Điều khiển 5000 LED

Tôi đang thực hiện một dự án đòi hỏi phải kiểm soát 10.000 I / O.

Đầu ra 5000 - Đối với 5000 LED, trong đó chỉ có 1 đèn LED sẽ sáng cùng một lúc

Đầu vào 5000 - Đối với 5000 cảm biến, trong đó nó sẽ cảm nhận được sự hiện diện của một đối tượng.

Về cơ bản, tôi đang làm một hệ thống lưu trữ (một cái gì đó tương tự như lỗ chim bồ câu), theo đó, hộp nhỏ sẽ được đặt trong lỗ chim bồ câu này. Hiện tại tôi có khoảng 5000 hộp được đặt trên 20 giá đỡ. Mỗi giá có 250 lỗ (10 cột cờ x 25 hàng).

Mỗi lỗ này sẽ có một đèn LED và một cảm biến. do đó, tôi cần 5000 cảm biến LED & 5000.

tất cả các cảm biến và đèn LED sẽ được kết nối với một hệ thống. Khi tôi cần đặt hộp vào lỗ chim bồ câu, tôi sẽ quét mã vạch của hộp và đăng ký nó trong hệ thống. Sau đó, hệ thống sẽ tìm kiếm khe trống trong bất kỳ giá đỡ nào và làm sáng đèn LED. Tôi sẽ đặt cái hộp vào lỗ chim bồ câu và đèn LED tắt.

Nếu tôi cần lấy bất kỳ hộp nào, tôi sẽ nhập số hộp và đèn LED của vị trí chính xác sẽ sáng lên.

Không thực sự chắc chắn làm thế nào để bắt đầu. Muốn biết loại phần cứng nào có số lượng cổng I / O như vậy.

Cách tiếp cận tốt nhất là đặt đèn LED của bạn trong ma trận 64x80 . Vì chỉ có 1 đèn LED cần được thắp sáng bất cứ lúc nào, bạn có thể sử dụng bộ khử kênh cho cả hàng và cột. Đối với các hàng bạn muốn thấp 1 dòng, cho các cột cao 1 dòng.
Một giải pháp là sử dụng mười 74HC138 giây cho các hàng, được điều khiển bởi 7 dòng địa chỉ (2 <80 <2 ). Bạn sẽ cần một số logic bổ sung để lấy các đầu vào điều khiển cho mỗi 74HC138 từ địa chỉ này. Đối với các cột, bạn sẽ cần tám 74HC238 , tương tự như 74HC138, nhưng với đầu ra hoạt động cao. Ở đây bạn chỉ cần 6 dòng địa chỉ (64 = 2 ). Vì vậy, bạn sẽ có tổng cộng 13 dòng địa chỉ. 7 $^6$$^7$$^6$

Một cách tiếp cận khác là sử dụng CPLD . 13 dòng địa chỉ trong, 64 cột + 80 hàng ra. Đó là 157 I / Os. Altera có một vài thiết bị MAX3000 phù hợp với hóa đơn.

Nếu bạn không có bản trình bày nhỏ gọn cho đèn LED như bảng điều khiển khái quát, bạn có thể muốn lái chúng với dòng điện cao hơn để nhìn rõ hơn. Trong trường hợp đó, bạn sẽ cần thêm bóng bán dẫn trên đầu ra.

Whooo, cậu bé ... Đây sẽ không phải là một dự án giá rẻ!

Tôi đồng ý với Ranieri về khái niệm chung về việc chia dự án thành các "gạch" lặp đi lặp lại.

Cho rằng bạn có 20 giá đỡ 10 cột x 25 hàng; Tôi nghi ngờ những gì bạn sẽ muốn là bộ điều khiển chính cho mỗi giá (cũng sẽ xử lý phân phối điện) được ghép nối với "đơn vị kệ" cho mỗi hàng, chịu trách nhiệm điều khiển đèn LED cho 10 cột và cảm nhận hộp. Bộ điều khiển chính cũng có thể điều khiển đèn chính ở đỉnh của giá, để giá đích có thể dễ dàng được phát hiện.

Xem xét khoảng cách liên quan, tôi không nghĩ bạn nên sử dụng USB khi kết nối với giá đỡ - USB không muốn lái xe đường dài. Thay vào đó, một giao diện bị cô lập như Ethernet, hoặc ala MIDI bị cô lập có lẽ là lựa chọn tốt hơn. Giao diện trong giá đỡ, tuy nhiên, có thể được thực hiện với hầu hết mọi cách tiếp cận.

Các thiết bị XMOS thường được sử dụng để điều khiển các dãy đèn LED rất lớn. Các đèn LED được nhóm thành "gạch", với mỗi ô được điều khiển bởi chip XMOS và các thanh ghi dịch chuyển phù hợp. Các thiết bị XMOS có thể được kết nối với nhau thông qua XLinks hoặc Ethernet tốc độ cao và có thể giao tiếp với hệ thống máy chủ thông qua Ethernet hoặc USB. Các thiết bị XMOS có thể triển khai USB và Ethernet tốc độ cao trong phần mềm, chỉ cần chip PHY phù hợp.

5.000 đầu vào có thể được giao tiếp theo cách tương tự.

Thật sự rất khó để đưa ra các khuyến nghị rõ ràng mà không có ý tưởng chính xác hơn về toàn bộ hệ thống được cho là đang làm gì, hoặc cách bố trí đèn led và cảm biến, nhưng tôi sẽ thử.

Bạn sẽ không tìm thấy một thành phần nào với 10000 cổng IO kỹ thuật số và ngay cả khi bạn thực hiện mạch điều khiển / bộ đệm / xu hướng cho đèn led và cảm biến sẽ chiếm một lượng lớn bất động sản trên bảng. Đặt cược tốt nhất của bạn là phân chia và chinh phục - tạo ra một số "ô" xử lý một bảng con cụ thể và kết nối chúng lại với nhau.

Ví dụ, nếu đèn led và cảm biến cần được đặt cùng vị trí, mỗi ô có thể có 100 đèn led và 100 cảm biến, (de) -multiplexers và một bộ vi điều khiển đơn giản. Sau đó, bạn sẽ lắp ráp 50 viên gạch này, nâng tổng số lên tới 5000 đèn led và 5000 cảm biến. Sau đó, bạn kết nối từng ô này với một "bảng mẹ" có thể giải quyết các bảng riêng lẻ, nói chuyện với bộ vi xử lý trên chúng và viết / đọc các đèn led và các giá trị cảm biến.

Một trong những quyết định thiết kế chính sẽ là "sức mạnh" của hệ thống mẹ, cũng như mạch kết nối. Ví dụ: nếu bạn sẵn sàng điều khiển mọi thứ từ máy tính xách tay (hoặc tương tự), bạn có thể sử dụng USB làm kết nối. Sau đó, bạn có thể chạy ngăn xếp USB phần mềm như VUSB trên các ô để giảm chi phí. Các tùy chọn khác có thể là CAN, I2C và thậm chí Ethernet. Một lần nữa, các chi tiết cụ thể của hệ thống của bạn chỉ ra những gì sẽ sử dụng.

Đối với sử dụng cụ thể có các phím tắt đáng kể có sẵn. Ví dụ, nếu đèn led được sử dụng làm màn hình, bạn có thể điều khiển chúng từ một vi điều khiển duy nhất bằng cách sử dụng thiết lập ma trận và bộ đệm khung đơn giản.

Có những lựa chọn thay thế

• bạn có thể tạo các mô-đun riêng cho từng giá và kết nối chúng qua mạng LAN. Mỗi mô-đun sẽ điều khiển 250 đèn LED.

và / hoặc

• bạn có thể điều khiển LEDin trong ma trận 3D. Vì mỗi đèn LED chỉ có 2 cực, bạn có thể thêm một đèn thứ ba bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Đèn led sẽ sáng chỉ khi bộ thu, bộ phát và đế được cấp nguồn chính xác. Ma trận 3D chỉ cần 52 I / O (17 * 17 * 18) để điều khiển 5000 đèn LED, thay vì 142 (71 * 71).

Trong khi đó tôi nghĩ bạn có thể chơi với Rainbowduino và Ma trận LED 8 * 8 RGB điều khiển 192 đèn LED (3 * 8 * 8).

Vì bạn cần chuyển mã vạch đến trạm tính toán trung tâm, bạn phải thiết lập một chiếc xe buýt. Tùy thuộc vào hộp của bạn lớn như thế nào, khoảng cách đóng vai trò trong việc lựa chọn xe buýt.

Cáp tương tự với ghép kênh LED không phải là ý tưởng tốt cho các thiết lập diện tích lớn, nơi các đèn LED không ở gần nhau (nỗ lực cáp, khác nhau về khả năng chống cáp, v.v.).

Giả sử bạn muốn giữ nó rẻ. Có thể thử I2C, và làm cho nó phân cấp. Sẽ có các nút bộ định tuyến nói chuyện với máy tính chủ và định tuyến các thông báo đến và từ các nút lá, trong đó sẽ có một nút trên mỗi hộp.

Một nút lá có thể đọc mã vạch, thắp đèn led và thực hiện nhiều tính năng khác nếu cần, đọc hoặc gửi tin nhắn đến nút bộ định tuyến của nó.

Thiết lập này có thể nằm trong cùng một liên minh tài chính với hệ thống cáp trung tâm cho đèn LED 5k, Cảm biến 5k, ngay cả khi được mô đun hóa. AVR ATtiny4 rẻ nhất với 4 GPIO có giá 0,6 EUR.