Бегущая информационная строка (БИС-1) и другие конструкции.

Бегущая информационная строка БИС-1 представляет собой активный информационный комплекс, способный воспроизводить цифро-буквенные изображения в реальном режиме времени. Для передачи сообщений используется параллельный порт 8-разрядного компьютера.

Распайка разъемов произведена под параллельный порт ввода-вывода данных компьютера «ATARI  130 XE». Конструкция бегущей строки,  первый опыт самостоятельного конструирования ребятами (2 года обучения) цифровой техники. Конструктивно бегущая строка состоит из фиксирующего с помощью триггерных защелок параллельного буферного регистра сдвига К555ИР27. Микросхема К555ИР27 представляет собой 8-разрядный регистр с мощными выходами большой емкостной и низкоомной нагрузкой и может быть использована в качестве магистрального формирователя.

Формирующих  четыре основных строки, выполненных на элементах DD2, DD5, DD8 и DD11.

Рассмотрим принципиальную схему первой (сверху) строки.

Сигнал выборки области памяти D500-D5FF (для компьютера типа ATARI), которая используется в качестве адресуемой при подключении устройств ввода-вывода. С контакта (15), торцевого разъема компьютера, поступает на вход считывания Z микросхемы DD1. Базовый элемент микросхемы –D- триггер,  в нем происходит запись и фиксация  данных на входах D1-D4. Поступающих с разъема (О) компьютера.
 

Рассмотрим 1 строку. При подаче 1(на первый вход D1), параллельного регистра  DD1, информация сдвигается по всей строке, начиная с регистра DD2. Входы DR и DL (DD2) служат для записи последовательной информации и сдвига ее вправо или влево (в оригинальном варианте используется сдвиг вправо). При единице, на управляющем входе S0, и уровне 0, на управляющем входе S1, информация сдвигается вправо на один шаг в регистре DD2. Соответственно, выход микросхемы DD2  (Q7), подключаются к последующему элементу строки DD3 (элемент DR). Выходы Q0-Q7  К155ИР13 подключаются к исполнительной нагрузке (светодиоды, лампы накаливания). Подача уровня 0 на вход R, устанавливает в нулевое состояние все триггеры регистров. То есть, когда пробежало последнее запрограммированное сообщение, в строке остаются символы. Воспользовавшись сбросом, очищаем экран строки.

Управление  состоянием строки, выполним на  встроенном языке BASIC -  компьютера ATARI.

Пример: 10 POKE 54529,0: FOR I=0 TO 100: NEXT I
                20 POKE 54530,255
                30 GOTO 10

Бегущая строка STX-1

Схема бегущей строки STX-1 разрабатывалась с учетом минимальной себестоимости и простоты конструкции. Она обладает следующими возможностями: -программирование нового текстового сообщения через подключаемую АТ-клавиатуру от персонального компьютера;-длина текстового сообщения до 255 символов;-максимальный размер светодиодной матрицы Hobby - до 24х7 Intro - до 56х7 -два типа пропорционального шрифта - обычный и жирный(определяется прошивкой контроллера); -отображаются все символы стандартной кодировки, включая специальные; -регулировка скорости вывода текста; -эффект инверсии текста; -малое энергопотребление (100-200мА, включая светодиодную матрицу) позволяет питать всю схему от малогабаритного батарейного источника питания 5 вольт. Принципиальная схема контроллера бегущей строки представлена на рис.1, схема светодиодной матрицы - на рис.2. В основу принципа работы как и в большинстве подобных конструкций был заложен принцип динамической индикации. Основой всей схемы является микроконтроллер Atmega48 с включенным внутренним тактовым генератором 8МГц. В его обязанности входит опрос внешней клавиатуры, перекодировка информации и осуществление динамической индикации. Воспроизводимый текст хранится в энергонезависимой памяти EEPROM микроконтроллера. Транзисторными ключами VT1-VT7 осуществляется выбор отображаемой светодиодной строки. В этот момент в последовательно соединенные микросхемы сдвиговых регистров 74HC595 загружается информация. По окончании ее загрузки от микроконтроллера поступает импульс разрешения обновления и выходная информация сменяется на новую. Микросхемы 74HC595 отвечают за управление светодиодными столбцами. Они питают светодиоды вытекающим током через токоограничивающие резисторы 330 Ом. Скорость вывода информации определяется состоянием перемычек Jmp1 и Jmp2 в соответствии со следующей таблицей:





Увеличить

Увеличить

Схема была собрана на двух платах. Одна плата контроллера, другая - плата со светодиодами. Разъем клавиатуры Х1 типа «мама» MiniDIN6. Его можно выпаять из системной платы старого компьютера.   Микроконтроллер  Atmega48   подойдет  практически  любой(Апг^а48-20Ри, Atmega48-10 и др.). Транзисторы VT1-VT7 можно использовать любые другие структуры NPN, только чтобы они выдерживали ток всех одновременно включенных светодиодов одной строки.


Значение токоограничивающих резисторов строк следует выбирать исходя из конкретного типа светодиодов. При этом также необходимо руководствоваться тем, что максимально допустимый ток через одну микросхему 74HC595 не должен достигать значения 70мА. Если необходимо получить большой ток питания светодиодов, то можно выходы микросхем сдвиговых регистров подключить к дополнительным транзисторным ключам, через которые питать светодиоды. Иногда требуется сделать светодиодную  матрицу больших размеров. В этом случае светодиоды включаются в группы, а каждая такая группа подключается вместо одного пикселя матрицы. Во время создания платы контроллера не забудьте, что 9-й вывод предыдущей микросхемы 74HC595 соединяется с 14-м выводом следующей микросхемы. Количество микросхем сдвиговых регистров определяется длиной матрицы, но не более чем допускает данная версия. Например, для Hobby - это до 3-х, а для Intro - до 7 микросхем сдвиговых регистров. В непосредственной близости от выводов питания ( выв. 8 и 16) этих микросхем следует установить по одному блокировочному конденсатору 0,1 мкф. Для программирования микроконтроллера доступны два варианта прошивок. Одна прошивка с обычным(тонким) шрифтом, другая с жирным. Файл прошивки с расширением .EEP содержит информацию об отображаемом тексте и прошивается в EEPROM память микроконтроллера.  Файлами с расширением .HEX и .ROM должна быть прошита память БЬА8Н(т.е. одним из этих файлов - либо .HEX, либо .ROM). Прошивка бегущей строки модификации Hobby распространяется бесплатно.



При прошивке микроконтроллера необходимо выставить конфигурационные биты: CKSEL3...0=0010 BODLEVEL2..0=101



Правильно собранная и запрограммированная схема в наладке не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания. После подачи напряжения питания схема ждет 2 секунды. Это время необходимо для самоинициализации клавиатуры(если конечно она подключена). Затем начинается воспроизведение записанного в память текста. Для изменения этого текста подключите клавиатуру к схеме. Во избежание ошибок в работе устройства подключайте клавиатуру до подачи питания на устройство. Все клавиши клавиатуры можно поделить на 3 категории(см. рис.6): 1. Функциональные клавиши: Esc, F1, F12, Bacspace, Enter, Shift, Ctrl. Они управляют режимом работы бегущей строки и отмечены красным. 2.Текстовые клавиши. Ими осуществляется набор текста в режиме редактора, отмечены зеленым. 3.Неактивные клавиши. В этой конструкции не используются.



Чтобы войти в режим редактора текста, нажмите F1. Отображаемая информация на строке исчезнет и схема будет готова к вводу нового текста. Введите новый текст. По мере ввода текста он будет отображаться на строке. Если при вводе была допущена ошибка, то можно воспользоваться клавишей Backspace и стереть неправильно введенные символы. Если повторно нажать F1, то стирается весь текст, набранный в режиме редактора. F12 включает эффект инверсии(выделения) части текста. Повторное нажатие F12 отключает эффект инверсии(клавиша F12 тоже имеет свой символ, отображаемый в режиме редактора, который не виден в обычном режиме воспроизведения). Для переключения между русской и английской раскладками клавиатуры используйте клавишу Ctrl. В режиме русской раскладки будет светиться светодиод HL1. Когда текст полностью набран нажмите Enter , новая информация будет записана в энергонезависимую память контроллера и начнется воспроизведение нового текста сначала.

По материалам laserium.narod.ru
 

еще один вариант

Предлагаемая конструкция "бегущей строки" (БС) предназначена для рекламно-информационных, развлекательных и других подобных целей. Одним из требований, поставленных при ее разработке, была максимальная простота использования: текст сообщения готовится на компьютере, а затем быстро передается для отображения на табло БС.

Внешний вид одного модуля БС {всего их три), содержащего 32 столбца по восемь светодиодов в каждом. В зависимости от влагозащитных свойств корпуса и яркости примененных светодиодов БС можно устанавливать как в помещении, так и вне его, а также в транспортных средствах. Цвет и яркость свечения табло зависят от типа светодиодов. БС может работать от автомобильной аккумуляторной батареи или другого источника постоянного или переменного напряжения 9. .15 В. Потребляемый ток 0.5..3 А в зависимости от среднего тока светодиодов и выводимой надписи. Подготовка и загрузка в БС знакогенератора и выводимого текста производятся с помощью компьютера Разработанная для этого программе Stroka29 работает под управлением операционной системы Windows. О возможностях и особенностях этой программы можно узнать, выбрав в ее главном меню пункт "Справка—>Помощь". БС соединяют с СОМ-портом компьютера кабелем длиной до 100 м с разъемами DB-9M {к БС) и DB-9F (к ком-пькнеру). В кабеле достаточно двух проводов, соединяющих между собой соответственно выводы 3 и 5 разъемов. Можно использовать и стандартный модемный кабель (без перекрестных связей) Обмен информацией односторонний только от компьютера к БС со скоростью 1200 Бод, восемью информационными разрядами без контроля четности и одним стоповым разрядом. Столь низкая скорость передачи выбрана для того чтобы контроллер БС успевал записывать каждый принятый от компьютер? байт в обладающую невысоким быстродействием энергонезависимую память. При первом включении БС память хранящая знакогенератор, заполнена кодами OxFF, что соответствует включению всех светодиодов во всех столбцах. Поэтому все табло светится. Чтобы начать работу, необходимо найти готовый файл знакогенератора или с помощью программы Stroka29 подготовить новый. Эта программа позволяет и переписать коды знакогенератора из файла в энергонезависимую память БС. Для этого достаточно при подключенной к компьютеру БС нажать в окне программы на кнопку "Передать во внешнее устройство". Тем же способом можно в любой момент заменить знакогенератор. В окне программы Stroka29 готовят и подлежащий выводу на табло текст. Эту операцию завершают нажатием на экранную кнопку "Загрузить". О приеме текста свидетельствует специфическое мигание табло. По завершении приема начнется его циклический вывод ча табло. Передаваемый компьютером в БС блок информации всегда начинается последовательностью из 250 кодов 0xFF, за которой следует код типа информации (0xF1 — текст, 0xF8 — знакогенератор). Далее передаются от 1 до 60000 информационных байтов. Передача завершается кодовой последовательностью 0x08, OxFF, 0xF0. OxFF.


Схема БС.

Она состоит из блока управления, трех модулей матрицы по 32x8=256 светодиодов в каждой и трех модулей 32-разрядных сдвиговых регистров. Если в полноразмерном табло на 96x8 светодиодов нет необходимости, число светодиодных матриц и сдвиговых регистров можно уменьшить. С помощью трансформатора Т1 и диодного моста VD1, установленного на теплоотводе с эффективной поверхностью 50 см в квадрате, получают необходимое для питания БС постоянное напряжение 12 В, сглаживающий конденсатор находится внутри блока управления. Сигналами, формируемыми этим блоком, поочередно включаются и выключаются ряды светодиодов. В каждом столбце матрицы катоды восьми светодиодов соединены вместе и через ограничительный резистор подключены к соответствующему выходу сдвигового регистра. Мной были применены светодиоды L-05R2G531CH1-01, однако подойдут и другие. Следует лишь с учетом их максимального допустимого тока подобрать резисторы R1 — R32 (и аналогичные в других модулях светодиодных матриц). При выборе светодиодов необходимо помнить о таком их параметре, как угол обзора. Желательно, чтобы он был не менее 90 град., а корпус светодиода — матовым (диффузным), иначе текст будет трудно прочитать сбоку. Прозрачный корпус и малый угол обзора (15...30 град.) создают впечатление, что символы в строке при перемещении "подпрыгивают". Это результат неточной юстировки кристалла светодиода относительно его линзы на заводе-изготовителе. Сформировав последовательный код, определяющий состояние светодиодов первого ряда, блок управления загружает его, сопровождая импульсами синхронизации, в сдвиговый регистр По окончании загрузки аноды светодиодов первого ряда с помощью расположенного в блоке управления электронною ключа на некоторое время соединяются с источником питания — ряд светится в соответствии с загруженным в регистры кодом. Этот процесс повторяется для каждого ряда. Хотя изображение формируется построчно, при частоте "развертки" около 50 Гц зритель не ощущает мигания. Недостаток состоит лишь в том, что любой светодиод матрицы не может оставаться включенным более 1/8 общего времени, поэтому средняя яркость табло в восемь раз меньше возможной при статическом управлении светодиодами.


Печатная плата матрицы из 32x8 светодиодов. Показана лишь левая (со стороны установки светодиодов) часть платы, правая часть ей зеркально симметрична. Для подключения рядов и столбцов светодиодов к блоку управления и сдвиговому регистру на плате установлены 12 четырехконтактных штыревых разьемов. Кроме того, по периферии платы имеются дублирующие эти разъемы контактные площадки: слева и справа — соединенные с рядами светодиодов. сверху и снизу — с их столбцами. Это дает возможность удобно соединять между собой несколько светодиодных матриц.



Схема блока управления. Его основной элемент — микроконтроллер DD1 (PIC16F628A-I/P), тактовая частота которого задана кварцевым резонатором ZQ1. Емкость конденсаторов С2 и С6 может незначительно отличаться от указанной на схеме. Конфигурэция микроконтроллера выбрана такой, что внешний сигнал начальной установки (MCLR) ему не требуется. При включении питания она производится внутренними средствами микроконтроллера, а сторожевой таймер (WDT) перезапускает программу в случае "зависания". В памяти микроконтроллера организован образ табло — массив из 96 восьмиразрядных ячеек памяти (это максимальное число светодиодных столбцов). Начиная вывод очередного кадра информации, программа устанавливает высокий логический уровень на входе Е (выводе 6) демультиплексора DD2, закрывая таким образом транзисторы VT1 —VT8 и гася все табло. Далее она извлекает из первого байта образа табло нулевой (младший) разряд, выдает его значение на линию порта RB0 и формирует синхронизирующий импульс на линии порта RB3. Эта операция повторяется с нулевыми разрядами всех 96 байтов образа табло. Затем на выходах RAO—RA2 формируется код, соответствующий соединению входа IN микросхемы DD2 с выходом 5. При установке низкого уровня на ее входе 6 уровень напряжения на выходе 5 станет высоким, что откроет соответствующий составной транзистор в микросхеме DD3 и полевой транзистор VT1. Этим будет подано напряжение питания на аноды первого ряда светодиодов. После необходимой выдержки операция повторяется с первыми разрядами байтов образа табло и вторым рядом его светодиодов, а затем с остальными разрядами (до старшего седьмого) и рядами (до восьмого). Завершив вывод всего кадра, программа сдвигает образ памяти на один байт, а на освободившееся место записывает информацию о состоянии светодиодов столбца, который должен появиться в правой части табло в следующем кадре. Она будет взята из массива знакогенератора. Исходными данными послужат код выводимого символа и номер очередного столбца его изображения. Этот номер с каждым кадром программа увеличивает на единицу. Достигнув последнего столбца изображения символа, счетчик столбцов обнуляется. Начинается вывод следующего символа сообщения.
Описанную процедуру программа повторяет, пока не будет достигнут конец загруженной из компьютера текстовой строки. После этого ее вывод начинается с начала. Формирователь на оптроне U1 преобразует уровни сигналов СОМ-порта, поступающих из компьютера через разъем XS1, в ТТЛ-уровни, необходимые для микроконтроллера. Если нет необходимости в гальванической развязке БС и компьютера, от оптрона можно отказаться, заменив его фототранзистор обычным транзистором (например, серии КТ315). В этом случае контакт 5 разъема XS1 соединяют с эмиттером транзистора, а контакт 3 через резистор R1 — с его базой. Этот резистор заменяют другим сопротивлением до 30 кОм. Микросхема энергонезависимой памяти DS1 связана с микроконтроллером по интерфейсу IС. Микросхему АТ24С512 информационной емкостью 64 Кбайт можно заменить на АТ24С64 в восемь раз меньшей емкости. Поскольку в этом случае максимальная длина выводимой строки уменьшится до 6140 символов, при ее загрузке с помощью программы Stroka29 необходимо в меню "Опции" отметить соответствующий пункт. По командам микроконтроллера селектор-мультиплексор DD2 (микросхема К561КП2, которую можно заменить на CD4051) и набор транзисторных переключателей с открытым коллектором DD3 (TD62083 или ULN2803AP) формируют на затворах полевых транзисторов VT1—VT8 импульсы, поочередно открывающие эти транзисторы и включающие таким образом ряды светодиодов на табло.



С помощью стабилизатора DA1 получают напряжение 5 В для питания микросхем не только блока управления, но и сдвиговых регистров. Микросхемы К561ИР2 в модуле регистров можно заменить на CD4015, а TD62083. как и в блоке управления, на ULN2803AP В крайнем случае вместо микросхем TD62083 подойдут и ULN2004, но их потребуется больше, так как содержат они не по восемь, а только по семь транзисторных переключателей в корпусе.


 

Чертежи печатных плат блока управления и сдвигового регистра. Их крепят на стойках к платам светодиодных матриц со стороны, противоположной светодиодам. Табло можно поместить в корпус, изготовленный из отрезка проката профиля ALU-BOX-бОТа из алюминиевого сплава, с прозрачной передней панелью, выполненной из красного органического стекла толщиной 3 мм. Сзади корпус можно закрыть пластиной из листового вспененного поливинилхлорида такой же толщины.
 

Материалы к статье

А. БОГДАНОВ, г. Краснодар