Pannellino di scritte scorrevoli

NUMERO SCRITTE MEMORIZZABILI	2
CARATTERI MASSIMI PER SCRITTA	62
CARATTERI MINIMI PER SCRITTA	5
VELOCITA’ DI SCORRIMENTO	SELEZIONABILE A PIACERE E INDIPENDENTE PER SCRITTA
EFFETTI	SCORRIMEMTO A SINISTRA COLONNA PER COLONNA
FORMATO CARATTERE	4 COLONNE, 7 RIGHE

L'idea di progettare un pannellino di scritte scorrevoli mi è venuta dopo aver visto per l'ennesima volta un camion che mostrava in cabina ben in vista il proprio nikname scritto con i LED. Pensate un montaggio per ogni nome, non sarebbe più logico progettare un pannellino universale, con la possibilità cioè di programmare qualunque nome o scritta in maniera semplice, nasce così il circuito che vi sto per presentare.

IL CIRCUITO

DISTINTA COMPONENTI

R1-24: 100 OHM 1/8W
R25-31: 470 OHM 1/8W
R32-35: 10 KOHM 1/8W

C1: 470 mF 25VL
C2: 47mF 16VL
C3: 0,1 mF

D1: 1N4004

L1-168: LED ALTA LUMINOSITA' (VEDI ARTICOLO)

IC1: PIC16F628 (A)
IC2-5: 74HC574
IC6: 7805

P1-4: PULSANTI PER CS

X1: MORSETTIERA 2 POLI

Come potete vedere dallo schema elettrico il circuito si presenta piuttosto complesso. Ciò si è reso necessario data la necessità di poter controllare un numero cosi elevato di LED con uno micro controller che mette a disposizione solo 16 I/O.

Infatti, il tutto è controllato da un semplice PIC16F628, uno economico e ormai diffuso micro controllore della Microchip. Il micro in questione contiene circa 2k di memoria di tipo FLASH, il primo Kbyte contiene il programma di gestione del pannellino, mentre il secondo contiene l'intero alfabeto delle lettere maiuscole e minuscole, i numeri dallo 0 alle 9 e alcuni simboli come la virgola, il punto, le frecce, ecc., molto utili come complemento alla scritta da visualizzare.

Oltre al micro, vengono utilizzati quattro di integrati di tipo TTL, si tratta dei 74HC574 contenenti ciascuno 8 FLIP FLOP tipo D, che hanno il compito di visualizzare una riga per volta ad una velocità talmente elevata da ingannare l'occhio umano. Il sistema di pilotaggio adottato viene chiamato MULTIPLEXER e sfrutta un fenomeno tutto naturale dell'occhio umano chiamato PERSISTENZA OTTICA, ovvero l'occhio trattiene l'immagine per qualche millisecondo, tempo necessario al nostro cervello per registrare l'immagine. È un sistema molto usato dalle attuali tecnologie, come il cinema e la televisione. In particolare IC2, assieme ai transistors da TR1 a TR7, ha il compito di pillottare le sette righe del pannello, mentre IC3, IC4 e IC5, le 24 colonne dello stesso. Come abbiamo detto gli integrati sono dei FLIP FLOP di tipo parallelo, quindi il compito del PIC è quello di preparare il tratto di scritta da visualizzare riga per riga, di dividerla in tre tronconi da otto colonne ciascuna, presentare ogni troncone all'ingresso di ogni FLIP FLOP e di trasportare tale troncone alle uscite attraverso un impulso di clock (vedi pin 11). Una volta inviata alle uscite i tre tronconi di scritta, attraverso IC2 viene alimentata un'intera riga di LED. Dopo un leggero ritardo, la riga viene spenta, il PIC prepara la riga successiva e la invia a IC3, IC4, e IC5 dopo di che comanda l'accensione della nuova riga. L'intero ciclo viene ripetuto per un certo numero di volte, determinato dal valore contenuto in un registro. Tale registro viene incrementato o decrementato dai due pulsanti “P1” (UP) e “P2” (DOWN) che in definitiva, regolano la velocità di scorrimento della scritta. Più grande è il valore contenuto nel registro più lento sarà lo scorrimento della scritta.

Faccio notare che lo scorrimento avviene colonna per colonna come nei prodotti commerciali.

Tutta la complessità dello schema è riservata unicamente pilotaggio dei LED, il resto del circuito è formato da quattro pulsanti necessari alla programmazione e alla scelta della velocità di scorrimento della scritta e ad una semplice quanto classica sezione riservata all'alimentazione che fa capo a IC6, un comune 7805.

La parte più delicata dell'intero progetto risultano proprio i LED. Come avete capito il sistema utilizzato per il pilotaggio dei LED fa sì che ogni riga viene accesa per un settimo del tempo totale. Ciò rende necessario utilizzare di un tipo di LED ad alta efficienza, il colore ha poca importanza, possono essere rossi verdi gialli, fate un po' voi l'importante è che abbiano una resa luminosa elevata e possibilmente un angolo di visualizzazione il più ampio possibile. Il LED con un angolo molto stretto renderebbe fastidiosa la lettura di fronte al pannellino mentre lateralmente la lettura risulterebbe difficoltosa.

Fino ad ora abbiamo parlato di scritta scorrevole, in realtà il nostro pannellino è in grado di memorizzare e visualizzare due scritte ben distinte, ognuna composta da un massimo di 62 caratteri. Una precisazione a proposito dei caratteri riguarda lo spazio. Lo spazio, è un carattere vuoto, cioè viene utilizzato l'ingombro di un carattere, quattro colonne, senza nessun LED acceso. È fondamentale gestire lo spazio come qualsiasi altro carattere. Per rendere leggibile una qualsiasi frase, è necessario il carattere spazio tra una parola e l'altra. Quando intendiamo 62 caratteri massimi, gli spazi sono conteggiati come qualsiasi lettera o simbolo. La limitazione è dovuta dal numero di Byte di tipo EEPROM a disposizione del PIC, cioè 128 Byte. L'area di memoria è stata divisa in due per comodità, 62 Byte sono riservati alla scritta vera e propria, 1 Byte riservato al TOP dell’array, 1 Byte alla velocità di scorrimento della scritta. In questo modo le due scritte sono completamente indipendenti l'una dall'altra anche nella velocità di scorrimento.

Vista la complessità del circuito e per agevolare al massimo la realizzazione del progetto da parte di tutti, è stato approntato circuito stampato a doppia traccia. È stato usato un formato standard del circuito stampato chiamato EURO CARD dalla misura di 100x160 mm. La realizzazione richiede una certa cura soprattutto nel far coincidere le due facce. Per la realizzazione consiglio caldamente l'utilizzo dei fogli blu (PRESS-N-PEEL), molto comodi nella costruzione di prototipi.

Una volta in possesso del circuito stampato inciso e forato, vi consiglio di montare per primi i LED. Dovete concentrarvi particolarmente in questa fase perché l'estetica finale dipenderà dalla perfezione del montaggio dei LED. Un pannello con i LED non allineati o storti darà al progetto un aspetto sgradevole e poco professionale. Vi consiglio di iniziare saldando quattro LED ai quattro angoli e solo un pin ciascuno, distanziando di circa 1 centimetro il LED dal CS. Non dovette dimenticare che vanno saldati sia dal lato rame che da quello componenti perciò lo spazio tra i LED e il CS è assolutamente necessario. Per la precisione un pin dal lato rame e uno dal lato componenti. I primi quattro LED faranno da guida in altezza a tutti gli altri. Procedete montando una colonna per volta bloccando il LED saldando pin dal lato rame, quindi dal lato componenti dopo aver provveduto all'allineamento il più preciso possibile. Non scordate la saldatura lato componenti perché una volta completato il montaggio dei LED non vi sarà possibile penetrare con il saldatore.

Procedete con le resistenze da 1/8W, gli zoccoli degli integrati infine i pulsanti, i transistors e i condensatori. Alcuni terminali dei transistor e degli integrati TTL vanno saldati da ambedue i lati, mentre molte piste dal lato componenti vanno unite alle corrispondenti dal lato rame con degli spezzoni di filo recuperato dai terminali in eccesso delle resistenze. È molto importante non dimenticare nessuno di questi collegamenti altrimenti il circuito non funzionerà. Fate riferimento alle foto che trovate nel presente articolo come confronto del vostro lavoro.

Se tutto è a posto, inserite gli integrati negli appositi zoccoli e alimentate il circuito con 10-12 Volt. Immediatamente deve scorrere la scritta di default “JUMBO elettronica”. Premendo brevemente il pulsanti “P4” (ESCE) deve apparire la seconda scritta di default “ANDREA e NICOLA” i nomi dei miei due figli. Ciò indica il corretto funzionamento del progetto.

L'intera programmazione avviene attraverso i quattro pulsanti presenti sul circuito stampato, soluzione molto semplice ed economica, che però implica qualche sacrificio durante la programmazione delle scritte.

Innanzitutto va detto che la scritta da memorizzare è sempre quella visualizzata prima di entrare nella fase di programmazione. Cominciamo con la scritta 1, cioè “JUMBO elettronica”. Partendo da questa scritta va premuto “P3” (ENTER) la scritta non scorre più, il primo carattere a sinistra lampeggia, mentre l'ultimo carattere a destra è il numero 1 a grandezza ridotta. In questo modo siamo entrati nella fase di programmazione della scritta 1 e il carattere che lampeggia è quello che noi possiamo cambiare attraverso i pulsanti “P1” (UP) e “P2” (DOWN) i quali incrementano o decrementano il puntatore dei caratteri a disposizione. In poche parole permettono scorrimento e la visualizzazione dell'alfabeto dei caratteri maiuscoli, minuscoli, dei numeri e dei simboli. Attraverso il pulsante “P1” (UP) questa scorrimento avviene in avanti mentre premendo il pulsante “P2” (DOWN) l'ordine è a ritroso. Una volta individuato il carattere che ci interessa, per memorizzarlo è necessario premere “P3” (ENTER). La scritta si sposta di una posizione permettendo la ricerca del carattere successivo sempre per mezzo dei pulsanti “P1” (UP) e “P2” (DOWN) e la successiva conferma con “P3” (ENTER). Una volta completata la frase, è necessario prendere “P4” (ESCE) in questo modo quanto selezionato viene memorizzato nell’area EEPROM destinata la prima frase e va a sostituire la precedente. Immediatamente la nuova frase viene visualizzata con la velocità selezionata precedentemente. La nuova velocità può essere impostata semplicemente premendo “P1” (UP) per velocizzarla o premendo “P2” (DOWN) per rallentarla. La nuova velocità viene sempre salvata nella memoria e richiamata assieme alla scritta.

Un unico consiglio, quando terminate la scritta, prima di uscire con “P4” (ESCE) inserite tre o quattro spazi che rendono più gradevole e leggibile la scritta.

Non mi sembra ci sia altro da aggiungere, il progetto nonostante la complessità è alla portata di chiunque. Sicuramente non mancherà di dare molte soddisfazioni a chi lo realizzerà.