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 Matriz de leds de 7x30, para exhibir mensajes con corrimiento dinámico de columnas, con aplicación de reloj digital, diseñado con el microcontrolador 16F88, programado en ANSI C.

Desarrollo del hardware: Moisés Rafael Gutiérrez Damián. Programación del 16F88 en ANSI C: jb

 

Videos y vínculos adicionales del proyecto:

MON AMI Plus, con gabinete de lámina

 Tarjeta MON AMI matriz de leds de 7x30

Video 1: tarjeta electrónica MON AMI

Video 2: manejo del software MON AMI

 

DESCRIPCIÓN GENERAL:

Se describe la implementación de un pequeño panel cuyo diseño electrónico está basado en el microcontrolador 16F88, el cual opera 6 módulos de matriz de leds de 7x5 (ánodo a renglón) con la siguiente especificación:

Módulo matriz de leds rojos de 7x5, ánodo a renglón SZ411257

El circuito se maneja como una matriz de 30 columnas, cada una de 7 leds, para un total de 210 leds en el panel. El display incluye un puerto serial RS232 para su acceso remoto desde una computadora PC ó Laptop.

La empresa cuenta con un producto a la venta basados en este diseño.

Se desarrollaron aplicaciones para escribir mensajes fijos de 5 caracteres ó bien mensajes de hasta de  250 caracteres, con corrimiento dinámico de columnas.

Se incluye también una aplicación de reloj digital de 24 horas, con posibilidad de actualizar la hora a control remoto. El 16F88 se programó en lenguaje ANSI C, empleando la herramienta de desarrollo MPLAB IDE v8.50.

Con el objeto de simplificar el hardware, el diseño electrónico del módulo se basa en la técnica de multiplexaje en el tiempo. Más abajo se describe con detalle su principio de operación.

El panel de matriz de leds 7x30 es útil como display de mensajes ó banner publicitario, ya que es posible almacenar en la memoria FLASH del 16F88, textos hasta de 250 caracteres, los cuales son mostrados en modo de corrimiento ó “scrolling”, moviendo las columnas en forma dinámica, secuencial, de derecha a izquierda.

Se puede utilizar el panel en forma autónoma, es decir, una vez grabado el mensaje, exhibirlo conectado solamente a su eliminador de baterías, o bien, controlar en tiempo real remotamente el dispositivo por cable serial desde una distancia de hasta 30 metros y por medio de una computadora PC ó Laptop.

Su rango de visibilidad alcanza hasta unos 8 metros, en interiores y dependiendo de las condiciones de iluminación en el lugar en donde se instale. El consumo de módulo es mínimo: solamente 1 watt.

 

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO:

Con referencia en el diagrama de bloques mostrado, para el control de los 210 leds en el panel se utilizan 10 señales de salida del microcontrolador 16F88: 7 para activar cada uno de los renglones del display y 3 para controlar la activación de las 30 columnas, a través de 4 registros de corrimiento 74HC164. Los 4 registros de corrimiento están conectados en cascada de tal forma que pueden verse como un sólo registro de corrimiento de 30 bits.

Adicionalmente, se emplean las líneas TX y RX del puerto serial del 16F88, para la comunicación con una computadora PC, la carga de los nuevos archivos ejecutables y el control remoto del módulo. La conversión al estándar RS232 se realiza mediante el circuito MAX232.

Multiplexaje de las columnas: para activar el display, se usa el principio de multiplexaje en el tiempo, es decir, se activan los 7 leds de cada columna a la vez, encendiendo el patrón de bits correspondiente a la letra que se desee mostrar, repitiendo el procedimiento en las 30 columnas. El ciclo se realiza a una velocidad mayor a 30 veces por segundo, de tal forma que el ojo humano percibirá un texto fijo en el display.

Las señales de control de los registros de corrimiento son: reset para poner en cero todos los bits. Señal de Dato para ingresar un "1" ó un "0" a la entrada del primer registro y finalmente una señal de pulso que habrá de generar un corrimiento hacia la derecha en los 30 bits. De esta manera, bajo el control del 16F88, se irá activando una a una, cada una de las columnas de la matriz. Cuando se ha terminado de activar la columna 30, se inicia de nuevo con la columna 1. 

 

HARDWARE:

En la foto de abajo se muestra el prototipo ensamblado. Todos los circuitos pueden adquirirse en tiendas ó distribuidores del centro del D.F. El consumo total del circuito mostrando el mensaje es de apenas 1 watt. Se utilizaron 6 módulos de matríz de leds de 7x5, GMM-12057 (ánodo a renglón) ó bien SZ411257, ánodo a renglón . El diagrama electrónico es el siguiente:

DIAGRAMA-ELECTRONICO-MATRIZ-DE-LEDS-7X30.PDF

 

 

FIRMWARE:

Se desarrollaron 3 aplicaciones para el display. En cada una se proporciona el programa fuente, las librerías y sus respectivos archivos ejecutables .HEX: la primera aplicación escribe un mensaje fijo de 5 caracteres. La segunda muestra un mensaje de hasta 250 caracteres con corrimiento dinámico de columnas y la tercera es una aplicación para reloj digital de 24 horas.

Las dos últimas aplicaciones tienen la posibilidad de control remoto por medio de cable serial. Todos los programas fueron desarrollados en ANSI C, utilizando MPLAB IDE v8.50 como herramienta de desarrollo, con el compilador CCS.

Pueden usarse en este diseño ya sea módulos SZ411257 (ánodo a renglón)  ó SZ421257 cátodo a renglón. En ambos casos, debe cargarse en el micro 16F88 el firmware correspondiente. 

En los archivos .ZIP, se incluyen: el archivo fuente, los archivos auxiliares y el archivo ejecutable. Información más detallada sobre cada aplicación se incluye en el archivo fuente respectivo.

Módulos ánodo a renglón COMENTARIOS
MENSAJE-FIJO.ZIP Escribe un mensaje de 5 caracteres, fijo.
MENSAJE-CORRIMIENTO-DINAMICO.ZIP Escribe un mensaje de 250 caracteres, con corrimiento dinámico en las columnas y velocidad variable. El programa permite modificar el texto del mensaje a control remoto, a través del cable serial.
RELOJ-DIGITAL-DE-24-HORAS.ZIP Reloj de tiempo real de alta precisión. Muestra la hora y minutos en el display 7x30 (error máximo de 1 segundo al día). El programa permite actualizar la hora remotamente a través del puerto serial.
Módulos cátodo a renglón COMENTARIOS
MENSAJE FIJO CATODO A RENGLON.zip Escribe un mensaje de 5 caracteres, fijo.
MENSAJE-CORRIMIENTO-DINAMICO-CATODO A RENGLON.zip Escribe un mensaje de 250 caracteres, con corrimiento dinámico en las columnas y velocidad variable. El programa permite modificar el texto del mensaje a control remoto, a través del cable serial.

 

SOFTWARE PC:

La grabación de los archivos ejecutables en el 16F88 se realiza desde la PC ó Laptop, a través de un cable USB-Serial, y utilizando el programa cargador denominado “Tiny”, mediante el cual es posible trasmitir a la memoria FLASH del 16F88 el archivo .HEX y también realizar control remoto por cable serial. Tiny no requiere de instalación y es un software de libre copia y distribución.

Adicionalmente, se incluye un software especial para PC Windows, mediante el cual es posible escribir nuevos mensajes y enviarlos al display. Por favor baje aquí el disco completo con toda la información y el manual del usuario del módulo:

 Bajar el disco CD virtual de la matriz de leds MON AMI 7X30.zip (43 Mb)

Manual del usuario de la tarjeta electrónica display de panel de matriz de leds 7x30.pdf

 

MENSAJE FIJO DE 5 CARACTERES MOSTRADO EN LA MATRIZ DE 7X30