Новогодняя светодиодная гирлянда на микроконтроллере

Предлагаемый автомат световых эффектов содержит четыре группы светодиодов, объединенных в новогоднюю гирлянду, которой управляет микроконтроллер.

Основа автомата световых эффектов (см. рисунок) — микроконтроллер, что позволило сделать устройство максимально простым. Органы управле­ния — переменный резистор R2 и кноп­ка SB1.

Схема

С помощью кнопки выбирают эффект (из десяти возможных), а пере­менным резистором регулируют ско­рость его воспроизведения (быстрее, медленнее). Управляющие сигналы с выходов микроконтроллера DD1 через токоограничивающие резисторы R5, R6, R8, R9 поступают на базы транзисторов VT1—VT4, которые подают питающее напряжение на группы светодиодов HL1—HL3, HL4—HL6, HL7—HL9, HL10 -HL12. Резисторы R4, R7, R10, R11 огра­ничивают ток через светодиоды.

Блок питания данной собран на понижающем трансформаторе Т1, на­пряжение вторичной обмотки которого выпрямляется диодным мостом VD1, конденсатор С1 — сглаживающий. Не-стабилизированное напряжение с вы­хода выпрямителя используется для питания светодиодов, а напряжение питания микроконтроллера стабилизи­ровано интегральным стабилизатором DA1.

Программы для микроконтроллера написаны на языке ассемблера. Всего было разработано два варианта. Пер­вый вариант программы — файлы girla.asm и girla.hex (табл. 1) — обес­печивает следующие эффекты: посто­янное свечение всех светодиодов; син­хронное мигание светодиодов; "бегу­щие огни"; реверс "бегущих огней"; по­очередное включение; поочередное вы­ключение; реверс поочередного вклю­чения; реверс поочередного выклю­чения; плавное нарастание яркости; автоматический перебор эффектов.

Последовательное переключение эффектов осуществляют кратковре­менными нажатиями на кнопку SB1. Выход из режима автоматического перебора на желаемом эффекте также осуществляют кратковременным нажа­тием на эту кнопку.

При выключении питания номер текущего эффекта сохраняется в энергонезависимой па­мяти микроконтроллера (кроме перво­го эффекта). При последующем вклю­чении устройства работа начнется с него. Поскольку интервал изменения сопротивления резистора R2 слишком велик,  программно  предусмотрено ограничение предельной скорости смены эффектов.

Значение некоторых констант, зало­женных в программе, можно изменить от 1 до 255. Например, kons2 — число опросов кнопки для устранения влияния дребезга контактов кнопки (это значе­ние изменять не рекомендуется). Число повторов каждого эффекта в режиме автоматического перебора (kons3) в программе равно трем, замедление изменения эффектов — kons4.

Интер­вал изменения скорости девятого эф­фекта — kons5, kons6, чем больше значения, тем выше скорость, причем сумма этих констант не должна превы­шать 255. Константы программного ежа ~ия интервала регулирования скорости смены эффектов со второго по вось­мой — konu, mnkon. Сумма их значений также не должна превышать 255. После изменения значений констант програм­му необходимо заново откомпилировать и получить новый НЕХ-файл для про­граммирования микроконтроллера.

Второй вариант программы — фай­лы girlat.asm и girlat.hex табл. 2 Взамен девятого эффекта (плавное нарастание яркости) здесь введен эффект "волна" — сначала плавное на­растание яркости свечения светодио­дов и затем ее плавное снижение, ско­рость этого эффекта не регулируется, а последний эффект исключен.

Для включения автоматического перебора эффектов необходимо нажать и удер­живать кнопку SB1 около двух секунд. Число повторов каждого эффекта — пять. Для выхода из этого режима на эту кнопку нажимают кратковременно. Во втором варианте программы не предусмотрено программного сжатия интервала регулирования скорости смены эффектов.

Большинство деталей, кроме свето-диодов, выключателя питания, держате­ля плавкой вставки и понижающего трансформатора, смонтированы с применением проводного монтажа на макет­ной печатной плате, которая помещена в пластмассовый корпус подходящего раз­мера. Внутри корпуса закреплен транс­форматор, а на стенках — выключатель и держатель плавкой вставки.

Детали

Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, переменный R2 — СПО, СП4-1, его сопротивление может быть в интервале 1...50 кОм, но должно соблю­даться условие R1 = R2. Оксидные конденсаторы - импортные, СЗ - К10-17, светодиоды можно применить любые с допустимым током до 20 мА и напряже­нием до 3 В.

Транзисторы КТ315Б заме­нимы на транзисторы серий КТ315, КТ3102 с любыми буквенными индекса­ми. Стабилизатор напряжения можно применить любой с выходным напряже­нием 5 В, диодный мост — также любой с допустимым током не менее 0,15 А и допустимым обратным напряжением не менее 20 В.

Понижающий трансформа­тор — с напряжением на вторичной обмотке 9... 10 В при токе до 0,15 А. Кнопка малогабаритная с самовозвра­том — ПКн159, DTST-6, выключатель питания — МТ1, МТД-1, П1Т1-1. Четыре группы светодиодов свивают в одну гирлянду, в которой светодиоды долж­ны расположиться в следующей после­довательности: HL7, HL1, HL4, HL10, HL8, HL2, HL5, HL11 и т. д.

Налаживание

Налаживания устройство не требует. В случае необходимости яркость све­чения светодиодов можно изменить подборкой резисторов R4, R7, R10, R11. При программировании устанав­ливают следующую конфигурацию мик­роконтроллера: CKSEL0=1, CKSEL1=0, RSTDISBL=0, SPIEN=0, BODEN=1, BOD-LEVELS.

В авторском варианте переменный резистор оказался невысокого каче­ства (ненадежное прилегание подвиж­ного контакта к резистивному слою), что иногда приводило к "зависанию" программы микроконтроллера. Этот недостаток был устранен установкой постоянного резистора 1 МОм между выводом 1 микроконтроллера и мину­совой линией питания.

Программы для микро­контроллера гирлянды размещены на сервере ftp.radio.ru, также их можно Скачать (7КБ) у нас.

Литература: Р2009, 12.