاژ مصرفی، از یک مقاومت محدود کننده که ما در این پروژه از مقاومت  110K استفاده نمودیم. مقاومت باید طوری انتخاب شود که بسته به نوع LED ، جریانی بین 5 تا 50MA  از آن عبور کند. توجه داشته باشین که جاروب کردن علاوه بر کاهش سیم بندی و کم شدن پیچیدگی  آن میشود، باعث خواهد شد که شما در هر لحظه تعداد کمتری از  ال ای دی های تابلو را روشن کنید و در نتیجه میزان مصرف جریان الکتریکی تابلو روان به میزان قابل توجه‌ای کاهش پیدا خواهد نمود.

جدول گلایف

جدول گلایف

جدول-گلایف برای کاراکتر A و صورتک خندان

 

همانطور که مشاهده می کنید در تصویر فوق نمونه ای از جدول گلایف را برای حرف (A) و صورتک خندان ترسیم کردم و در ستون سمت چپ هر تصویر کد هگزمربوط به هر سطر را درج گردیده است. که با فرض این بوده که پهنای هر کاراکتر هشت پیکسل بوده و به ازای هر پیکسل فعال بیت مرتبط با آن یک در نظر گرفته شده. در نتیجه در دو مثال فوق که ارتفاع هر کاراکتر 12 سطر است، برای ذخیره اطلاعات هر کاراکتر به 12 بایت نیاز داریم.  جهت نمایش مناسب تصاویر متحرک باید حداقل 24 تصویر در ثانیه نمایش داده شود. حال فرض کنید شما یک تابلو با 32 سطر می‌خواهید طراحی کنید و از جاروب سطری هم استفاده می‌کنید در این حالت زمان نمایش هر فریم تصویر برابر با 41.6 میلی ثانیه خواهد بود و در هر فریم 32 سطر جهت جاروب داریم پس زمان روشن بودن هر سطر برابر با 1.3 میلی ثانیه خواهد بود.

   خوب شما مدار را طراحی و میسازید اما در پایان متوجه میشوید که نور ال ای دی ها بسیار کم تر از حالت معمولی است و حسابی متعجب خواهید شد که چرا با وجود استفاده ازال ای دی های مرغوب نور تابلو روان تا این حد کم است؟!

» نکته اینجاست که شما هر ال ای دی را فقط به مدت 1.3 میلی ثانیه روشن نگاه میدارید و سپس به مدت 31 برابر این مدت خاموش نگاه میدارید( به خاطر جاروب 31 سطر بعدی ) یعنی 1.3 میلی ثانیه روشن و  40.3 میلی ثانیه خاموش است. ودر واقع اثر نور ال ای دی در چشم به میزان قابل توجه‌ای کاهش می‌یابد.

ساخت-تابلو-روان

ساخت-تابلو-روان

» مدار عملی تابلوروان 8×8 بامیکروکنترلر 8051

در این مثال که یک تابلوی کوچک 8×8 می باشد را شرح می دهیم سخت افزار این مدار متشکل از یک تابلوی 8×8 است که از 64 دیود نوری تشکیل شده است.در این مدار از 2 بافر 74245 برای تقویت جریان پورت ها استفاده شده است.پورت یک به ستون های تابلو وپورت دو به سطرهای تابلو متصل است.

ساخت-تابلو-روان

تابلو روان پلاسما

تابلو روان پلاسما

✔ شماتیک مدار تابلو روان

»مدار شامل یک ماتریس 8×8 می باشد که از 64 دیود نوری تشکیل شده است  آند این دیودها به صورت ستونی و کاتد آنها نیز به صورت سطری به هم متصل شده است آی سی به کار برده شده در مدار 8051 است و خروجی های استفاده شده از  این ای سی پورت های 1و2 می باشد ، که پورت 1 به ستون های ای سی متصل شده و پورت 2 ای سی به سطرهای ماتریس متصل شده است.در اینجا باید توجه کرد که پورت 1 با یک و پورت 2 با صفر فعال می شود.

 

 » ساختار سخت افزاری تابلوروان :

 یک برنامه نمونه:

در اینجا نوشتن برنامه ای مورد نظر است که کلمه ای را از چپ به راست شیفت دهد :

 برنامه طوری نوشته شده است که در هر چند میلی ثانیه (خطای چشم) یک سطر و چند ستون روشن و خاموش می شوند ولی به دلیل سرعت بالا ما قادر به تشخیص آن نیستیم.

1- ابتدا از اولین ستون سمت چپ برنامه شروع به حرکت می نماید، پس اولین ستون نوشته میشود.

2- سپس با تاخیری که برای آن طراحی شده است همان برنامه را برای ستون دوم می نویسیم و برای ستون اول یک برنامه جدید می نویسیم و سپس یک تاخیر دیگر..

3- در مرحله سوم برنامه که برای ستون دوم بود را به ستون سوم انتقال داده و تاخیر، و بعد برنامه ای که برای ستون اول بود را به ستون دوم انتقال داده و تاخیر و بعد برنامه جدید را برای ستون اول می نویسیم.

به همین ترتیب این کار را انجام می دهیم تا  هشت سطر ما پر شود و در این مرحله برای حرکت دادن به سمت راست باید برنامه ستون اول را پاک کرده و برنامه ستون دوم را به جای ستون اول که آخرین ستون سمت راست بوده انتقال داد تا زمانیکه یک ستون سمت چپ خالی شود و ما بتوانیم ستون بعدی را طراحی نماییم .

به همین روال برای ستون های بعد نیز این کار را انجام می دهیم تا جایی که آخرین ستون از برنامه که طراحی شده است به اولین ستون سمت راست برسد و بعد با فرمان پرش به خط اول برنامه تمامی این مراحل از ابتدا شروع میشود و ما میتوانیم یک نوشته متحرک که از سمت چپ شروع به حرکت می نماید را در ماتریس مشاهده نمایم .

به همین سادگی!..

✔ قطعه ای از نمونه برنامه تابلو روان (زبان برنامه نویسی اسمبلی Assembly) :

Org 00h

BACK:MOV P1,#10000000B

MOV P2,#11100011B

ACALL DELAY1

MOV P1,#01000000B

MOV P2,#11100011B

ACALL DELAY1

MOV P1,#10000000B

MOV P2,#11111001B

ACALL DELAY1

MOV P1,#00100000B

MOV P2,#11100011B

ACALL DELAY1

MOV P1,#01000000B

MOV P2,#11111001B

ACALL DELAY1

MOV P1,#10000000B

MOV P2,#11111001B

و…

 

طریقه برنامه نویسی به روش دیگر :

  » در این روش سخت افزاری مدار مانند حالت قبل است، برای نوشتن برنامه ابتدا از ستون سمت چی یکی یکی ستونها را فعال می نمایم در واقع برای هر حرف یا کلمه 8 ستون و 8 سطر برنامه می نویسیم و در وسط هر سطر و هر ستون یک تاخیر زمانی بر حسب میکرو ثانیه (خطای چشم) تعریف می نماییم و در انتهای برنامه حرف اول یک تاخیر زمانی دیگر در حد میلی ثانیه تعریف میکنیم که این تاخیر واسطه بین دو حرف میباشد برای نوشتن حرف بعدی در ابتدا حرف قبلی را یک ستون به سمت چپ شیفت داده و برنامه قبلی را نوشته و در ادامه حرف بعدی را نیز به آن اضافه می نمایم و به همین ترتیب ادمه می دهیم تا آخر.. زمانی که برنامه تمام شد قبل از تاخیر زمانی عمل پرش به ابتدای برنامه را نوشته تا دوباره برنامه تکرار شود.

✔ نرم افزار پروتئوس یک برنامه برای شبیه سازی مدارات آنالوگ و دیجیتال می باشد و شاید به جرات بتوان گفت این برنامه قویترین برنامه در زمینه ی الکترونیک دیجیتال می باشد.

به هر حال تجربه نشان داده است برای بستن مداری با میکروکنترلر ابتدا باید آن را امتحان نمود و در صورتی که جواب صحیح بود به سراغ مدار عملی برویم.

✔ نرم افزار فرانکلین نیز یک کامپایلر و اسمبلر بسیار خوب برای سری 8051 می باشد این نرم افزار با دقت خوبی در هنگام برنامه نویسی به گرفتن ایرادات برنامه و شبیه سازی خط به خط و کلی برنامه کمک می کند.

 »» از دیگر قابلیت های این مدار توانایی افزودن تعداد ستون های بیشتر است. همانطور که گفتیم، یکی از مزایای به کار رفته در طراحی این تابلو روان، Modular ماژولار بودن آن است، یعنی قابلیت آن را دارد که به آسانی مقیاسش افزایش یابد. این مدار قابلیت کاربرد در اماکن تجاری و فرودگاه ها و غیره را نیز دارد. ضمن اینکه سبب سهولت و راحتی کاربران در محل کاربرد می باشد.

روش ساخت تابلو روان

 

✔ تابلو نامور فروشنده و سازنده انواع تابلو روان (تــابــلو  L E D ) با ضمانت کیفیت و دوام

02144863477

 

 

 

 

 

استعلام قیمت ساخت تابلو روان led

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

…………………………………………………………………………..

مطالعه این مطالب به شما پیشنهاد می شود :
ساخت تابلو کامپوزیت و اجرای نمای کامپوزیت ساختمان
ساخت تابلو فلکس (تابلو فلکسی)
ساخت تابلو حروف برجسته چلنیوم و حروف برجسته پلاستیک و فلزی
ساخت تابلو روان LED
ترمو وود Thermowood

پست ناوبری

error: Content is protected !..