Брейдо И. В., Сичкаренко А. В., Данибекова Е. Ж., 2014



Дата29.02.2016
өлшемі69.36 Kb.



УДК 681.5

© Брейдо И.В., Сичкаренко А.В., Данибекова Е.Ж., 2014




Разработка средств отображения информации на базе LED-индикаторов


И.В. БРЕЙДО, д.т.н., профессор, зав. кафедрой,
А.В. СИЧКАРЕНКО, ст. преподаватель,
Е.Ж. ДАНИБЕКОВА, магистрант,
Карагандинский государственный технический университет, кафедра АПП



Ключевые слова: светодиодный куб, разработка, программа управления, плата EasyPIC7, блок индикации, алгоритм.


Рассматриваются основные положения магистерской диссертационной работы: цель, идея, защищаемые научные положения, научные результаты, новизна. Описывается получившее широкое распространение применение полупроводниковых индикаторов. Например, использование дискретных светодиодов в рекламе и при наблюдении за параметрами технологического процесса. Приводится описание светодиодного куба как объекта управления. Предложена структура и техническая реализация средства отображения информации на базе LED-куба. Также описываются алгоритм и программа управления светодиодным кубом.
Согласно эмпирическому наблюдению, сделанному в 1975 году Гордоном Муром, которое в современной формулировке предусматривает удвоение количества транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы каждые 24 месяца и которое впоследствии вследствие своей реалистичности стало называться «законом Мура» [1], настоящее развитие электронных кристаллов происходит экспоненциально.

Значительные успехи, достигнутые в области вычислительной техники и разрабатываемых на ее основе цифровых аппаратурных комплексов, стимулировали широкий фронт работ по созданию электронных индикаторных устройств и систем [2].

Высокие технические характеристики полупроводниковых индикаторов обеспечили их успешное внедрение в качестве элементов индикации в аппаратуре, используемой в различных областях народного хозяйства.

Одним из достоинств полупроводниковых индикаторов является возможность бесшовной стыковки благодаря особенностям их конструктивного исполнения в виде унифицированных модулей. Модульная конструкция индикаторов также обеспечивает высокую ремонтопригодность устройств отображения информации.

Следующим немаловажным достоинством полупроводниковых индикаторов является совместимость уровней их управляющих напряжений и потребляемых токов с напряжениями логических уровней и токами микросхемной техники, что позволяет сократить объемы схем управления полупроводниковыми индикаторами, а также повышает их надежность за счет использования элементной базы, выполненной только по полупроводниковой технологии.

Использование дискретных светодиодов наблюдается также и в наружной рекламе: это различные светодиодные матрицы, табло, кубы и т.д. Данный вид рекламы становится очень популярным и, соответственно, экономически привлекательным для рекламодателей.

В рамках диссертационной работы создается светодиодное средство отображения информации, которое в дальнейшем будет использовано для привлечения студентов кафедрой АПП. Светодиодный куб как объект управления представляет большой интерес для специалистов в области автоматизации и управления. При разработке системы управления светодиодным средством отображения информации осуществляется интеграция платы EasyPIC7 в систему управлении. Разработка программного обеспечения на базе MPLAB 8.40 требует знаний в области программирования, а именно, языка низкого уровня ассемблер или компилятора для контроллеров MicroCip на базе языка Си. Следовательно, магистерская работа на тему «Разработка средств отображения информации на базе LED-индикаторов» вполне оправдана.

Целью диссертационной работы является разработка и изготовление средств отображения информации на основе LED-индикаторов, а также разработка и отладка программного обеспечения. Главная идея работы заключается в том, чтобы, используя возможности оборудования кафедры АПП, создать светодиодное средство отображения информации для изучения его функциональных возможностей и дальнейшего использования при отображении параметров технологического процесса.

Научная проблема состоит в поиске оптимальной структуры аппаратной части и программных решений.

Защищаемые научные положения: разработанное средство отображения информации обеспечивает оптимальное применение аппаратной структуры системы его управления в связке с разрабатываемым программным обеспечением.

Научные результаты: разработанное средство отображения информации на базе LED-индикаторов, аппаратная часть системы управления и программное обеспечение.

Научные ценности (новизна) работы: алгоритм преобразования входной информации в виде текста, файлов трехмерных изображений и другого мультимедийного контента в статический или динамический массив данных, обеспечивающий отображение информации с помощью имеющих два состояния LED-индикаторов, расположенных равноудаленно так, что они образуют куб.

Практическая ценность: разработанная система отображения информации на основе LED-индикато­ров позволит изучать функциональные возможности аппаратной части платы EasyPIC7 и производить отладку программного обеспечения для управления светодиодным кубом.

Предлагаемая структура базируется на технических решениях, отработанных при написании дипломного проекта, в качестве которого был изготовлен LED-куб. Структурная схема представлена на рисунке.

Светодиодный куб представляет собой матрицу светодиодов размерностью 8х8х8. В структуру также входит буфер данных и плата управления EasyPIC7. Буфер данных представляет собой совокупность ключей, резисторов и управляющих микросхем. Он соединен с блоком индикации 8 анодами (8 слоев) и 64 катодами, определяющими знакоместо в слое. Буфер данных получает питание от блока питания +5 В. Входящая в буфер данных информация поступает с PORTС платы EasyPIC7. А входной информацией для платы EasyPIC7 является исходный код программы (HEX-код), который загружается с персонального компьютера через USB-порт. Данный код создается в программной среде MPLAB 8.40, затем, используя mikroPROGSuite, HEX-код программы записывается в управляющую плату EasyPIC7.

Существует два основных способа индикации светодиодов: статическая и динамическая индикация. Самый простой вид индикации – статический. При его использовании индикатор постоянно находится в одном из двух состояний – включен или выключен. Достоинства: состояние индикатора не изменится, пока не будет подана новая входная информация; максимальная яркость индикатора. Недостатки: каждый индикатор требует установки резистора. При динамической индикации светодиоды зажигаются по очереди. А за счет инерции глаза кажется, что индикатор горит постоянно. Из ее основных плюсов – требуется гораздо меньше внешних элементов. Основной минус – для нее постоянно требуется внимание процессора.

В рамках созданного дипломного проекта, в программе управления светодиодным кубом использовалась статическая индикация.

Программа управления светодиодным кубом представляет собой определенную последовательность действий. Сначала объемная фигура разбивается на слои и точки (8 слоев и 64 точки), затем создается массив чисел в шестнадцатеричном коде, который определяет данную фигуру. Далее преобразованный массив передается из ПК в EasyPIC7 и после выполнения подпрограммы «Индикация» подсвечивается первый из слоев отображаемой фигуры. Затем повторно выполняется подпрограмма «Индикация» до тех пор, пока не будет передан весь массив чисел, описывающих трехмерную фигуру [3].



Структурная схема светодиодного куба




Для использования динамической индикации необходимо осуществлять переключение между слоями через каждые 5 мс, таким образом создаётся трёхмерная статическая фигура [3].

Разработанный на базе дипломного проекта светодиодный куб позволяет создавать различные световые эффекты, в том числе надписи.

Однако данная размерность куба не позволяет создавать сложные эффекты, объемные и движущиеся надписи. Поэтому было принято решение на базе полученных знаний и опыта создать светодиодное средство отображения информации, удовлетворяющее данным требованиям. Его разработка и изготовление, создание программы управления и являются целью магистерской диссертации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Медведев А.М. Нанотехнологии в электронике // Журнал «Производство электроники». № 3. 2011.

2. Васерин Н.Н, Дадерко Н.К., Прокофьев Г.А. Применение полупроводниковых индикаторов. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. – 168 с.

3. Данибекова Е.Ж., Сичкаренко А.В. Разработка программно-аппаратного комплекса «Светодиодный куб» // Труды международной научно-практической конференции «Наука, образование, производство – ведущие факторы Стратегии «Казахстан – 2050» (Сагиновские чтения №6) 26-27 июня 2014 г. Караганда: Издательство КарГТУ, 2014.


Брейдо И.В., Сичкаренко А.В., Дәнібекова Е.Ж. Ақпаратты LED-индикаторлар базасында бейнелеу құралдарын әзірлеу.

Магистрлік диссертациялық жұмыстың негізгі ережелері қарастырылады: мақсаты, идеясы, қорға­латын ғылыми ережелер, ғылыми нәтижелер, жаңа­лығы. Кеңінен тараған жартылай өткізгіш индика­торларды қолдану сипатталады. Мысалы, дискретті жарық диодтарын жарнамада және технологиялық процесс параметрлерін қадағалау кезінде қолдану. Басқару объектісі ретінде жарық диодты кубтың сипаттамасы беріледі. Ақпаратты LED-куб базасын­да көрсету құралдарының құрылымы мен техникалық жүзеге асырылуы ұсынылады. Сонымен бірге жарық диодты басқару алгоритмі мен программасы сипат­талады.
Breydo I.V., Sichkarenko A.V., Danibekova Ye.Zh. Developing Information Display Facilities Based on LED-Indicators.

There are considered the basic provisions of master's dissertation thesis: the purpose, idea, the protected scientific provisions, scientific results, novelty. The widely adopted use of semiconductor indicators is described. For example, use of discrete light-emitting diodes in advertising and at supervision over parameters of technological process. The description of a LED cube as object of management is provided. The structure and technical realization of means of display of information on the basis of a LED cube is offered. There is also described the algorithm and the program of management of a LED cube.
Сведения об авторАХ:

Брейдо И.В. (см. стр. 44).
Сичкаренко Андрей Владимирович, старший преподаватель кафедры автоматизации производственных процессов КарГТУ. Область научных интересов: разработка средств и систем автоматического управления и контроля технологическими процессами на микропроцессорной базе.
Данибекова Екатерина Жанатовна, выпускница кафедры автоматизации производственных процессов КарГТУ по специальности «Автоматизация и управление», магистрант 1 курса. Область научных интересов: микропроцессорная системотехника.






2/2013






Каталог: sites -> default -> files -> publications
publications -> І бөлім. Кәсіпкерліктің мәні, мазмұны
publications -> Програмаллау технологиясының көмегімен Internet дүкен құру
publications -> Тәуелсіз Қазақстан жағдайындағы Отандық тарих ғылымының методологиялық мәселелері
publications -> Магистр юридических наук Муйденова А. К., магистр юридических наук Э. О. Тойлыбекова
publications -> Қызылорда облысының экологиялық Қолайсыз аймақтарында тұратын халықТЫҢ медициналық-демографиялық жағдайының сипаттамасы
publications -> К. э н. Айдосова Б. Х., Магистр экономических наук Жунусова Э. Ж
publications -> Ибн сина, оның Өмірі, философия мен медицинадағЫ Үлесі
publications -> Қазақстан Республикасы сыртқы саясатының негізі
publications -> Программа аудита денежных средств
publications -> Әож 351. 79: 556. 536. 2 Трансшекаралық суларды қҰҚЫҚТЫҚ реттеу тарихы жайында


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет