Микроконтроллерное устройство «Бегущая строка с механической разверткой»

Кузнецов П.Ю., студент Уфимского государственного колледжа радиоэлек- троники

Хакимова Г.Г. научный руководитель, преподаватель Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники

Бегущая строка – это отличный рекламный носитель, который виден в любое время суток и при любых погодных условиях.

Области применения бегущих строк:

- в торговых центрах и магазинах для рекламы товаров и информирования покупателей о скидках и акциях;

- в ресторанах и развлекательных центрах для привлечения посетителей;

- в банках и офисах для информирования клиентов;

- на стадионах и в спортзалах для информационной поддержки спортивных соревнований;

- в общественных и административных учреждениях для информирования посетителей;

- на железнодорожных и автовокзалах, в аэропортах для информирования пассажиров;

- в общественном транспорте и такси для информирования пассажиров и рекламы;

- на улицах и площадях городов, в местах отдыха для размещения рекламной и социальной информации.

Одним из преимуществ бегущих строк является быстрое обновление транслируемой информации. Можно загружать любые тексты неограниченное количество раз через специальное программное обеспечение, которое также позволяет задавать различные эффекты, скорость, количество повторений и т.д.

Конструкция «Бегущей строки с механической разверткой» отличается предельной простотой, небольшим количеством элементов. В нем единственная микро­схема — микроконтроллер ATtiny2313, синхронизируемый встроенным тактовым генератором. Устройство можно применить для украшения витрин магазинов, вывесок, аттракционов, встроить в игрушку (например, юлу) — везде, где нужно привлечь внимание зрителей и показать какой-либо текст.

Структурная схема бегущей строки (рисунок 1) состоит из следующих блоков:

А – неподвижный блок, в него входит:

- источник питания 1 – питает электродвигатель;

- электродвигатель – приводит в движение плату с микроконтроллером и светодиодами.

Б – вращающийся блок, в него входит:

- источник питания 2 – питает плату с микроконтроллером и светодиодами;

- переключатель – для включения и выключения подачи электропитания на плату с

микроконтроллером.

- микроконтроллер – управляет работой линейкой светодиодов;

- ограничительные резисторы – предназначены для ограничения силы тока, и для подбора яркости изображения;

- линейка светодиодов – предназначена для световой индикации.

Рисунок 1- Структурная схема микроконтроллерного устройства «бегущая строка с механической разверткой»

Конструкция устройства "Бегущая строка с механической разверткой" показа­на на рис.2. Плату с микроконтроллером и светодиодами приводит в движение электродвигатель. В качестве электродвигателя применен компьютерный вентилятор, с ротора которого удалены лопасти (желательно, чтобы он был бесколлекторным с шариковыми подшипниками вала). Частота вращения вала должна находить­ся в пределах 1000...3000 мин^-1.

Рисунок 2- Конструкция микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с механической разверткой»

Самый трудоемкий элемент конст­рукции — узел подвода питающего на­пряжения к вращающейся плате. Подключаем переключатель с одной стороны к плате с микроконтроллером, с другой к источнику питания. На роторе двигателя за­креплена металлическая пластина, которая соединена с одной стороны с отрезком стальной проволоки, а с другой к ней крепится металлический противовес. Отрезок стальной прово­локи, соединяет детали вращающего­ся узла механически, на нем закреплены провода питания платы с микроконтроллером.

Питание микро­контроллера и светодиодов производится от двух-трех аккумуляторов или гальванических эле­ментов типоразмера AAA, дающих в сумме напряжение 2,7...4,5 В. Их уста­навливают во вращающемся узле на металлическом противовесе.

Первоначальный вариант разрабатываемого устройства, схема которого показана на рис.3, не имел ограничитель­ных резисторов (яркость изображения подбиралась, меняя напряжение пита­ния) и отличался от разрабатываемого в данном дипломном проекте противоположной полярностью подключения светодиодов к выводам микроконтроллера. Последнее приводит к тому, что символы, бывшие в первом ва­рианте светлыми на темном фоне, во вто­ром при работе микроконтроллера по той же программе будут темными на светлом фоне.

Рисунок 3 – Первоначальный вариант принципиальной схемы микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с механической разверткой»

В разрабатываемое устройство добавлены ограничительные резисторы R1-R8. После доработки схема будет выглядеть следующим образом рис.4. В нем единственная микро­схема DD1 — микроконтроллер ATtiny2313, синхронизируемый встроенным тактовым генератором.

Микроконтроллер DD1 работо­способен в указанном на схеме интерва­ле напряжения питания. Светодиоды НВЗВ-448АВСА (HL1-HL8)— синего цвета свече­ния. В зависимо­сти от типа примененных светодиодов и напряжения питания ограничительные резисторы R1—R8

подбираем такими, чтобы ток через светодиоды не превышал допустимого для них и выхо­дов

микроконтроллера значения (обыч­но 20 мА). Напряжение, не долж­но быть меньше необходимых для мик­роконтроллера 2,7 В. Вме­сто резисторов можно установить дополнительные светодиоды, они будут вспыхивать одновременно с основными.

Рисунок 4 – Доработанный вариант принципиальной схемы микроконтроллерного устройства «Бегущая строка с механической разверткой»

Рассмотрим работу разрабатываемого устройства

Программа работы разрабатываемого устройства построена так, что отображаемый текст заносят в память микроконтроллера в виде строки заглавных русских и латинских букв, цифр и знаков препинания в стандартной вось­миразрядной кодировке ASCII. Необходи­мую для изображения того или иного сим­вола последовательность вспышек свето­диодов микроконтроллер формирует самостоятельно. Управление светодио­дами организовано так, что при вращении платы с частотой 20 с^-1 за один ее оборот можно отобразить до 50 символов.

Если загрузить в микроконтроллер программу, коды которой приведены в табл. 1, можно увидеть текст, показанный на рис.5. Чтобы изменить выводимый текст, достаточно ввести новый в строку исходного текста програм­мы, обозначенную меткой Text:, повторить трансляцию и загрузить новый НЕХ-файл в память микроконтроллера. Все изменения и трансляцию производят с помощью среды разработки программ AVR Studio.

Таблица 1 – Программа микроконтроллера

:100000000FED0DBF0FEF07BBF1E0ECEA05D0E39574

:10001000C8950020D9F7F8CFC895FF93EF93102D1E

:100020001F7B103820F41052F0E0EAE603C01058AD

:10003000F1E0EAE0112E110C110C110EE10D05E0BA

:10004000C895009408BA0AD0E3950A95C9F7EF91CC

:10005000FF910024009408BA01D0089531E048ECE3

:100060004A95F1F73A95D9F708950000000000008D

:10007000065F06000302000302247E247E24244A35

:10008000FF522426160834325022555A200000010F

:100090000300001C224100000041221C2A147F148E

:1000A0002A08083E08080000E06000080808080860

:1000B00000006060006030180C063E4141413E0087

:1000C00000427F404661514A442241494936101856

:1000D00014127F27454545383E494949324121118F

:1000E00009073649494936264949493E00006666AE

:1000F00000000066E60008142241001414141414D1

:1001000000412214080201B10906601814127F7F11

:10011000494949307F494949367F01010101C07C85

:10012000427FC07F4949494163143E1463224149DB

:1001300049367F2010087F7F2011087F7F08142216

:1001400041407C02017F7F0608067F7F0808087F08

:100150003E4141413E7F0101017F7F090909063E81

:100160004141412201017F010123444838070E111A

:100170007F110E41320C32417F40407FC00708089A

:10018000087F7F407E407F7F407E40DF017F444488

:10019000787F4428107F7F444444382241492A3ED6

:1001A0007F083E413E462919097F2424C4C8CFCB8D

:1001B000CECCCDDBC920CFD0CEC5CAD220CAD3C7C2

:0B01C000CDC5D6CEC2C020CF20DE2E61

:00000001FF

Рисунок 5 – Отображаемый текст, устройством «Бегущая строка с механической разверткой»

Можно обойтись без повторной трансляции, если вручную откорректиро­вать содержимое буфера программатора непосредственно перед загрузкой про­граммы в микроконтроллер. В табл. 2 показано, как выглядит воспроизводи­мый текст в буфере оболочки программи­рования PonyProg. Соответствующие ему коды условно подчеркнуты, в действительности эти коды не отличаются от остальных. Признаком начала текста служат два под­ряд символа $ (код 0x24). Нужный текст следует вводить непосредственно за ними, его длина может быть произволь­ной, лишь бы он уместился в воспроизво­димом "кольце", но за ним обязательно должны следовать два нулевых кода — признак конца текста.

Таблица 2 – Воспроизводи­мый текст в буфере оболочки программи­рования PonyProg

Разработанное микроконтроллерное устройство «Бегущая строка с механической разверткой», предназначено для светоиндикации текста. Может устанавливаться в общественных местах, на выставках, для привлечения публики.