具有串行接口的自主 32 通道可编程光动态设备。方案、说明

具有串行接口的自主 32 通道可编程光动态设备。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

光动力装置 (SDU) 广泛用于酒吧、迪斯科舞厅、赌场、假日照明的美学设计、汽车电子设备（用于控制停车信号“灯”）以及组织照明广告。具有可编程算法的 SDU 可以实现各种光动态效果，并根据程序控制大量光元件。

例如，这种设备可以在一个微控制器和几个寄存器上实现，作为接口电路，以控制一组光元件。但是，尽管电路解决方案很简单，但由于不可避免地使用昂贵的编程器或计算机，业余无线电实验室中此类设备的制造受到限制。另一方面，通用标准逻辑微电路的使用使得构建具有集成编程器的完全自主的多通道动态光器件成为可能，该集成编程器通常不需要使用任何额外的编程器，特别是计算机。这使您可以在完全离线模式下在几分钟内重新编程一组动态照明效果。使用该设备中实现的串行接口，您可以通过三条信号线（不包括公共线）同时同步控制多个光元件花环，总长度可达 100 m。

米。 1. 电路图（点击放大）

概观

可编程自主 32 通道 SDU 是 [1] 中发布的设备的改进版本，允许您通过串行接口的 32 条连接线独立控制花环的 3 个灯元件中的每一个。该设备的升级版本考虑了控制器在不协调的大长度线路上运行的所有特性。 SDU 的这种结构允许您在不增加线束的情况下以最小的硬件成本增加元件的数量，并将花环放置在距离主控制器板很远的地方。动态光效的多样性是无限的，取决于用户的想象力。这种架构有可能在不显着改变串行接口协议的情况下增加轻元素的数量。（这将在下面讨论）。

在光动力装置的绝大多数设计中，每个光元件都是通过使用单独的信号导体直接连接到主控制器板来控制的。但是，作为一项规则，此类设备仅允许您控制少量元素 [2]。增加它们的数量需要使用额外的存储芯片并相应增加线束。这导致“闪存”多个存储芯片所需的电路和程序代码都非常复杂。此外，在此版本中，无法控制距离主控板相当远的一组灯光元件。

重复光动态设备的实践，例如 [2]，表明发布的固件，不幸的是，远非完美，并且包含严重错误。但是，用户期望设备的结果能够获得完全美观的视觉效果。因此，尽管以编程方式实现了多种效果，但这种开发程序代码的方法完全抑制了重复可编程光动态设备的愿望。所提出的装置没有这个缺点，并且在将当前的动态光组合存储到内存之前，将其显示在LED的控制线上，这完全消除了用户在编程过程中可能出现的错误。

解决增加和控制距离主控板很远的一组灯元件的问题的方法是在主板和由寄存器组成的花环之间使用串行接口，灯元件直接连接到其中的输出。在这种设备中，数据传输到输出寄存器的时间非常短，时钟频率约为 12,5 kHz（RF 发生器的时钟频率为 100 kHz）。数据包以大约 10 Hz 的频率相互跟随，这导致动态光组合发生变化。由于寄存器中的数据更新时间非常短：80 μs x 32 个脉冲 = 2,56 ms，因此组合的变化在视觉上是难以察觉的，从而产生了连续再现的效果。该线路由 4 根绞合导线组成，其中包括一根“普通”导线，线长可达 10 米，还有一束 7 根绞合导线，长度为 10 到 100 米。在第二种情况下，每个信号导体（“数据”、“同步”、“指示启用”）被制成“双绞线”，其第二根导体在线路的两侧接地，然后，所有导体组合成一束。

众所周知，在长不匹配的线路中发生的多次信号反射，以及包含在一个束中的两条信号线的干涉相互作用，在某些条件下，可能会导致数据传输中的错误，这在动态光系统的情况下指违反审美效果。这对连接线的长度施加了限制，并对使用串行接口的系统的抗噪性提出了严格的要求。

图2 PCB拓扑（点击放大）

米。图3 具有串行接口的独立32通道光动态器件在写入和读取模式下器件操作的时序图（点击放大）

使用串行接口的系统的抗噪性取决于许多因素：传输信号脉冲的频率和形状、脉冲电平（占空比）变化之间的时间、包括的线路导体的比电容在束中，等效线路电阻，以及信号接收器和输出阻抗驱动器的输入阻抗。

众所周知，抗噪性的主要标准是逻辑元件的阈值开关电压值 [3]。反相逻辑元件的阈值开关电压被取为元件的输出被设置为等于输入的电压的值。对于 TTL 微电路（K155 系列），该值在 1,1 V 的典型电源电压下约为 5 V [3]。即使在短线 (5 m) 上工作时，在用于在不协调的长线路上发送和接收数据的设备中使用此类微电路也无法获得可接受的抗噪性。事实是，多次信号反射，其幅度甚至略微超过逻辑元件的开关阈值电压值 (1,1 V)，会导致输出寄存器的多次开关，从而导致数据传输错误。

使用更先进的 TTLSH 结构 IC（KR1533 系列）并不能解决问题，因为它们的阈值电压并不高，在标准电源电压下仅为 1,52 V [3]。为了部分补偿反射信号，通常使用普通的 RC 滤波器（所谓的积分链），但它们本身会在传输信号中引入失真，人为地增加信号前沿的上升和下降时间。因此，这种方法效率低下，最终只会导致线路总寄生电容的增加，从而在线路发送侧的信号转换器芯片上产生额外的负载。还有一个与使用 RC 滤波器相关的问题。随着信号前沿上升和下降时间的增加，控制信号“停留”在逻辑元件开关电压“危险”阈值电平附近的时间也会增加，进而导致在干扰信号的影响下，输出寄存器错误切换的可能性增加。在使用 KR1564 系列 CMOS 结构的微电路的情况下，对称的传输特性提供了接近理想值 (45%) 的电源电压的 50% 水平的抗扰度，并且系统抗扰度随电源电压的增加而增加，因为传输信号的幅度增加。

图4 输出寄存器PCB拓扑（点击放大）

现代元件基础 - 具有高负载能力和最大抗噪性的高速 CMOS 微电路（它们的阈值开关电压几乎等于电源电压的一半） - 允许您构建具有串行接口的 SDU，连接线的长度其中，考虑到连接远程花环寄存器的部分，即使使用传统的双绞线电缆（无屏蔽导体！）也可以达到 100 m。此外，带有 KR1554TL2 型施密特触发器的强大缓冲元件用于将信号转换到线路中，其高负载能力允许直接控制容性负载。

图5 输出寄存器示意图（点击放大）

当沿线路和反向的信号传播延迟时间开始超过信号上升和下降前沿的持续时间时，长不匹配线路的影响开始出现。等效线路阻抗与线路接收侧逻辑门的输入阻抗或发送侧驱动器的输出阻抗之间的任何不匹配都会导致信号被多次反射。 KR1564 系列微电路的典型上升和下降时间小于 5 ns，因此长失配线路的影响开始出现在几十厘米的线路长度上。

知道传输线的特性，例如总输入电容和单位长度的比电容，就可以计算出沿整个传输线长度的信号传播延迟时间。典型的传播延迟时间通常为 5-10 ns/m。如果连接线的长度足够长并且信号的上升和下降时间足够短（即斜率很高），则等效线电阻与接收端CMOS逻辑元件的输入电阻不匹配侧产生信号反射，其幅度取决于施加到元件输入的电压的瞬时值，以及反射系数，而反射系数又取决于等效线路电阻和输入逻辑的输入电阻元素。

由于 KR1564 系列微电路元件的输入阻抗比由双绞线或屏蔽导体制成的线路的等效电阻大很多倍，因此接收器输入端的反射电压加倍。该反射信号沿线路传播回发射器，在此再次反射，并重复该过程，直到信号完全衰减。

CMOS 微电路的优势在于其高负载能力（KR1554 系列），它能够直接控制容性负载。这些微电路元件的平衡（对称）电流-电压传输特性使得获得几乎相同的上升和下降前沿时间成为可能。此外，为了将信号传输到线路和接收，您可以使用基于施密特触发器的缓冲元件，它将失真信号恢复为严格的矩形形状，从而消除寄存器的错误触发。此外，传输特性中存在滞后（IS KR5TL1564 的电源电压为 2 V 时，该值约为 400 mV）会产生额外的抗噪裕度 [3]。

原理图，示意图

该器件包含两个并联的寄存器。其中之一是安装在设备主板上的控制器。 LED 连接到其微电路 (DD18 - DD21) 的输出端，可直观地观察编程过程。第二个 - 输出寄存器（DD23，DD25，DD27，DD29） - 是远程元素字符串的控制。两个寄存器同步工作，但只有第一个寄存器参与编程过程。输出寄存器的控制以及数据的加载是通过串行接口的信号线进行的：“数据”、“同步”和“指示启用”。第三行是辅助信号，该信号在当前组合加载期间短暂关闭所有寄存器的 IC 输出，从而消除低响应 LED 的闪烁效应。因此，远程元件的花环仅用四根线连接到设备的主板（不包括为每个信号导体形成一对的屏蔽（仅对超过 10 m 的线路长度需要）：“数据” 、“同步”、“显示分辨率”和“常规”。

由于使用串行接口，设备的这种结构允许以最小的硬件成本增加轻元件的数量，而不会显着复杂化协议。它们的最大数量仅受通信线路的抗噪性和电源的负载能力的限制。将射频时钟发生器的定时元件 C4R12 的规定值组装在元件 DD3.3、DD3.4 上，并将微调电阻 R13 引擎设置到最大电阻对应的位置（对应于RF 发生器频率 FT \u20d 100 KHz) 和用双绞线执行信号导线，其长度可达 XNUMX 米。

该器件使用容量为 16 Kbps（16384 位）的 AT28C16-15PI 类型的具有电擦除 (EEPROM) 功能的非易失性存储器 IC。一种组合对应的内存量为 32 位。动态光效形成的完整循环，例如“奔跑”，由 32 种组合组成。因此，此类效果占用的内存量为 32x32=1024 位，因此可同时写入 EEPROM 的此类效果的最大数量为 16384/1024=16。应该考虑到这种效果是最耗费资源的，所以占用较少EEPROM地址空间的动态光效的实际数量可以大得多。为了获得更多效果，在花环元素数量相同的情况下，可以通过将 EEPROM 芯片替换为 AT64C28-64PI 并增加地址计数器的位深度来增加内存量，例如高达 15 Kb .

编程过程相当简单方便：连续按下三个按钮即可。通过连续按下两个按钮来设置发光元件的组合：SB1 -“记录“0”和SB2 -“记录“1”，它们对应于线路的开和关LED的引入。 “零”的输入与打开的 LED 完全对应，因为该电平出现在寄存器的相应输出中。下一次按下任何指示按钮后，写入寄存器的 LED 组合立即向右移动一位。按下 SB3 按钮 - “保存组合”一次，将生成的组合写入 EEPROM。在这种情况下，会自动生成一个脉冲序列，将控制寄存器的当前状态写入 EEPROM。需要强调的是，这样的编程算法可以完全消除用户在编程过程中可能出现的错误，因为在控制栏上输入组合后无需立即按下SB3按钮，并且只有在确保使用 SB1 和 SB2 按钮输入正确组合后 - 按 SB3。

的操作原理

自主可编程 32 通道 SDU 的电路图如图 1 所示。 8. 该图清楚地显示了一个输出寄存器的连接，它由 1 个微电路组成，使用连接线的三个信号导体。可能有几个这样的输出寄存器，当它们并联时，它们将同步工作。连接输出寄存器和主控板公共线的公共导体（图中未显示）也是连接线的一部分，必须使用横截面至少为 2 mmXNUMX 的绞合线制成。

该设备可以在两种模式下运行：编程和读取。（图示为播放模式对应的SA1开关位置）。编程模式设置在开关 SA1 的下方（如图所示）位置。此模式表示包含红色 LED HL2。同时，在元件 DD3.1、DD3.2 上收集的矩形脉冲低频发生器的操作被阻断，并且在元件 DD3.2（引脚 6）的输出端形成低逻辑电平。连续按下按钮 SB1、SB2 会导致 DD0 芯片的输出“1Q”或“2Q”出现逻辑“2”电平，其中包含 4 个相同的独立 RS 触发器。在“1Q”或“2Q”的输出端出现这些电平中的任何一个，因此在元件 DD1.2 的一个输入端出现，导致在其输出端形成正脉冲并随后限制持续时间通过分化链C2R10。由于 DD0 多路复用器的输入“S1”、“S14”被设置为逻辑“零”，因此其输出将接收来自输入“A0”、“B0”的信息。在这种情况下，将写入寄存器 DD18、DD23 的第一位的级别取决于按下的按钮 SB1 或 SB2。按 SB1 时将写入一个逻辑零，按 SB2 时将写入一个逻辑单元。

在将组合引入 LED HL12-HL43 的控制线，进而引入控制寄存器 DD18-DD21 后，按下 SB3 按钮。这将启动一个将当前组合写入 EEPROM 的周期，包括 4 个周期。在每个周期中，寄存器 DD16 的内容被写入缓冲寄存器 DD21，在 EEPROM 中被覆盖，控制寄存器 DD18-DD21 中包含的信息右移 8 位，寄存器 DD21 的内容被写入注册 DD18。因此，在第 4 个周期结束时，控制寄存器的所有 4 个 IC 的内容将写入 EEPROM，同时更新它们的状态。

当按下按钮 SB3 时，在 IC DD3 的第三个 RS 触发器的输出“2Q”处产生一个正脉冲，其持续时间与按下按钮的时间相等。该脉冲在被元件 DD4.1 反相并由微分链 C3R11 限制持续时间后，将 IC DD4 的第 2 个 RS 触发器设置为单一状态。来自其输出“4Q”（引脚 13）的逻辑单元启用射频发生器的操作，在元件 DD3.3、DD3.4 上进行，同时禁止指示包含在控制和输出中的当前光动态组合寄存器。这对于消除加载新组合期间快速发光 LED 的闪烁效应是必要的。此外，该电平会影响逻辑元件 DD11.1、DD11.2 的输入，并导致它们中的最后一个出现在逻辑“1”电平的输出端，这会影响输入“S0”（引脚 14） DD14 多路复用器，并允许从其各自的输入“A7”、“B9”到输出（引脚 1 和 1）的信息。由于在上电时复位计数器 DD6、DD7、DD8.1、DD8.2、DD9.1 的电路正在工作，因此在输出的 4 个记录周期的第一个周期的初始时间形成计数器DD0、DD3逻辑单元电平的“6”（引脚7）。

计数器 DD13 的输入“CP”（引脚 6）处第一个正极性脉冲的负压降将导致输出“1”（引脚 2）出现逻辑单元电平，因此电平“ 1" 在元件 DD5.2 的输出端。根据方案，该电平“通过”较低的多路复用器 DD14 并由施密特触发器 DD17.3 反相，影响控制寄存器 DD12-DD18 的栅极输入“C”（引脚 21）（参见图图2：负差“CLK1”）。

在元件 DD5.2 的输出处的这个逻辑电平将一直保持到计数器 DD6 的输入“CP”处的第三个脉冲衰减（参见图 2 中的图表：正下降（前）“CLK1”）。在此期间，在第 1 和第 2 脉冲的衰退之间，将在反相器 DD4.4 的输出端产生一个负脉冲（见图 2：“CLK2”）。该脉冲在重复作为 IC DD15 一部分的上层电路多路复用器之后，将从控制寄存器 DD16 的最后一位的输出“PR”（引脚 17）写入一位信息到缓冲寄存器 DD21。反相器 DD4.4 输出的脉冲上升沿与计数器 DD2 的输入“CP”的第二个脉冲的衰减时间一致（参见图 6：前“CLK2”）。在计数器 DD2 的输入“CP”的第 3 个脉冲下降时，在元件 DD6 的输出端将形成一个正下降（“CLK5.2”），在重复 DD1 IC 多路复用器后，电路和反相施密特触发器DD14，将记录来自控制寄存器DD17.3最后一位的输出“PR”的一位信息到寄存器DD21的第一位。强大的施密特触发器 DD18 和 DD17.1（包含在 IC KR17.2 TL1554 中）被引入到设备中，用于在具有容性负载的线路上直接操作，并防止从线路反射的信号进入通过分离相应的信号链来控制寄存器。

上述过程重复 8 次，直到缓冲寄存器 DD16 被填满，寄存器 DD21 的内容被重写到寄存器 DD18 中。在缓冲寄存器输入“C”的第 8 个负同步脉冲完成后（见图 2：前“CLK2”），寄存器 DD16 的当前状态将完全改写到 DD21 寄存器中。这将在输入“CP”计数器 DD58 的第 6 个脉冲下降时发生。

在此下降时，计数器 DD6 将进入第 3 个状态。由于此时计数器 DD7 已经处于第 7 状态，因此进入元件 DD12.1 输入的逻辑单元电平的两个信号将导致逻辑零电平出现在其输出处。因此，将在 DD12.1 元件的输出端产生一个负脉冲（“CS”，见图 2），其持续时间等于在元件 DD3.3、DD3.4 上产生的射频发生器的脉冲重复周期。 15. 在“通过”低端后，根据方案，多路复用器 IC DD0（回想一下，它的输入“S1”设置为由开关 SA15 设置的“零”电平），这个负脉冲在输入端对 IC 芯片 EEPROM DD8 进行采样“CS”（“Chip Select”-“Crystal Select”），从而在 EEPROM DD16 的输入 A0-A10 处设置的地址处生成在缓冲寄存器 DD13 的输出处生成的 XNUMX 位信息的并行记录.

IC EEPROM DD13 的地址空间填充的可视化控制由一行 LED HL3 - HL11 执行，显示二进制计数器 DD8.1、DD8.2、DD9.1 的当前地址。前六个 LED HL3-HL9，绿色表示地址空间的前 25% 的填充，黄色 HL10 与绿色组合 - 从 25% 到 50%，红色 HL11 与黄色和绿色组合 - 从 50% 到 100%。写入模式下所有 LED 同时亮起表示整个 EEPROM 地址空间已满，最后四个地址的单元除外。在记录最后四个地址的光动态组合后，计数器 DD8.1、DD8.2 设置为零，DD9.1 - 设置为第八个，伴随着 LED HL3-HL11 的熄灭。所有地址线都设置为“零”电平。在这种情况下，可以重复录制节目。

读取模式是通过将 SA1 开关切换到上方位置来设置的，如图所示，这对应于绿色 LED HL1 的打开。该器件可以随时切换到该模式，甚至无需完成整个 EEPROM 地址空间的编程。在这种情况下，较早录制的节目地址将从当前地址播放到地址空间的末尾，然后节目播放循环将继续，从EEPROM的零地址开始。如果在上电前设置了读取模式，则组装在元件C6R15、DD1.3、DD1.4、DD5.1上的复位电路将设置计数器DD6、DD7、DD8.1、DD8.2、DD9.1。 1 到零。在这种模式下，从左到右的逻辑单元的电平，根据该方案，开关 SA3.1 的输出将允许低频发生器的操作，在元件 DD3.2、DD10 上进行频率约 3.2 赫兹。来自 DD4.1 元件输出的正极性脉冲，在被 DD3 元件反相并限制 C11R4 微分链的持续时间后，将导致 IC DD2 的第 6 个 RS 触发器设置为单一状态。在此模式下，计数器 DD10.1 的输入“CP”处的第一个正脉冲的下降会将后者设置为单一状态，这将导致元件 DDXNUMX 切换到零状态。

其输出的逻辑 10.2 电平被元件 DD11.4 反相，影响元件 DD1 的输入，并且与到达该元件第二个输入的“16”电平一起，也设置了电平“2”在其输出。该电平将导致缓冲寄存器 DD6 的输出切换到第三状态 - 现在它们已成为输入（参见图 2 中的图表：前“SL”）。在计数器 DD4 的输入“CP”的第二个脉冲在其输出“1”（引脚 5.3）处下降时，有一个逻辑电平“12.3”，它将元件 DD13 转换为单一状态。来自其输出的单元电平会影响 DD2 元件的输入，并且与到达该元件第二个输入的逻辑单元的电平相结合，将在其输出端设置逻辑零电平。该逻辑电平作用于 EEPROM IC DD15 的输入“OE”（“输出启用”-“启用输出”），导致其输出切换到活动状态（见图 0：下降“OE”），以及“通过”低层，根据方案，多路复用器 DD1（因为其输入“S13”现在设置为电平“0”），导致选择 EEPROM IC DD7，在输入“ CS”。在 EEPROM 的输出“D0”-“D10”，出现写入当前地址输入“AXNUMX”-“AXNUMX”的当前地址的数据。

同时，在计数器 DD6 的输入“CP”的第二个脉冲下降时，开始形成一个向缓冲寄存器 DD16 并行写入的负脉冲（见图 2：第一个下降） CLK2")。该脉冲在 DD11.3 元件的输出端在读取周期的 4 个周期开始时产生，即在控制和输出寄存器的 8 个时钟脉冲（“CLK1”）中的每一个形成之前。对缓冲寄存器 DD16 的并行写入脉冲的形成（见图 2：“CLK2”的第一个边沿）将通过“CP”计数器 DD6 输入处的第三个脉冲的衰减来完成。在计数器 DD6 的输入“CP”处的第四个脉冲下降时，元件 DD12.3 将切换到逻辑单元的状态，进而将 IC EEPROM DD13 的输出传输到第三个（高- 电阻）状态（参见图 2：前“OE”）。计数器 DD6 的输入“CP”处的第五个脉冲的下降将使缓冲寄存器 DD16 的输出切换到活动状态（参见图 2 中的图表：下降“SL”）。缓冲寄存器DD16和EEPROM DD13的输出级的接通和断开时刻的时间分离对于这些微电路的输出级的正确协调操作是必要的。从读取模式的时序图可以看出（见图2），首先，EEPROM DD0的输出“D7”-“D13”被关闭，然后在RF发生器的1个周期后，输出“1”-“8”的缓冲寄存器开启DD16。再过 2 个周期后，DD16 输出关闭，再过 1 个周期后， - 现在，DD13 输出打开。

在计数器 DD6 的输入“CP”的第 6 个脉冲下降时，缓冲寄存器 DD2 的读取（“CLK16”）脉冲和控制寄存器 DD1-DD18 的写入（“CLK21”）脉冲开始同时形成. 寄存器 DD2-DD1 中写脉冲的形成（见图 18：前面的“CLK21”）将在读脉冲形成结束前 1 个周期结束（见图 2 中的图：缓冲寄存器DD2的第二个前端“CLK16”）。结果，缓冲寄存器DD16的内容将被重写到寄存器DD18，而后者的内容将被依次重写到寄存器DD19，以此类推。电流组合的读取周期完成后，在计数器 DD2 的输出“4”（引脚 8.1）处形成负压降，在通过微分 RC 链 C5R14 限制持续时间并由 DD1.3 反相之后.6 元件，导致计数器 DD7、DD4 复位并设置为第四个 RS 触发器 IC DD2 的零状态。来自其输出的低逻辑电平导致阻止组装在元件 DD3.3、DD3.4 上的射频发生器的操作。元件 DD3.4 的输出设置为逻辑零的恒定电平。同时，“零”电平，来自第四个RS触发器DD4的输出“13Q”（2脚），切换控制DD18-DD21的输出，输出DD23、DD25、DD27， DD29 注册到活动状态并允许指示当前的光动态组合。在这种情况下，代码组合将固定在寄存器的输出端，直到低频发生器输出端的下一个正脉冲下降，它将显示在 LED 线上。

结构和细节。主控制器组装在尺寸为 100x150 mm（图 3）的印刷电路板上，输出寄存器为 25x80 mm（图 4），由 1,5 mm 厚的箔玻璃纤维制成，双面金属化。 PCB 图纸设计为手工应用，这应该使它们更容易在业余无线电实验室中制造。用虚线显示的连接是用细绞线绝缘层制成的。

该设备使用 MLT-0,125 类型的固定电阻器，变量 - SP3-38b，电容器 K10-17（C1-C6，C8），K50-35（C7，C9-C16）； LED - 超亮，四种颜色，在主控制器板上 - 直径 3 毫米，在远程花环中 - 10 毫米 KIPM-15 型，以交替顺序放置。当然，发光元件的其他组合也是可能的。为了控制更强大的负载，例如并联连接的白炽灯或 LED 花环，输出寄存器必须辅以晶体管或三端双向可控硅开关。保护二极管VD1和去耦（VD2、VD3）可以是任何中等功率的硅。 KM1-3 型按钮 SB1-SB1 和 MT-1 型开关直接焊接在控制器板上。对于它们，提供了相应配置的孔。

如上所述，输出寄存器微电路（DD22-DD29，见图 5）通过双绞线连接到主控制器板上，用于控制光元件的远程花环。它们的包含（考虑到额外的反相施密特触发器）类似于控制寄存器的 IC DD18-DD21（见图 1），但来自输出寄存器的最后一个 IC DD29 的传输输出“PR”的数据是未使用，因为输出寄存器仅在接收模式下工作（下载但不读取）信息。远程灯环以及主控制器由单独的稳定 12 V 电源供电，设备消耗的电流不超过 600 mA（这是所有 LED 同时点亮时的峰值)，使用 KR1533IR24 IC 时，不超过 750 mA。因此，电源必须具有适当的负载能力。建议使用最小负载电流至少为 1A 的电源，尤其是为输出（远程）寄存器供电。这将减少通过电源电路感应到寄存器微电路的信号电路的干扰信号的幅度。

如前所述，输出寄存器（DD23、DD25、DD27、DD29）中的数据通过串行接口的信号线传输：“数据”和“同步”。应该注意的是，KR1554 TL2 (74AC14) 微电路的元件，而不是 KR1564 TL2 (74HC14)，被用作主控制器板上的缓冲转换器，因为只有第一个能够提供大的输出电流（高达 24 mA）并直接控制容性负载。对于较短的线路长度（最长 10 m），时钟脉冲频率设置为最大（100 kHz），微调电阻 R13 滑块设置在与最小电阻对应的位置。随着线路长度的显着增加（超过10 m），相邻导体在信号线路中感应的干扰信号幅度增加。如果干扰幅度超过输入施密特触发器的开关电压阈值（考虑滞后），则可能发生通信故障。为避免这种情况，当控制器在相对较长的线路（从 10 到 100 m）上运行时，可能需要通过电阻 R13 稍微降低射频发生器的频率。在这种情况下，光动态组合的加载速度会降低，但在设备的操作中不会有视觉上的差异，因为 LED 闪烁的影响完全被“指示使能”信号所掩盖。即使 RF 发生器的频率尽可能低 (20 kHz)，动态光组合的最大更新时间也将为 400 µs x 32 个脉冲 = 12800 µs (12,8 ms)，这对应于大约 78 Hz 的刷新率。该频率接近 85 Hz 的人体工程学值。

主控制器板上使用的 KR16IR18（21HC1564 的直接模拟）类型的寄存器 DD24、DD74-DD299 可以替换为 KR1554IR24 (74AC299)，在极端情况下，可以替换为 KR1533IR24。由于 KR1533IR24 (SN74ALS299) 微电路是 TTLSH 结构，即使在静态模式下（约 35 mA）也会消耗相当大的电流，因此建议在远程（输出）寄存器中使用 KR1564IR24 (74HC299) 类型的 CMOS 微电路。在主控制器板上，可以使用任何 KR1554、KR1564 或 KR1533 系列的寄存器。如果没有 EEPROM AT28C16-15PI，可以使用静态型 RAM KR537RU10 (RU25)。在这种情况下，如果需要控制程序长期保存，则需要使用电压为3V的备用电源，由LR03（AAA）型的两个元件组成，打开通过 D9B 型去耦锗二极管，如 [1] 所示。

集成稳压器DA1（KR142EN5B），图中标明的限流电阻R17-R59，不需要散热器，但如果没有超亮LED，可以使用普通的标准亮度。同时，电阻R17-R59的阻值必须降低三到四倍，稳定器应安装在面积至少为100平方厘米的散热器上。主控板和输出寄存器的电源电压都可以在 2-9V 范围内选择，但随着电压的增加，应该记住，稳定器 IC 上的功耗与落在它们上的电压成正比增加. 光动态组合的开关频率可以通过调节电阻R15来改变，当工作在很长的线路上时，下载速度是R9。

编程技术

设备运行准备包括使用 SB1-SB3 按钮将动态灯光组合输入 EEPROM 存储器。另一种选择也是可能的：例如根据[4]中描述的方法，使用标准编程器编写生成的控制程序，然后将EEPROM IC安装在设备板上预焊接的插座中。

例如，考虑对“连发”效果进行编程。我们将假设在编程之前关闭了电源。

示例 1.“Running Fire”效果。打开电源。 LED HL3-HL11 不应发光（仪表 DD8.1、DD8.2、DD9.1 - 处于零状态）。编程模式由红色 LED HL2 指示。按下 SB1 按钮一次。控制 HL12 LED 的激活。按下 SB3 按钮一次。（这将记录当前组合并同时更新控制寄存器 DD18-DD21 的内容）。按下 SB2 按钮一次。控制 HL12 LED 的熄灭和 HL13 的包含。按下 SB3 按钮一次。按下 SB2 按钮一次。控制 HL13 LED 的熄灭和 HL14 的加入。按下 SB3 按钮一次。重复直到点亮的 LED 穿过所有位置。

在编程过程中，按下 SB3 按钮伴随着计数器 DD8.1、DD8.2、DD9.1 输出的二进制代码组合发生变化，由 HL3-HL11 LED 线显示。

在 [1] 中考虑了另一个编程“移动阴影”效果的示例。如前所述，该设备有可能增加轻元素的数量。因此，该装置例如可以用作照明显示器的控制器。花环元素的数量可以达到几十个（方便增加XNUMX的倍数），而无需对串行接口协议进行重大改变。只需要设置所需数量的控制和输出寄存器，并相应地改变时钟脉冲的数量。当然，需要考虑一种动态光组合对应的EEPROM地址范围的变化。如果您需要控制超过一百个元素的花环，则必须使用额外的缓冲寄存器。在这种情况下，向缓冲寄存器的数据传输将以较低的时钟频率进行，并且在完成向缓冲寄存器的数据传输周期后，数据将被重写到与其输出相连的输出寄存器。这将允许您在显示当前光动态组合时直接通过串行接口的线路传输大数据包。当然，这将需要一些复杂的协议。

对于与动态光设备中的串行接口实现相关的所有问题，您可以通过向文章开头指定的作者电子邮件地址发送请求来获得建议。

文学:

Odinets A. L. 具有串行接口的可编程光动态设备。 1.0 版。 - “RADIO AMATEUR”，2003 年，第 8 期，p。 6.
Slinchenkov A., Yakushenko V. 灯光效果的安排。 - “无线电”，2000 年，第 1 期，p。 32-35。
Zeldin EA 信息测量设备中的数字集成电路。 - 列宁格勒。 “ENERGOATOMIZDAT”，1986 年，p。 76-77。
Odinets A. L. 具有串行接口的光动力装置，-“RADIOMIR”，2003 年，第 12 期，p. 16.

作者：Odinets Alexander Leonidovich，Electronic_DesignArt@tut.by，白俄罗斯明斯克

查看其他文章 部分采光.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

用于触摸仿真的人造革 15.04.2024

在现代科技世界，距离变得越来越普遍，保持联系和亲密感非常重要。萨尔大学的德国科学家最近在人造皮肤方面的进展代表了虚拟交互的新时代。萨尔大学的德国研究人员开发出了超薄膜，可以远距离传输触觉。这项尖端技术为虚拟通信提供了新的机会，特别是对于那些发现自己远离亲人的人来说。研究人员开发的超薄膜厚度仅为 50 微米，可以融入纺织品中并像第二层皮肤一样穿着。这些薄膜充当传感器，识别来自妈妈或爸爸的触觉信号，并充当将这些动作传递给婴儿的执行器。父母触摸织物会激活传感器，对压力做出反应并使超薄膜变形。这 ... >>

Petgugu全球猫砂 15.04.2024

照顾宠物通常是一项挑战，尤其是在保持房屋清洁方面。 Petgugu Global 初创公司推出了一种有趣的新解决方案，这将使猫主人的生活变得更轻松，并帮助他们保持家中干净整洁。初创公司 Petgugu Global 推出了一款独特的猫厕所，可以自动冲掉粪便，让你的家保持干净清新。这款创新设备配备了各种智能传感器，可以监控宠物的厕所活动并在使用后激活自动清洁。该设备连接到下水道系统，确保有效清除废物，无需业主干预。此外，该厕所还具有较大的可冲水存储容量，非常适合多猫家庭。 Petgugu 猫砂碗专为与水溶性猫砂一起使用而设计，并提供一系列附加功能 ... >>

体贴男人的魅力 14.04.2024

长期以来，女性更喜欢“坏男孩”的刻板印象一直很普遍。然而，英国莫纳什大学科学家最近进行的研究为这个问题提供了新的视角。他们研究了女性如何回应男性的情感责任和帮助他人的意愿。这项研究的结果可能会改变我们对男性对女性吸引力的理解。莫纳什大学科学家进行的一项研究得出了有关男性对女性吸引力的新发现。在实验中，女性看到了男性的照片，并附有关于他们在各种情况下的行为的简短故事，包括他们对遇到无家可归者的反应。一些人无视这名无家可归的人，而另一些人则帮助他，比如给他买食物。一项研究发现，与表现出同理心和善良的男性相比，表现出同理心和善良的男性对女性更具吸引力。 ... >>

来自档案馆的随机新闻

神经细胞仍在再生 15.04.2018

神经发生（新神经细胞的形成——神经元）的研究是一个相对较新的研究领域。近年来，科学家们已经证明，许多哺乳动物的大脑在整个生命过程中都会形成新的神经元，但科学界对于人类神经发生的问题仍然没有达成共识。

新的成像技术（如共聚焦显微镜）表明，至少在青春期之前，新的神经元会在人类海马体中形成，海马体是大脑中参与情绪和记忆形成的区域。科学家们认为，这些发现可能有助于开发治疗阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的药物。

哥伦比亚大学的神经科学家 Maura Boldrini 和她的同事从 28 名在几个小时前死亡的健康人的海马体中采集了组织样本。这些人在死亡时的年龄从 14 岁到 79 岁不等。科学家们已经确定了海马齿状筋膜（发生神经发生的大脑部分）的新血细胞和神经元在死者体内形成的速度。

“根据对小鼠进行的研究，齿状筋膜中有多能‘母’干细胞，根据一些报道，其数量有限。‘女儿’细胞的发育是由“母亲”细胞，可能会遵循神经元形成的路径”，Boldrini 解释道。

Boldrini 和她的同事发现，“母亲”细胞的数量会随着年龄的增长而减少，而“女儿”细胞则不会。科学家们在所有样本的齿状回中都发现了数以千计的未完全形成的年轻神经元，无论样本采集者的年龄如何。然而，年龄越大，齿状筋膜中产生与大脑重建现有神经连接并形成新神经连接（神经可塑性）能力相关的物质的细胞就越少。科学家总结说：“成年后出现的新神经元可能彼此之间和其他神经元之间形成较少的连接，或者迁移到大脑其他部位的频率较低。”

新研究的作者说，神经可塑性的丧失可能解释了一些人在成年期经历的情绪脆弱性，但新的脑细胞，包括神经元，仍然能够承受认知技能的下降。现在，科学家们计划找出患有阿尔茨海默病和情绪问题的人体内年轻神经元的形成速度。

其他有趣的新闻：

▪ Vitus E-Mythique LT 电动山地自行车

▪ ZL33020 以太网用芯片

▪ 三星 ISOCELL GN2 图像传感器

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 文章教堂唱诗班成员上课迟到的情况在哪里？详细解答

▪ 戈里奇尼克的文章。传说、栽培、使用方法

▪ 文章单芯片上的声音模块。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章铝圈电池。化学经验

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论