MELT製品に基づくLCDディスプレイの使用経験

この記事は、1年半前にこの記事で説明したウェザーステーション用の更新された外部センサーを作成する過程で経験しなければならないエキサイティングなアドベンチャークエストに当てられています。 以前のバージョンの操作経験によると、私は本当にステーションの最も気まぐれなコンポーネントである風速センサーを定期的にチェック（およびチェック）できるように、コントロールディスプレイを備えたセンサーを作成したかったのです。 この目的のためにディスプレイを選択し始めたときに冒険が始まりましたが、いくつかの理由から、さらにネイティブMELTの製品に落ち着きました。 しかし、私が選んだこの会社の仕事に対処する方法の非伝統的なセックスの方法を説明する前に、私が始めたこの壮大な近代化の主な理由について簡単に説明する価値があります。

その記事へのコメントで、彼らはセンサーの設計について私に正しく指摘しました、そのようなデバイスの軸は頑丈な先端を持ち、等しく頑丈なベースに置かれるべきです（「たくさんの石の上に」腕時計を思い出してください）。 もちろん、私はこれを知っていましたが、その後、十分な硬さの鋭い先端を光軸に提供する方法を考えることができませんでしたので、反対に、真鍮（ウェザーベーン用）または硬い（スピードセンサー用）先端を柔らかいPTFE（参照。指定された記事の引き出し）。 この決定は一時的かつ短命であり、近い将来、より実質的な何かを考え出す必要があることを完全に理解しています。

それにも関わらず、過去2シーズンの操作の結果は、そのような解決策が天候ベーンに非常に適していることを示しました。もちろん、フッ素樹脂ベースを真鍮軸で金属に切断しましたが、それはまったく彼を傷つけませんでした-そこに最小限の摩擦は必要ありません。 スピードセンサーではさらに悪化しました。フッ素樹脂がベースで切断されただけでなく、柔らかいジュラルミンの先端自体が2ミリメートルの長さで消去されました。 その結果、まず最初に、起動のしきい値が容認できないほど増加し、センサーを近代化する必要がありました。 風速計自体も近代化されました。レーザーコンパクトディスクは、その基礎となったレーザーコンパクトディスクが太陽から剥がれ、だらしない外観になったためです（コンパクトディスクが2つの層で構成されていることも以前知りませんでした）。

新しいセンサーの詳細については、少なくとも少し稼働してから後でお伝えしたいと思います。一度に何も変更する必要がないことを確認できます（つまり、夏の初めより前ではありません）。 また、測定回路の変更に関する詳細は、この記事のメイントピックに関連しているため、ここでは一部のみを示します。

センサー測定回路について

開始しきい値の低下に関連して、速度センサーから来る低周波数を測定するのにかなりの時間がかかるという問題が生じました（詳細については、低周波数の測定方法に関するこの出版物を参照してください）。 人為的に開始するしきい値を制限しないために、この場合は1〜2ヘルツから開始する周波数を測定する必要があります：センサーには円に16個の穴があることを考慮して（ 元の記事のセンサーの写真を参照 ）、これは8-16で約1回転に相当します開始のしきい値より明らかに低い秒数。 つまり、次の周波数パルスの到着を待機するタイムアウトは少なくとも1秒である必要があります（測定方法に関する指示記事を参照）。これは、省エネのストーリーを理解するのに役立ちます。 2秒ごとにコントローラーを起動する必要があります。 そして、それらの半分がパルスを待つのに時間がかかる場合、エネルギーの節約はありません-センサーの発光LEDがこの間ずっと作動しており、約20 mAを消費しているという事実を考慮してください。


2つのソースからコントローラーをウェイクアップする複雑な制御を装備することができます：通常、速度センサーからの外部割り込みから（つまり、センサーからのパルスを待機している間、コントローラーは省電力モードになります）、風がない場合はウォッチドッグから強制されます。 これは、速度センサーの読み取り原理を光学式からエネルギー消費の少ない回路に変更する場合にのみ意味があります（まだ探す必要がある-ホールセンサーは、基本的に光学設計よりも少ない5-10 mAを消費します）。 しかし、センサーが太陽電池で駆​​動されるようになったため、すべてが簡素化され、省電力モードを中止することができました。

測定値を計測するために、私はタイマーに煩わされたりArduinoミリ秒をカウントしませんでしたが、タイマー555で約1.5秒の周期でプリミティブ外部周波数ジェネレーターをセットアップしました。


私たちが思い出すように、センサー回路はDIPパッケージの「裸の」Atmega328コントローラーを使用し、Unoを介してプログラムされ、ソケットにインストールされます; Arduino自体はプロトタイピングにのみ使用されます。 ジェネレーターの出力は、INT0割り込みピン、マイクロ回路のピン4（UnoボードのピンD2）に接続されました。 正の差分割り込み（RISING）は、メインサイクルで次の読み取り値が取得される特定のフラグを設定します。 センサーからの周波数も割り込み方式で測定されます（センサーの出力はINT1割り込み入力、ピン4（D3）に接続されています。 同じ記事の最後の方法を参照してください ）。最大合計待機時間は、測定された周波数の2倍です。 したがって、タイムアウトが1秒の場合、最小測定周波数は2 Hzです（8秒で風速計が1回転）。 4サイクルごとに平均化が行われ、完成したデータがメインモジュールに送信されます。つまり、測定値は約6秒ごとに更新されます。

センサーを更新したストーリー全体をキャリブレーションし、定期的にチェックして、手動風速計での測定値と比較して、摩擦が増加しているかどうかを確認する必要があります。 したがって、測定値が1つの場所（家の中）に表示され、外部センサーがまったく異なる場所（庭のガゼボ）に設置されている場合は非常に不便です。 センサーハウジングにコントロールLCDを設置することについて質問がありました。 ここでは美しさは必要ないため、情報の要件は最小限です。1行の10文字のディスプレイで十分です。 しかし、幾何学的な要件は非常に厳しいです。ディスプレイは、幅が70 mmの既存のケースに収まる必要があります。 私はLCDディスプレイに対する私の有機的な嫌悪感（暗い、低コントラスト、小さな文字、バックライトの不快な品質、そして後に多くを消費します）について、私は小売で利用可能な範囲をほとんど知りません。 そのため、私が必要とするディスプレイは販売中に非常に検索されなければならないことがすぐに明らかになりました：店舗で主流である標準の16x2 LCDディスプレイは長さ80 mmのボードを持ち、センサーに収まらず、他のすべてのタイプはさらに大きくなります会社から。 自然界にはもちろん小さな品種がありますが、その後は自然界にあり、国内の小売店にはありません。

解決策：ああ、メルト！

最終的に、私はすぐに自分のタスクにふさわしい2つのMELTを見つけました。 それらの最初のものは、コントローラーを備えた単一行の10文字のMT-10S1で、メーカーによれば、「 HITACHIのHD44780およびSAMSUNGのKS0066に似ています」。 それはかなり大きな文字を持っています：高さ8mm以上、これは実際にはるかに大きなサイズの中国のディスプレイの特徴です。 ボードの幅は66 mm、突出スクリーン（外部）の寸法は62x19.5です。 この場合の消費量はそれほど気になりません（外部センサーは明らかに必要以上の電力の太陽電池で駆​​動されるため）が、習慣から外れて、データシートの行を見ると、通常よりも小さいことがわかりました-0.7 mA（すべての通常のLCD HD44780のアナログのディスプレイは、1.2 mA以上で消費します）。 これらのタイプのすべてに共通するように、ヒープへのバックライトがまだあります-むしろ悲惨であり、同時に多くのエネルギーを消費します。



2番目のMT-10T7ディスプレイはさらに驚くべきものです。まったく同じ寸法で、高さ13 mmの7セグメント10桁に正確に適合します。 いくつかの疑念は、非標準の、そして明らかに、自作のインターフェース（言葉による擬似コードでのプログラミングの例がデータシートでさえ与えられている）によって引き起こされました。 ディスプレイには実際のコントローラーは含まれていません。組み合わせロジックによって制御される静的ラッチトリガーのセットがあります。 しかし、このシンプルさのおかげで、この設計全体の消費電力はわずか30μAです。つまり、24時間バッテリ電源で動作するデバイスに最適です（従来のディスプレイでは1.4 mA、MT-10S1では0.7 mAでさえも、値の適用-たとえば、約1500 mAhの容量のAAAバッテリーなど、デバイスの他のコンポーネントを考慮に入れなくても、このようなディスプレイが動作する時間を自分で計算します）。



要するに、2つを与えます！

MT-10T7

データシートに記載されているMT-10T7のアルゴリズムを独立して再現しようとしても（Arduinoと純粋なアセンブラーの両方で）、成功には至りませんでした。 この出版物に出くわしたので、著者が誤解したことは理解できませんでした。著者（eshkinkot）は、MT-10T7の取り扱いの非常によく書かれた徹底的に実行された例を提供しました。 誰かが興味を持っているなら、 ここに数字と一致しない文字を含む7桁のインジケータで有効なすべての意味のある記号で補われた、eshkinkotの修正された例があります：






これらの写真では、分周器の出力をVo-18 kOhm（電源）：10 kOhm（接地）に設定すると、画面のコントラストがわずかに歪んでいますが、「デフォルト」のコントラストでも十分です。

次に、指定された例に、小数点以下3桁から4桁以内の任意の数を表示する関数を追加しました。正または負、整数、または浮動小数点、つまり、文字の合計数は5に達します。たとえば、「-12.7」。 7セグメントコードのポイントは別の親しみを占有しないため、表示されるビットの最大数は4です。この関数の入力パラメーターは次のとおりです。a）数値のACSII表現を含む配列（char buf [5]）、b）実際の文字数（ii 1から5）およびc）番号の最初の（左）記号を配置する位置（0から9の位置）（途中で使用される関数および表記法については、eshkinkotの参考文献または参照例で参照）：


数値の制御出力用のMT-10T7モジュールは、通常のラインマトリックスディスプレイよりも便利です。大きな桁があり、小数点が別の親しみを占めることはないため、同じ位置にもう1つの文字を収めることができます。 しかし、私の目的では、文字を出力する可能性がある場合は便利です（そうでない場合は、方位をコンパス度で表示する必要がありますが、これはやや珍しいことです）。 そのため、このケースでは、同じサイズの単一ラインマトリックスMT-10S1に目を向けました。これは、多くの欠点があるにもかかわらず、完成したデザインに移行しました。 同時に、彼はすでにMT-10T7にはないバックライトを持っています（このため、MT-10T8をすぐに購入する必要がありました）。この場合、その存在は害にならないと判断しました。

MT-10S1

MT-10S1ディスプレイには、1.5倍の文字がありますが、サイズもまともです。 さらに、彼のスクリーンは全体の寸法が経済的に詰め込まれています.10桁のインポート対応物はありませんが、Winstar WH1601L（キャラクターの高さが少し小さい）では、1つのサインはボードとスクリーンの全長の1ミリメートル以上です。 さて、コントローラーの消費量のほぼ半分（同じWH1601Lと比較して）。 実際、利点はそこで終わり、「機能」が始まります。

モジュールは、すでに述べたように、日立のHD44780と互換性のあるコントローラーを備えていることを誇りにしています。 つまり、彼は過度のストレスなしで彼の最愛の液晶で動作するはずです。 さらに、「デフォルト」エンコーディングページは、HD44780およびその多くの類似物の英語キリル文字ページと一致します。つまり、MT-10S1は問題なく液晶Rusで動作するはずです。これを切り替えるためにコードページは必要ありません。 そして彼は本当にこれをすべて行いますが、ニュアンスがあります。

最初の警告-単一行バージョンでは、開発者は明らかにレジスタを保存し、1行につき8文字（アドレス00h-07h）のみがレジスタごとにメモリにあります（残りの2文字は既に別のレジスタ（40h-41h）にあります）。 つまり、ディスプレイは事実上2行であり、両方の行が物理的に1行に配置されています。 よく調べてみると、同じことがWH1601にも当てはまることがわかりました（2番目のレジスタだけが8桁すべてを取ります）。 なぜこれが不便なのかは完全に不明であり、通常の16x2ディスプレイではレジスタは16ビットであり、そのような切り捨てにより、コントローラーの異なるバージョンを作成する必要があるため、製品の価格が安くなることはほとんどありません（異なるバージョンの場合、私はまったくわかりません）。 MT-10S1の通常の消費量より少ないことに関連していると思いましたが、同じWH1601は1.2-1.4 mAを消費します。つまり、先進の製品と違いはありません。

まあ、大丈夫-液晶Rusで、setDRAMModel（）関数と対応する定数LCD_DRAM_WH1601が見つかりました。 このモードでは、ライブラリには明らかなアドレス変換があります。

 if (ac>7 && ac<0x14) command(LCD_SETDDRAMADDR | (0x40+ac-8)); 

しかし、他の単一行ディスプレイでどのように機能するかはわかりません。MT-10S1はこのモードでの動作を完全に拒否します。画面は単に空白のままです。 私たちはアドレス指定について話しているので、ライブラリの上部にある単純な自己記述関数でこれを修正することはできませんが、私はライブラリを調べたり、問題を見つけたりしませんでした-私はすでに半ダース以上の液晶修正オプションを持っています、私はそれらを作りたくありませんさらに。

MT-10S1ディスプレイは、2行として宣言する必要があります。lcd.begin（16、2）; （16の代わりに10または12を代用できます。1行の実際の文字数はまだ8なので、何も変わりません）。 単一の行（2番目の位置の番号1）として初期化しようとすると、失敗につながります-背景が暗くなります。 また、複数桁の数字は8文字以内でのみ表示できます。長い行の場合、8文字を超える極端な文字は単純に消えます。 したがって、9文字と10文字は、補助数量（測定単位など）の表示にのみ適しているか、行番号を個別の数字に分割する必要があります。8文字目を超える場合は、カーソル位置を2行目の最初の文字に変更します。

被災者のために、ここでこのディスプレイの試用スケッチをダウンロードできます（リードの接続-スケッチテキストまたは下の図）。 ちなみに、コントラスト（工場データセットに単語がなく、Vo出力はNCとして指定されています）はここで通常の方法で調整されますが、実際にはこれを行う必要はありません：バックライトがない場合、背景は少し暗いようですが、分周器をVo出力に接続して明るくしようとするとバックライトをオンにすると、コントラストが著しく失われます。

コントローラーとのインターフェース

すべてが正常に機能することを確認した後、これらすべてをセンサーコントローラーに接続する方法について疑問が生じました。 もちろん、センサーコントローラーがそれから制御を提供するのに十分な自由な結論はありませんでしたが、私は大規模なコントローラーで都市をフェンスしたくはありませんでした-システムの構成がモジュール式で、ディスプレイへの出力が既にデバッグ済みの基本アルゴリズムの動作を妨げない場合、より便利です。 シリアルインターフェイスのいずれかを使用し続けました。

これは、PCF8574（またはその多くのアナログ）に基づいたI ² Cソリューションを請います。特に、このチップ自体は単なるトリックされたシフトレジスタであり、したがって、動作中に数十μAを消費し、静止時に10μA未満を消費します。 MT-10T7と組み合わせて、インジケータ付きの低電力デバイスを作成するための優れたペアを形成します。MELTには、この場合のための既製のオプションがあります。MT-10T11は総消費量が30μAです。

しかし、MT-10S1にはそのような便利な解決策はありません-何らかの理由で、下位レベルのMELTディスプレイの中でPCF8574のアナログの形で追加された20x4構成のバージョンだけが提供されます（ UPD：コメントでは、同じインターフェースを持つMT-16S2H構成16x4があることを示唆しました、彼の寸法は必要な寸法を超えています）。 MT-10S1ディスプレイの2番目の不快な機能は非標準のピン配置であるため、 この記事で説明したタイプの完成したモジュールは、この場合に使用するには不便です。 結論は同じですが（HD44780はより正確に言えば、国内の対応するKB1013VG6です）、それらは完全に非標準の順序で配置されています。 興味のために、インポートされた16x1とMELTの2行/ 4行の両方をチェックしました-それらはすべて標準の出力順序を持ち、MT-10S1は何らかの理由でこの背景に対して際立っています。 ですから、あなたは自分で決断を下さなければなりません。

その結果、同じATmega328コントローラをディスプレイに簡単に配置し、同じ方法でプログラムしました-UNOを介して、起動に必要なアクセサリのみを備えた別のボードのソケットに挿入しました：導体、電源、RC回路を備えたクォーツ出力をリセットします（コントローラが同様の方法で接続されている元の記事のセンサー回路を参照）。


そして、神自身が2つの同一のAVRコントローラーを通常のシリアルインターフェースを介してドッキングするように注文しました。プログラミングプロセスを除き、とにかくこのプロジェクトの他の場所では使用されず、すべてがすでに手元にあります。 ちなみに、このようなソリューションは、PCF8574に基づくコンポーネントと価格に違いはなく、MT-10T7を搭載したバリアントでは、前述のMT-10T11が手元にない場合、省エネの点で競合できます。

合計で、コントローラー付きのMT-10S1モジュールの回路は次のとおりです（図では、ATmega328の結論の指定は、Arduinoボードの結論の後に括弧内に示されています）。



コントローラーでは、省電力モードを適用しました（そう、ここでは実際には必要ありませんが、なぜチップを不必要にずっと保持するのですか？）。 さらに、ウェイクアップは、測定とデータ転送機能をわずかに分離するために、メインコントローラーのクロックと同じ555チップ上の方形波ジェネレーターからの信号で発生し、今回は立ち下がりエッジ（FALLING）でのみ発生します。


UARTを介したセンサーコントローラーからディスプレイコントローラーへのデータ転送は、ダイアログ形式で編成されます。 目覚め、4回目の割り込みごとに、ディスプレイコントローラーは順番にデータを要求します。

 . . . . . if (flag==1) { //   4-  ~6  Serial.print('T'); //   while(!Serial.available()); //  T iit = Serial.readBytes(buft,5); //  5  , //  ii    Serial.print('H'); //   while(!Serial.available()); //  iihh=Serial.readBytes(bufhh,5); //  5  , //  ii    Serial.print('S'); //   while(!Serial.available()); //  iiss=Serial.readBytes(bufss,5); //  5  , //  ii    Serial.print('D'); //   while(!Serial.available()); //  iid=Serial.readBytes(bufd,5); //  5  , //  ii    flag=0; //   } . . . . . 

ここで、buft、bufhh、bufss、およびbufdは、対応する数値のASCII分解形式の温度、湿度、速度、および方向に関するデータを含む5バイトの配列（文字列ではありません！）です。 取りすぎないように、setup'eは受信の短縮タイムアウトを指定します。

 . . . . . Serial.begin(9600); Serial.setTimeout(10); //   10  . . . . . 

表示する方が便利です。まず、受信した番号の長さがすぐにわかります。次に、Serial.print（）関数がセンサーコントローラーの側面からASCII文字列を送信します。 ：

 . . . . . //     : if (Serial.available()>0) //  { char ch=Serial.read(); if (ch=='T') { Serial.print(temperature,1); delay(10);} if (ch=='H') { Serial.print(humidity,0); delay(10);} if (ch=='S') { float wFrq=(3+0.8*f)/10; //   / if (wFrq>0.3) Serial.print(wFrq,1); else Serial.print(0.0,1); delay(10);} if (ch=='D') { // Serial.println(wind_G); Serial.println(wind_Avr); delay(10); }//end ch }//end serial . . . . . 

ここでのm / s単位の速度の計算は、ステーションのメインモジュールで実行されるものと同じです（開始しきい値はランダムに0.3 m / sに設定されます）。また、キャリブレーション結果に応じて変更する必要があります。

通常のSerial.read（）でデータを受け入れ、lcd.print（t、1）などの関数を使用して受信結果をディスプレイに表示しようとすると、tは12.7に等しい温度（たとえば、12.7に等しい）で、これに応答してMT-10S1コマンドは「49.5」を出力します。 推測、または提案？ これらは、シーケンス「49 50 46 55」の最初の3文字です。つまり、数字「12.7」のASCII拡張です。 したがって、文字の配列をすぐに受け入れて、送信された文字数を直接表示する方が簡単です（カウントは割り込みごとに1ずつ増加するカウンターです）。

 . . . . if (count%8==0){ // 8   lcd.clear(); if (buft[0]!='-') lcd.print("+"); for (byte i = 0; i < iit; i++) lcd.print(buft[i]); //  lcd.setCursor(6, 0); for (byte i = 0; i < iihh; i++) lcd.print(bufhh[i]); //  lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("%"); } if ((count+4)%8==0){ //  4  lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); for (byte i = 0; i < iiss; i++) lcd.print(bufss[i]); //  lcd.setCursor(5, 0); dir_dd(bufd); //  } . . . . . 

最後の行を復号化する必要があります。 実際には、方向データは0〜15のコードで送信されます（ ベクトル平均化を実装する場合、それらはまだグレイコードから転送されます）。 7セグメントディスプレイMT-10T7の場合、コンパス度に変換されました。

 . . . . . dd=atoi(bufd); //   dd=dd*22.5; //   itoa(dd,bufd,10); //    . . . . . 

そして、ここでは、気象観測所のメインモジュールと同じ方法で、ロシア文字で直接書くことができます（実際、このディスプレイが選択されたためです）。

 . . . . . void dir_dd(char dd[]) {switch(atoi(dd)) { case 0: {lcd.print(""); break;} case 1: {lcd.print("C"); break;} case 2: {lcd.print("C"); break;} case 3: {lcd.print("C"); break;} case 4: {lcd.print(""); break;} case 5: {lcd.print(""); break;} case 6: {lcd.print(""); break;} case 7: {lcd.print(""); break;} case 8: {lcd.print(""); break;} case 9: {lcd.print(""); break;} case 10: {lcd.print(""); break;} case 11: {lcd.print(""); break;} case 12: {lcd.print(""); break;} case 13: {lcd.print("C"); break;} case 14: {lcd.print("C"); break;} case 15: {lcd.print("C"); break;} }//end switch }//end dir . . . . . 

外観

写真は、接続されたコントローラーが動作状態にあるディスプレイの外観を示しています。



これは、変更されたセンサーアセンブリの外観です。



バックライトパラメータは、上の図に示されているものです。 MELTモジュールのバックライトの電圧降下は12 V電源で4.5 Vなので、バックライト電流は50 mA（このモジュールの最大値は60 mA）です。

ハウジングは、内部に湿った空気が入らないように最大限に密閉されています（ディスプレイ画面の黒いフレームは、細いケーブルのゴム製シースからです）。 右側の白いプレートは、ハウジングの外側に取り外されたSHT-75湿度温度センサーのエンクロージャーです（センサー自体はその背後にあります）。 上の黄色の線は433 MHzの送信機アンテナです。 左側には、速度および方向センサーが接続されているコネクタがあります。

これが、気象観測所のメインモジュールのディスプレイの測定値の表示です（右側に白いアンテナのある黒いモジュールは433 MHzの受信機です）。