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

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].

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.