Табло предназначено для вывода(визуализации) информации о счете игры, номера периода, оставшегося времени игры, времени одного штрафного удаления для каждой из команд.
Все устройство состоит из Табло, пульта управления и радио пульта.(изначально делалось для того, что бы им мог управлять судья с поля).
Характеристики
- Напряжение питания ~220В
- Потребляемая мощность не более 350Вт
- Дальность с которой информация читаема до 50 м
- Размеры индикаторов счета 30х15см
- Размеры индикаторов периода и времени игры 20х10см
- Размеры индикаторов штрафного времени 10х5см
- Размеры табло ВхШхГ 80х122х11 см
- Дальность действия радио пульта 20 м
- Масса не более 10 кг
УСТРОЙСТВО
См структурную схему:
Железо состоит из:
- Платы контроллера Atmega8515, к которой подключаются пульты управления
- 9и плат семи сегментных индикаторов (74нс595, uln2003)
- 2х плат индикаторов штрафного времени (строенная плата для цифры)
- 1й платы вывода дополнительной информации (точки, сирена)
- 4 семи сегментных индикатора размером 30х15см
- 5 семи сегментных индикатора размером 20х10см
- 6 семи сегментных индикатора размером 10х5см
- Индикаторы изготовлены из LED ленты 5050 IP65
- Блока питания
Принцип работы
см принципиальную схему
После подачи питания микропроцессор запускает программу, считывает показания DIPключа код которого соответствует определенному времени периода игры и устанавливает исходные данные для программы
Алгоритм программы условно разбит на две части :
- Изменения результатов игры отображаемых на табло.
- Отсчет времени игры(и Таймера(ов) обратного отсчета).
При первой, таймер не активен, но возможно изменить номер периода(если таймер на нуле), счет команд и установить штрафное время. Команды на МК подаются установкой логического 0 на выводах порта «А» через кнопки проводного пульта управления или реле исполнительного устройства радио пульта управления.
При второй работает таймер обратного счета времени игры, таймер обратного счета времени штрафного удаления(если активен),а кнопки пульта управления не активны( кроме старт/стоп)
Независимо от того какая часть программы работает процессор формирует пакет данных для управления световыми индикаторами и по средствам SPI выдает весь пакет на сдвиговые регистры 74нс595. По окончании передачи пакета на регистры микропроцессор, захлопывая «защелку» (подает импульс), дает команду сдвиговым регистрам на выдачу загруженного пакета. В результате на выходах сдвиговых регистров получаем код отображаемых цифр.
Как это работает расписано во множестве статей, достаточно набрать 74нс595.
Данный код подаем на сборку транзисторов дарлингтона ULN2003 (усилитель сигнала), которая, в соответствии с кодом (5В) формирует напряжения питания для сегментов световых индикаторов(12В).
Вывод световой информации на табло осуществляется 15ю 7ми-сегментными индикаторами с общим анодом. Индикация статическая(обнавляется 4 раза в секунду), для меня она проще и дает большую яркость по сравнению с динамической.
Для задания нужного логического уровня 1 на входах МК и пине RESET установлены подтягивающие резисторы по 10Ком
Для борьбы с помехами в шине SPI установлена RC связка в линии SCK в моем случае этого оказалось достаточно.
Для устранения помех по питанию на входе каждой платы установлены конденсаторы электролитические и керамика(на схеме не показаны)можно оставить лишь керамику
Для работы табло необходимо два напряжения DC 5v и DC 12v. Использован блок питания от компьютера мощностью 350Вт.
Используемые радиоэлементы в схеме
- Микроконтроллер Atmega 8515
- DIP переключатель на 3 pin 1 шт
- Конденсатор 470 мкФ х 25В-1 в цепи питания МК
- Резисторы 10Ком – 11 шт
- Резистор 2.2Ком (для борьбы с помехами в линии передачи данных)
- Конденсатор 220пФ (для борьбы с помехами в линии передачи данных) Светодиоды 2 любых аналогичных АЛ307 (можно не использовать, потому что это для того, что б убедиться что программа MK работает)
- Резисторы 510 Ом 2 шт (для ограничения тока светодиодов)
- Сдвиговые регистры 74НС595 – 15шт
- Сборка транзисторов дарлингтона ULN2003- 16 шт
- Конденсатор 10нФ (0,1-0,47мкф)– 17 шт (между + и – питания 74НС595( на схеме не показаны))
- Конденсатор 220 мкФ х 25В- 32шт (можно не ставить)
- Кнопки миниатюрные с колпачками- 11 шт
Описание ПО и прошивки
Программа написана и залита в процессор при помощи CodeVisionAVR. Все подробные пояснения даны в тексте программы. Прошивал MK через LPT порт на простой макетной плате .
Для проверки работы прошивки используется светодиод PROG RUN. При каждом стартесбросе и после прошивки вы должны видеть троекратное мигание. Принципиальная схема и печатные платы разработаны на базе программы PROTEUS и ей же проверены.
Печатные платы изготавливал по методу фоторезист
Для травления использовал перекись водорода и лимонную кислоту. Для защиты он воздействия влаги и окисления после монтажа и проверки все платы обработаны лаком для печатных плат PLASTIC70. Если все собрано правильно, то настройка не потребуется. Возможные проблемы — брак пайки.
Печатная плата
Печатные платы (4 типа) разработаны на базе программы PROTEUS делал не стесняясь в размерах
Платы во вложениях
СТОИМОСТЬ
Часть деталей закупалась на Ebay (дешевле) часть на Чип и Дип (быстрее). Расходники для плат и травления на сайте «Все для печатных плат»
Итоговая стоимость деталей и материалов 11000р (цены дальневосточные)
СБОРКА
Корпус табло собран из 2-х Профилей направляющих ПН-6 100*40*0,5, 3м.
Экран собран из покрытого алюминием пластика, на который наклеены сегменты индикаторов
На обратной стороне расположена электронная часть
В табло вмонтирован обогрев внутреннего пространства т.к. судя по всему при температуре за глубокий минус возможны проблемы. Обогрев на греющем кабеле с простым термореле.
Вот такое табло получилось в конечном итоге
РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Все устройство состоит из Табло, пульта управления и радио пульта.(изначально делалось для того что б им мог управлять судья с поля).
Для полного управления используется проводной кнопочный пульт.
В пульт встроен ДИП ключ на 3 для ввода времени игры (периода) (1,5,10,15,20,30,45,90 минут).
Кнопки СТАРТСТОП для запуска таймера игры,
Кнопки прибавления счета +1, корректировки(убавления)счета -1,
запуск таймера времени штрафа (2 мин )ШТРАФ для хозяев и гостей раздельно.
Кнопка изменения номера периода ПЕРИОД
и кнопка СБРОС для сброса в исходное положение всей информации.
Так же для уменьшения ошибок кнопки штрафов и коррекции счета заблокированы от непроизвольного нажатия кнопкой БЛОК.(для изменения надо нажать блок+нужную кнопку)
При работе таймера активны лишь кнопки СТАРТ СТОП. Остальные работают лишь, когда таймер остановлен.
Для удобства встроен пульт радио управления, который позволяет запустить и остановить таймер игры(Т), Увеличить счет гостей(Г) или хозяев(Х), а так же изменить номер периода(П).
Перед включением табло необходимо подключить проводной пульт. После включения на табло отразиться первоначальная информация.
ДИП ключом в соответствии с таблицей выставляем нужное время игры.
Нажимаем одновременно кнопки БЛОК+СБРОС
На табло видим исходную информацию: Счет 0:0,Номер периода 1, время игры выставленное DIP ключом, таймеры штрафа не горят.
На любом из пультов нажимаем кнопку СТАРТСТОП(Т) (о том что таймер начал отсчет говорит индикатор таймера(верхняя точка между индикаторами минут и секунд.) Время игры идет на убыль.
При необходимости, таймер останавливается запускается снова кнопкой СТАРТСТОП(Т).
Когда таймер остановлен (не горит индикатор таймера (верхняя точка между индикаторами минут и секунд.))можно :
Добавить очко в пользу хозяев желтой кнопкой +1 на проводном пульте или кнопкой (Х)радиопульта. Этой командой, при наличии штрафного времени гостей, оно обнуляется.
Добавить очко в пользу гостей синей кнопкой +1 на проводном пульте или кнопкой (Г)радиопульта. Этой командой, при наличии штрафного времени хозяев, оно обнуляется.
Установить время штрафа 2:00 для хозяев одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой кнопки штраф. На табло появится таймер штрафа хозяев.
Установить время штрафа 2:00 для гостей одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой кнопки штраф. На табло появится таймер штрафа гостей.
Скорректировать(уменьшить) очки хозяевгостей одновременным нажатием кнопок БЛОК+желтой(синей) кнопки -1.
По окончании игрового времени периода звучит звуковой сигнал(если опция вмонтирована) и индикатор номера периода начинает мигать,а табло уходит в режим СТОП самостоятельно.
По окончании штрафного времени индикатор времени штрафа гаснет.
Установить номер периода можно одновременным нажатием кнопок БЛОК+ПЕРИОД .
Для сброса табло в исходное состояние производиться одновременным нажатием кнопок БЛОК+СБРОС .
После (на основе ) этого табло не сложно собрать любое цифровое табло (курсы валют, стоимость топлива, табло для других видов спорта). Это просто вопрос желания.
Всем спасибо!
P.S. Для тех кому может быть интересно(полезно) опишу весь путь, потому что он С НУЛЯ. Кому нет- пропустите все что написано дальше.
Однажды, гуляя мимо хоккейной коробки в соседнем дворе, где играла детвора, подумал, что на хоккейной коробке должно быть табло, что бы случайно проходящий мимо, мог быстро войти в понимание того, сколько уже он пропустил, какой счет в настоящий момент и кому нужны болельщики. Тем более что ГОРОДСКОЙ турнир! Но кто ж им его (табло)даст?!
Стало интересно, сколько оно бы стоило, если купить? Пошерстил интернет и понял что до хе…(много). Короче, ребятам не по карману. И решил: ну что мне, тяжело применить теоретические знания и сделать его самому? Паяльник 100 лет назад держал, схемы читать умею, тяп ляп и готово. Готовых решений «сделай сам» с указанными функциями в интернете я к большому сожалению не нашел(может плохо искал). Только 100 летнюю статью из журнала Юный техник, как из лампочек собрать табло счета.
Я решил что табло, которое я сделаю, будет бюджетным(социальным)).
Начал как всегда с конца. Купил, как мне казалось, подходящие запчасти такие как счетчики, дешифраторы двоичного кода, транзисторы. Табло должно показывать СЧЕТ ИГРЫ, НОМЕР ПЕРИОДА , ТАЙМЕР ОБРАТНОГО СЧЕТА ВРЕМЕНИ ИГРЫ. Хотел сделать из простых элементов (генераторов ВИ, счетчиков и дешифраторов) собрать схему подсчета очков. На какой-нибудь часовой микросхеме собрать таймеры. И дальше сделать цифры как 7 сегментном индикаторе . Понял, что не схема, а гора получается(да и не получается вовсе).
Пришла идея реализовать их(таймеры и управление табло) на микроконтроллере (МК) (в наличии была atmega8515) .
Сразу оговорюсь, что понятия не имел о том, что такое микроконтроллеры и с чем их едят.
Посмотрел кучу видео, но твердого понимания, как мне с 40(-2) ног контроллера снять слишь данных одновременно не получил. (разбить порты, выводить импульсами на счетчики и другая шляпа, лишь вводила в ступор и я спросил у форумчан помощи и совета). Опыт, как и половое бессилие, говорят, приходит с годами. На мое счастье, почти сразу, получил мудрый совет, как построить электронную часть табло, а так же что не стоит покупать детали у ПЕРЕПРОДАВЦОВ.
Оба совета были в точку.
Табло можно построить на МК, а вывод информации проводить через SPI на сдвиговые регистры, с которых уже через ULN2003 на индикаторы.
Электронная часть теперь проста и понятна. Но встал вопрос о том, а как же мне программу писать. Писать то для контроллеров я и не пытался никогда. Стал читать. Чем больше читал и пробовал что-то написать, тем меньше верил в то, что это по силам. Бейсик из детства, почему-то, не помог).
И снова я закинул вопрос в бездну форумов, и снова ДОБРЫЕ люди (Paul74) согласились вытащить меня на путь верный. Для меня написали программу скелет. Где уже был таймер , счет и опрос кнопок.
Я добавил таймеры штрафного времени, добавил коррекцию счета, построил нужный мне порядок вывода информации и когда в Протеусе оно заработало я просто был в восторге!
В восторге, но не долго.
Процессор я залил с бука через LPT порт.
Следующий шаг железо. Это было проще для ума, но долго по времени. Нарисовал единую плату, на что мне сказали, что лучше не делать все в одном, а делать для каждой цифры отдельно. Я согласился и переделал. Работал методом фоторезиста. Всего у меня получилось плата контроллера, плата пульта, 15 плат для цифр. Итого 17. Начал травить и паять. Все шло медленно из-за лимита свободного времени.
После сборки пульта, платы MK и 2-х регистров решил попробовать, что ж получилось. А получилось НИЧЕГО!
Я сразу погрешил на контроллер и был прав. Так как сам ошибку найти б не смог(а «ПРОТЕУС» говорил, что все ОК) В третий раз я кинулся за помощью и СНОВА мне помогли.
Ошибка была в использовании ПИНов портов под SPI, а точнее одного. Аппаратный модуль SPI работает лишь со своим SS (portB.4) и если он определен как вход, то модуль SPI завешивает весь МК. Хотя протеус работает без проблем. После небольшой переделки все заработало(сам бы никогда б не нашел). Я увидел первых две цифры)! Но вместе с этим я понял, что очень много проводов. Если при 2-х платах их порядком, то что будет на 15. Так как макет уже был я решил потерять пару дней и штрафные таймеры сделать не по сегментам, а единой платой на таймер. Как показало время, это себя оправдало.
После того как я получил таймер я захотел увидеть и проверить все табло целиком, до того как повезу начинку к корпусу.
Собрал и тут появилась новая проблема ПОМЕХИ. Цифры моргали и глючили. Почитал, понял что я такой не первый. Проблема решилась достаточно быстро. Резистор и конденсатор вылечили. Так же был глюк с радио пультом, но тоже вылечилось керамикой.
Зная что табло должно работать при большом перепаде температур окружающего воздуха встал вопрос о защите от влаги(конденсате) и как следствие коррозии. Пытался освоить нанесение паяльной маски , но безуспешно. Не получалось добиться качественного смыва с точек пайки. Хотя убил много времени. От этой затеи я отказался. Проблема решилась лаком PLASTIC70. Быстро, просто, надежно.
С изготовлением корпуса проблем не было, кроме цен. Цены конечно на материалы запредельные.
После этого табло не сложно собрать любое цифровое табло (курсы валют, стоимость топлива, табло для других видов спорта). Это просто вопрос желания.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
MK
МК AVR 8-битATmega85151
CU СG СP CM UM CS US
Сдвиговый регистрSN74HC59515
P1-P16
Составной транзисторULN200316
POWER, PROG RUN
СветодиодАЛ307А2
R1R11, R12, R13.R21, R22, R23.R31, R32, R33, R34
Резистор10 кОм11
R2, R4
Резистор560 Ом2
R3
Резистор2.2 кОм1
C5
Конденсатор220 пФ1
C1-C4
Конденсатор1 нФ4
нужны при использовании радиопультаDSW1
ДИП переключатель 33 pin1
CP STST CO CG PSO PSG RESET
кнопка миниатюрнаяFSM10311
СветодиодLED лента 505010
метров
Конденсатор10 нФ16
в схеме не показаны , для установки в питании 74нс595 и МК
Электролитический конденсатор220 мкФ х 25В31
в схеме не показаны , для установки в питании 74нс595 и МКДобавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- program.rar (18 Кб)
- исхоники.rar (60 Кб)