Persembahan Terang: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Di rumah kami mempunyai dua hadiah yang diterangi yang digunakan dalam tempoh Krismas. Ini adalah hadiah yang diterangi sederhana menggunakan LED warna merah-hijau 2 warna yang secara rawak menukar warna yang memudar dan pudar. Peranti ini dikuasakan oleh sel butang 3 Volt. Yang terakhir adalah alasan untuk projek ini kerana bateri habis dengan cepat apabila hadiah dihidupkan untuk waktu yang lebih lama.

Untuk mengelakkan penggunaan sejumlah besar bateri sel butang, saya merancang versi saya sendiri menggunakan tiga bateri AAA yang boleh dicas semula. Versi ini menggunakan LED RGB sehingga warna biru juga mungkin tetapi itu bukan sebahagian daripada reka bentuk asalnya. Versi saya mempunyai fungsi berikut:

• Control 2 menghadirkan pada masa yang sama menggunakan satu mikrokontroler PIC12F617. Perisian mikrokontroler ditulis dalam bahasa pengaturcaraan JAL.
• Hidupkan dan matikan hadiah menggunakan butang tekan. Versi asal menggunakan suis untuk tujuan itu tetapi butang tekan lebih mudah digunakan.
• Tukar warna hadiah secara rawak dengan memudar dan memudar warna merah dan hijau.
• Matikan hadiah apabila voltan bateri turun di bawah 3.0 Volt. Ini akan mengelakkan bateri yang boleh dicas semula habis terlalu banyak.

Setelah memudar dalam satu warna, LED akan menyala seketika antara 3 saat dan 20 saat. Oleh kerana saya masih mempunyai LED biru yang tidak digunakan, saya menambah ciri bahawa kedua-dua bungkusan akan menjadi biru apabila masa tepat 10 saat. Perkara ini tidak kerap berlaku kerana masa secara rawak dihasilkan dalam kiraan pemasa 40 milisaat seperti yang dijelaskan kemudian.

Langkah 1: Beberapa Teori Tentang Memudar dan Memudar Menggunakan Modulasi Lebar Nadi

Cara terbaik untuk mengubah kecerahan LED bukanlah dengan mengubah arus yang mengalir melalui LED tetapi dengan mengubah waktu LED menyala dalam selang waktu tertentu. Cara mengawal kecerahan LED ini disebut Pulse Width Modulation (PWM) yang telah dijelaskan beberapa kali di internet, mis. Wikipedia.

PIC dan Arduino mempunyai perkakasan PWM khas yang memudahkan pembuatan isyarat PWM ini tetapi mereka sering mempunyai satu output untuk ini dan oleh itu anda hanya dapat mengawal satu LED. Untuk versi ini, saya perlu mengawal 5 LED (2 merah, 2 hijau dan 1 gabungan biru) jadi PWM perlu dilakukan dalam perisian menggunakan pemasa yang menghasilkan kedua frekuensi PWM dan juga kitaran tugas PWM.

PIC12F617 mempunyai pemasa on-board dengan keupayaan memuat semula automatik. Ini bermaksud bahawa setelah anda menetapkan nilai tambah semula pemasa, ia akan menggunakan nilai tersebut setiap kali habis masa berlalu dan oleh itu pemasa beroperasi sendiri pada frekuensi yang ditentukan. Oleh kerana masa sangat penting untuk isyarat PWM yang stabil, pemasa beroperasi secara interupsi, tidak dipengaruhi oleh waktu yang diperlukan oleh program utama untuk mengawal dan menentukan tepat waktu tepat untuk LED.

Kekerapan PWM mesti cukup tinggi untuk mengelakkan kerlipan dan saya memilih frekuensi PWM 100 Hz. Untuk kesan pudar dan pudar kita perlu mengubah kitaran tugas dan kecerahan LED. Saya memutuskan untuk menggunakan kenaikan langkah 5 untuk meningkatkan atau mengurangkan kecerahan untuk mendapatkan kesan pudar dan pudar dan kerana pemasa menggunakan julat 0 hingga 255 untuk kitaran tugas, pemasa perlu berjalan pada 255 / 5 = 51 kali frekuensi normal atau 5100 Hz. Ini mengakibatkan pemasa mengganggu setiap 196 kita.

Langkah 2: Kerja Mekanikal

Untuk membuat hadiah, saya menggunakan plastik akrilik putih susu dan untuk sisa persediaan saya menggunakan MDF. Untuk mengelakkan anda melihat bentuk LED dalam bungkusan ketika LED menyala, saya meletakkan penutup di atas LED yang menyebarkan cahaya dari LED. Sampul ini berasal dari beberapa lilin elektronik lama yang saya ada tetapi anda juga boleh membuat penutup dengan menggunakan plastik akrilik yang sama. Dalam gambar anda melihat apa yang saya gunakan sebagai peralatan dan bahan.

Langkah 3: Elektronik

Gambarajah skematik menunjukkan komponen elektronik yang anda perlukan. Seperti yang disebutkan sebelumnya, 5 LED dikendalikan secara bebas di mana LED biru digabungkan. Oleh kerana PIC tidak dapat menggerakkan dua LED pada satu pin port, saya menambahkan transistor untuk mengawal LED biru gabungan. Elektronik dikuasakan oleh 3 bateri boleh dicas semula AAA dan dapat dihidupkan atau dimatikan dengan menekan suis tetapan semula.

Anda memerlukan komponen elektronik berikut untuk projek ini:

• 1 mikrokontroler PIC 12F617 dengan soket
• 2 Kapasitor seramik: 2 * 100nF
• Perintang: 1 * 33k, 1 * 4k7, 2 * 68 Ohm, 4 * 22 Ohm
• 2 LED RGB, kecerahan tinggi
• 1 transistor BC557 atau setaraf
• 1 suis butang tekan

Anda boleh membina litar di papan roti dan tidak memerlukan banyak ruang, seperti yang dapat dilihat dalam gambar. Anda mungkin tertanya-tanya mengapa nilai perintang untuk mengawal arus maksimum melalui LED sangat rendah. Ini kerana voltan bekalan rendah 3.6 Volt dalam kombinasi dengan penurunan voltan yang dimiliki setiap LED, yang bergantung pada warna per LED, juga lihat Wikepedia. Nilai perintang menghasilkan arus maksimum sekitar 15 mA per LED di mana arus maksimum keseluruhan sistem adalah sekitar 30 mA.

Langkah 4: Perisian

Perisian ini menjalankan tugas berikut:

Apabila peranti diset semula dengan menekan butang, ia akan menghidupkan peranti jika dimatikan atau mematikan peranti jika dihidupkan. Mati bermaksud meletakkan PIC12F617 ke mod tidur di mana ia hampir tidak menggunakan tenaga.

Hasilkan isyarat PWM untuk mengawal kecerahan LED. Ini dilakukan dengan menggunakan pemasa dan rutin servis gangguan yang mengawal pin PIC12F617 yang menghidupkan dan mematikan LED.

Memadamkan dan mematikan LED dan menyalakannya secara rawak antara 3 hingga 20 saat. Sekiranya masa rawak sama dengan 10 saat, kedua LED akan berubah menjadi biru selama 10 saat selepas itu corak pudar dan pudar keluar hijau-hijau biasa digunakan.

Semasa operasi, PIC akan mengukur voltan bekalan menggunakan Analog to Digital Converter (ADC). Apabila voltan ini turun di bawah 3.0 V, ia akan mematikan LED dan akan meletakkan PIC ke mod tidur semula. PIC masih dapat beroperasi dengan baik pada 3.0 V tetapi tidak baik bateri yang boleh dicas semula habis sepenuhnya.

Seperti yang disebutkan sebelumnya, isyarat PWM dibuat menggunakan pemasa yang menggunakan rutin servis gangguan untuk menjaga isyarat PWM yang stabil. Memudar dan memudarnya LED termasuk waktu LED menyala, dikendalikan oleh program utama. Program utama ini menggunakan tanda pemasa 40 milisaat, berasal dari pemasa yang sama yang membuat isyarat PWM.

Oleh kerana saya tidak menggunakan perpustakaan JAL khusus untuk projek ini kali ini, saya terpaksa membuat penjana rawak menggunakan daftar peralihan maklum balas linear untuk menghasilkan masa LED secara rawak dan masa mati secara rawak.

Langkah 5: Keputusan Akhir

Terdapat 2 video yang menunjukkan hasil pertengahan. Isteri saya masih perlu menukar kiub menjadi hadiah sebenar. Satu video menunjukkan penutupan hasil di mana video lain menunjukkannya dengan persembahan asal yang membawa kepada projek ini.

Seperti yang anda jangkakan apabila anda fikir anda sudah selesai, keperluan baru akan muncul. Isteri saya meminta apakah kecerahan LED juga boleh berubah setelah ia pudar. Sudah tentu itu mungkin kerana saya hanya menggunakan sekitar separuh memori program PIC12F617.

Fail sumber JAL dan fail Intel Hex untuk memprogram PIC dilampirkan. Sekiranya anda berminat untuk menggunakan mikrokontroler PIC dengan JAL - bahasa pengaturcaraan Pascal - lawati laman web JAL.

Selamat membuat Instruksional ini dan nantikan reaksi dan hasil anda.