环形LED点阵时钟设计
前言:
一般的点阵是行列式,我做过不少点阵的方案。还做过圆形分布的LED点阵,但是后期没有进行更好的编程优化,暂时放弃了。
今天设计的LED圆环,我之前也是做过的,10*10cm大小范围,180个LED,这个也没有写好代码,还是废弃了,很多时候吧,PCB画好,PCB焊接好了,就是最后懒得写代码了。
说到LED圆环点阵,首先说一下数量,一般我们设计一圈,都会考虑到时钟,所以就一圈60个了,再考虑到8对于单片机是个整数,所以做了8层,最终LED的排列也是能够满足的,所以就这样了。
1. 电路设计
首先是LED点阵,60*8=480个LED,暂时考虑设计为单色LED,选用白色LED,0603封装的。然后就是驱动了,60*8的阵列,8PIN用一个74HC595芯片,60PIN则需要8个也就是9个74HC595进行级联,其中60PIN引脚连接电阻后再接芯片,需要15个排阻,阻值暂定100R。
点阵部分的设计已经说明了,接下来就是主控芯片部分,暂定一个STC8-TSSOP20封装/SOP16封装的一个单片机。
首先单片机需要接74HC595,需要3PIN,然后接两个按键,进行功能的调整。至于时间的获取,使用时钟芯片或定位模块获取(解析定位模块的时间信息,这个北斗定位模块信息解析的视频内容很早就想做了,去年我就用过,但是一直没有做)
单片机还可以接一些其他传感器,比如温度,湿度等,也可以中间搞个OLED显示屏/LCD显示屏,等等。
2. PCB设计
先完成上述的电路图绘制,绘制电路图的时候需要考虑LED的编号,因为后续PCB布局的时候圆形阵列分布需要使用。
PCB部分,首先可以调整一下LED的排列,可以选中所有的LED,然后先进行阵列分布,使得我们便于选择每60个LED,选中60个LED后(同一圈),进行圆形阵列分布,设计好初始角度(计划从正上方开始),顺时针,间隔角度6度,刚好一圈。圆形的半径分别是:36.2mm,38mm,39.8mm,41.6mm,43.4mm,45.2mm,47mm,48.8mm。步进1.8mm。
然后就是其他器件,小的可以放在正面,比如排阻,大的,比如595芯片,可能考虑放在背面。正面的位置放丝印。
点阵部分的布线,直接8个环连接8圈LED的一级(图中蓝色线),LED的另一级直接直径方向连接,然后接在排阻上。
3. 编程效果
点阵部分采用8次刷新,8环分次刷新。暂定74HC595可以驱动60个LED。
环形LED点阵显示什么?可以显示数字,字母。设计的时候就考虑到显示了,显示一个ASCII码需要5*7大小,环形部分可以满足的,暂定为径向显示,后期可能看情况修改,设定6*8空间显示一个ASCII码,整个圆环可以显示10个ASCII码。如果这样显示,看起来比较像旋转LED(电机驱动LED灯条旋转)。但是这个不需要结构。当然代价是需要更多的元件。
显示的效果可能有:LED流动显示秒,LED显示2个代表时,4个代表分,8个代表秒。显示一个数字代表当前的时,等等。
4. 焊接部分
焊接部分使用铁板烧焊接顶层,剩下的电烙铁焊接,焊接部分其实和PCB设计部分息息相关,元件在顶层越多,可以铁板烧的越多,但是顶层越多,PCB就是不美观。这里的PCB大小是10*10,所以铁板烧的面积要大于这个数字,不然焊接会比较麻烦。
5. 结束
玩灯4,5年了480个灯的场面不是没见过前两个月还做个24*23的点阵,那个PCB也是焊接好了,也写了个代码,然后没有接着分享视频了,想法太多了,不少都没分享出来,也有不少东西,没有完美的后续。
下图是2021年9月制作,我后期还做过不少关于LED的,没有加上。