Составление структурной схемы проектируемого цифрового устройства.
Мой проект будет представлять собой поздравление женского коллектива предприятия с международным женским днем – 8 марта. Проект будет состоять из программируемого микроконтроллера и двух светодиодных колец, состоящих из цветных светодиодов. Расположены кольца будут в форме цифры восемь. Проект будет получать питание и программироваться непосредственно от персонального компьютера по USB порту. Микроконтроллер будет повторять код, заложенный в нее, пока не отключится питание. В зависимости от количества повторов цикла (времени) – будет меняться режим работы светодиодов. Всего будет 4 режима работы светодиодов – Бегающая точка, бегающая полоса, случайные вспышки, и разноцветная радуга.
| Персональный компьютер |
| Программирование и управление |
| Микроконтроллер |
| Управление и питание |
| Светодиодный круг 1 |
| Светодиодный круг 2 |
| Управление |
| Питание |
Рис 1. Структурная схема проектируемого цифрового устройства
Разработка принципиальной схемы проектируемого цифрового устройства
| Рис 2. Печатная плата в программе KiCad |
На рисунке 1 представлена печатная плата светодиодного кольца в выполненная в программе KiCad. На ней располагаются посадочные места для 8 светодиодов и 8 конденсаторов.
| Рис 3. Схема подключения нескольких диодов с конденсаторами |
На рисунке 2 представлена схема подключения нескольких диодом с параллельно подключенным питанием и последовательно подключенным управлением.
|
|
|
Составление перечня элементов с указанием основных параметров и характеристик.
Выбор элементной базы проектируемого устройства.
1. Основным устройством моего проекта будет является микроконтроллер Arduino UNO, так как это самый распространенный и недорогой контроллер на данный момент, с помощью которого можно программировать работу светодиодных колец. Питание и управление светодиодными кольцами будет осуществляется с помощью их подключения в специальные пины микроконтроллера, одни из которых будут использоваться для подачи питания внешним устройствам, а другие отвечать за передачу или прием команд и данных в аналоговом или цифровом виде. Так же некоторые пины поддерживают широкую импульсную модуляцию (ШИМ).
Arduino Uno состоит из микроконтроллера, который выполняет обработку, прием и передачу информации. В качестве ОЗУ (энергозависимой памяти) используется память типа “SRAM”, в которой хранятся данные необходимые для работы контроллера. Для хранения пользовательских настроек используется энергонезависимая ПЗУ “EEPROM”. А для хранения пользовательского кода и команд используется энергонезависимая ПЗУ Flash-память. Так же Arduino UNO имеет:
|
|
|
- USB порт для программирования, питания и обмена данными с ПК;
- порт для внешнего источника питания;
- порт ICSP для внутрисхемного программирования (установленных на плате компонентов) в обход загрузчика;
- 13 цифровых пинов;
- 5 аналоговых пинов;
- пин для внешнего питания;
- пин вывода 5v;
- пин вывода 3.3v;
- пин для сброса;
- пин для вывода рабочего напряжения Arduino;
- пины земли;
- резервные пины;
- пин – источник опорного напряжения для аналоговых входов (относительно которого происходят аналоговые измерения);
- кнопку сброса,
- микроконтроллер ATMega16 позволяющий определять Arduino как виртуальный COM-порт (порт с последовательной передачей данных по 1 биту);
- микроконтроллер ATMega328 в который происходит запись прошивки;
- кварцевый резонатор 16МГц для внешнего тактирования, который может использоваться, например, для связи с компьютером;
- линейный стабилизатор 5В 1А.
2. В качестве RGB светодиодов будут применяться восемь SMD 5050 со встроенным ШИМ контроллером WS2812B, данные светодиоды были выбраны так как имеют встроенный контроллер, возможность подачи света разных цветов, низкий уровень теплопередачи, энергосбережение и возможность работ при минусовых температурах. Контроллер получает последовательно 24 импульса, кодирующие три 8-битных значения яркости, получив свои значения, контроллер зажигает светодиод заданным цветом, а все последующие импульсы передаёт на выход DOUT. Таким образом, можно соединить несколько светодиодов, и управлять 24-битным цветом каждого в отдельности всего по одному проводу.
|
|
|
3. Для помехоустойчивости, перед светодиодами будет установлен конденсатор емкостью 0.1мкФ и с рабочим напряжение 50В, так как данный конденсатор использовался в паре с данными светодиодами в похожих проектах, продаваемых в магазинах. Поэтому был использован и для моего проекта.
4. Печатная плата будет проектироваться в программной среде KiCad, на которой питание к каждому из восьми светодиодов будет поступать параллельно, а управление светодиодами будет осуществляться последовательно. А перед каждым диодом будет стоять сглаживающий конденсатор. Печатные платы с подобным расположением элементов и работой используются в уже готовых светодиодных кольцах, которые выпускают заводы - производители, поэтому данная печатная плата является оптимальным вариантом для моего проекта.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 31; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!