Як побудувати програмований світлодіодний QR -код?

QR-коди-це компактні, двовимірні штрих-коди, які зберігають різноманітну інформацію та легко доступні за допомогою камери смартфона.Спочатку створений в Японії на початку 1990 -х для відстеження деталей у автомобільній промисловості.Програмований світлодіодний QR-код-це динамічна система дисплея, яка використовує безліч діодів, що випромінюють світло (світлодіоди) для створення QR-кодів і можуть бути оновлені миттєво.Основна мета розробки програмованої світлодіодної системи QR -коду - підвищення універсальності та зручності QR -кодів у різних умовах.

Ця стаття пояснює, як створити програмований світлодіодний дисплей QR -коду, що охоплює все, від вибору правильного обладнання до налаштування та тестування кінцевого продукту.Він враховує деталі про вибір мікроконтролера, використовуючи інтегровані схеми MAX7219 для управління світлодіодами та програмуванням з такими інструментами, як Arduino IDE.Він зосереджується на практичному використанні електронних деталей та програмного забезпечення, а також пропонує поради щодо усунення несправностей та налаштування проекту для вдосконалення його функцій.

Каталог

Малюнок 1: Світлодіодний проект QR -коду

Матеріали

Світлодіодна матрична панель

Світлодіодна матрична панель - це ваш головний дисплей, де буде візуалізований код QR.Виберіть панель з достатньою роздільною здатністю, щоб переконатися, що QR -код легко сканувати.Матриця 32x32 або 64x64 RGB забезпечує достатню чіткість для цієї мети.

Малюнок 2: Панель світлодіодної матриці

Мікроконтролер

Для управління світлодіодною матрицею вам потрібен мікроконтролер.Варіанти включають Arduino, Raspberry Pi або ESP32.Виберіть один на основі рівня вашого досвіду та наявності відповідних бібліотек для ефективного контролю світлодіодної матриці.

Малюнок 3: Мікроконтролер

Живлення

Важливим є надійне джерело живлення, оскільки світлодіодні матриці можуть споживати живлення, особливо при більш високих налаштуваннях яскравості.Переконайтесь, що джерело живлення відповідає конкретній напрузі та поточним вимогам обраної вам світлодіодної матриці.

Малюнок 4: Блок живлення

Підключення кабелів

Щоб зв’язати свій мікроконтролер з світлодіодною матрицею, вам знадобляться різні кабелі.Це може включати дроти для перемичок або стрічковий кабель, залежно від типу з'єднання вашої світлодіодної матриці.

Малюнок 5: Підключення кабелів

Комп'ютер

Для програмування мікроконтролера потрібен комп'ютер.

Малюнок 6: Комп'ютер

Програмне забезпечення для генерації коду QR

Для створення QR -кодів вам знадобиться програмне забезпечення або онлайн -інструмент.

Світлодіодна матрична драйвер

Залежно від мікроконтролера та світлодіодної матриці, яку ви вибрали, спеціалізований драйвер або щит може потребувати ефективного управління матрицею.Наприклад, якщо ви використовуєте Arduino, матричний щит Adafruit RGB може бути корисним доповненням.

Малюнок 7: Драйвер світлодіодної матриці

Інструменти

Пайка

Вам знадобиться пайка, якщо ваша світлодіодна матриця або з'єднання між компонентами потребують пайки.Це добре для створення стабільних та постійних електричних з'єднань.

Малюнок 8: Паяки

Дротяні різаки/стриптизерки

Ці інструменти використовуються для підготовки кабелів, що дозволяє вирізати дроти до потрібної довжини та зняти ізоляцію, щоб викрити електропровідний матеріал всередині.

Малюнок 9: Дротяні різаки/стриптизерки

Комп'ютер з Arduino IDE або іншим середовищем розвитку

Комп'ютер потрібен для запису та завантаження коду у ваш мікроконтролер.Arduino IDE або інше відповідне середовище розробки дозволить вам ефективно програмувати та керувати своїм обладнанням.

Мультиметр

Мультиметр неоціненний для усунення несправностей.Це допомагає перевірити, чи всі ваші з'єднання є правильними, безпечними та функціонуючими, як очікувалося, вимірюючи напругу, струм та опір.

Малюнок 10: мультиметр

Побудова програмованого світлодіодного дисплея QR -коду

Налаштування світлодіодної матриці з MAX7219 ICS

Щоб почати налаштувати світлодіодну матрицю на дошці, спочатку уважно поставте світлодіодну матрицю.Кожен штифт на матриці відповідає або рядку, або стовпцю, тому важливо правильно їх відповідати з макетом матриці.Тут нерівність може спричинити проблеми з контролем світлодіодів пізніше.Підтвердьте роль кожного PIN, перш ніж рухатися вперед.

Далі, інтегрована схема MAX7219 потрібно підключити до світлодіодної матриці.Почніть з подачі живлення до ІС - підключіть штифт VCC до джерела 5В та штифта GND на землю ланцюга.Потім зосередьтеся на підключенні ліній DIG (DIGIT) та SEG (сегмент) до відповідних рядків та стовпців світлодіодної матриці.Правильне вирівнювання між матрицею та штифтами ІС допомагає належній роботі.Якщо винищування незрозуміло, проконсультуйтеся з таблицею даних щодо керівництва.

Якщо ваш проект вимагає декількох світлодіодних матриць, вам потрібно буде в ланцюзі маргаритки додаткових ICS MAX7219.Почніть з підключення PIN -коду «Дані» першого MAX7219 до PIN -коду «Дані в» наступному ІС.Продовжуйте цю схему, пов'язуючи лінії "завантаження" та "годинник" між кожним ІС.Ця конфігурація дозволяє керувати декількома матрицями послідовно з мінімальним використанням штифтів мікроконтролера.Правильна синхронізація між усіма ІКС забезпечує плавну роботу в усьому налаштуванні дисплея.

Малюнок 11: Налаштування світлодіодної матриці з MAX7219 ICS

Програмування Arduino та усунення несправностей

Наступним кроком є ​​обладнання, програмування Arduino.Почніть з включення бібліотек, бібліотека LedControl.H використовується для взаємодії з IC Max7219.У вашому ескізі Arduino ініціалізуйте світлодіодну матрицю, визначивши, скільки використовується MAX7219 ICS, і вкажіть шпильки зв'язку (Datain, CLK, завантаження).

У головному циклі вашого коду ви можете контролювати індивідуальні світлодіоди або відображати цілі символи чи цифри.Використовуйте функції бібліотеки, щоб надсилати дані до конкретних світлодіодів, регулювати яскравість або очистити дисплей за потребою.

Під час тестування ви можете зіткнутися з поширеними проблемами, такими як погані з'єднання або помилки програмного забезпечення.Наприклад, світлодіодна матриця може мерехтить або відображати неправильно, якщо відсутнє з'єднання заземлення.Двічі перевірте всі заземлення, щоб переконатися, що вони захищені.

Ще одна поширена проблема-це невірна проводка в налаштуваннях ланцюга.Використовуйте мультиметр, щоб перевірити безперервність та перевірити, чи всі з'єднання відповідають вашій схемі.Проблеми з програмним забезпеченням також можуть спричинити проблеми, такі як код Arduino, не ініціалізуючи та не вирішуючи ICS MAX7219.Переконайтесь, що ваші призначення PIN -коду були правильними та всі цикли функціонують за призначенням, не порушуючи потік даних між пристроями.Налагодження може включати перегляд логіки у вашому коді та забезпечення належного вирішення всіх пристроїв.

Побудова остаточної матриці

Перший крок у цьому процесі - це складання світлодіодних матриць у більшу установку, передбачає кілька ретельних дій.Почніть зі збору всіх матеріалів, як -от світлодіодних матричних панелей, з'єднуючи кабелі, гвинти, розпірки та кріплення кронштейнів.Потім сплануйте макет, розташувавши матриці на плоскій поверхні, переконавшись, що всі вони стикаються однаково, з вирівнюванням потужності та даних, і вирішують загальний розмір та розташування, наприклад, сітку 3x3 або 4x4.

Після встановлення макета почніть встановити матриці, надійно прикріплюючи кронштейни до задньої частини кожної панелі.Потім ці панелі повинні бути закріплені на міцному підкладному матеріалі, як фанера або акрил, щоб зберегти все стабільним.Важливо розмістити прокладки між кожною панеллю, щоб тепло вийти втечу, і запобігти світлу від однієї панелі, що перешкоджає іншій.

Після монтажу зосередьтеся на підключенні ліній даних.Почніть з зв’язку введення даних першої матриці з вашою системою управління, як мікроконтролер або ПК.Потім підключіть вихід даних з першої матриці до введення даних наступного, і продовжуйте цю схему проходити через усі матриці.Після підключення даних закріпіть з'єднання живлення, прикріплюючи кабелі живлення до кожної матриці, переконавшись, що з'єднання є тісними, щоб уникнути втрати живлення.Використовуйте кабельні краватки або затискачі для організації кабелів та зменшення шансів на випадкові відключення або пошкодження.

Після того, як все підключено, перейдіть до остаточного налаштування та тестування.Увімкніть систему та запустіть тестовий шаблон, щоб перевірити наявність будь -яких світлодіодів, які не працюють, або проблеми з з'єднанням.Якщо є якісь проблеми, відрегулюйте кабельні з'єднання або замініть будь -які несправні світлодіодні панелі за потребою.

Друга важлива частина побудови великої світлодіодної матриці - це управління потребами в енергетиці.Почніть з обчислення, скільки потужності вам знадобиться: перевірте, скільки живлення використовує кожна матрична панель (зазвичай наведена у Ваттс), і помножте це на загальну кількість панелей, щоб визначити загальну потребу в потужності.Розглянемо як пікові, так і середні потреби в потужності, оскільки світлодіоди використовують більше потужності при демонстрації яскравих кольорів, особливо білих.

Далі проектуйте систему розподілу електроенергії.Виберіть джерело живлення, яке може впоратися з загальною потребою електроенергії, додавши додаткові 20% для безпеки.Розділіть навантаження на живлення на кілька джерел живлення, щоб уникнути перевантаження одного.Використовуйте блоки клеми, які можуть обробляти загальний струм для ефективного розподілу потужності з одного входу до декількох виходів.Підключіть основний джерело живлення до блоку клеми, а потім запустіть окремі дроти живлення з блоку клеми до кожної матричної панелі, переконавшись, що всі з'єднання є тісними та за допомогою проводів, які можуть переносити струм без перегріву.

Нарешті, поставте заходи безпеки на місце.Встановіть запобіжники або вимикачі, близькі до джерела живлення, щоб захистити від потенційного перенапруження.Регулярно перевіряйте всі з'єднання та дроти на наявність зносу або пошкодження та замініть будь -які деталі, щоб система була безпечною та надійною.

Програмування, завантаження та налаштування коду

Microsoft Excel, відомий своїми функціями управління та аналітичними функціями, також може бути творчо використовувати для таких завдань, як налаштування дисплеїв QR -коду.Для початку визначте дані, які ви хочете кодувати в QR -коді, який може бути текстом, URL -адресою чи іншою інформацією.Оскільки Excel не генерує QR-коди, вам потрібно буде встановити надбудову, як генератор QR-коду, із магазину додатків Microsoft Office.Після введення даних надбудова генерує QR-код безпосередньо в комірці Excel.

Після створення QR -коду ви можете налаштувати його, змінивши його розмір та регулюючи рівень виправлення помилок.Це робить код сильнішим від пошкоджень, але також складнішим.Після завершення QR -коду експортуйте його як файл зображення, наприклад PNG або JPEG.Потім це зображення може бути імпортоване у ваше середовище програмування, де його потрібно перетворити у формат, як байт -масив, якщо ви плануєте відображати його на мікроконтролері, як Arduino.Цей метод дозволяє програмістам швидко прототип та тестувати QR-коди для різних проектів, що використовують зручний для користувачів інтерфейс та потужні можливості додатків.

Завантаження коду в Arduino - це основна майстерність для тих, хто використовує ці мікроконтролери.По -перше, переконайтеся, що Arduino IDE встановлено на вашому комп’ютері, оскільки саме тут ви будете писати, компілювати та завантажувати свій код.Розробіть свій ескіз Arduino в IDE, включаючи бібліотеки, якщо ваш проект передбачає відображення QR -коду.Перш ніж завантажувати, переконайтеся, що ваша плата Arduino належним чином підключена до вашого комп'ютера за допомогою USB -кабелю та виберіть правильну модель та порт дошки в IDE.Для безпеки відключіть будь -які зовнішні джерела живлення від Arduino під час процесу завантаження, щоб запобігти коротких схем або сплеску електроенергії.Після того, як все налаштовано, натисніть кнопку завантаження в Arduino IDE.Ви побачите прогрес на нижній консолі, і повідомлення про успіх з’явиться після завершення завантаження.Після завантаження знову підключіть будь -які зовнішні джерела живлення та перевіряйте Arduino, щоб забезпечити все, що функціонує, як очікувалося.

Монтаж та остаточне налаштування

Щоб почати складати свій програмований світлодіодний QR -код, спочатку додайте світлодіодну матрицю до суцільної основи, як фанера.Це допомагає підтримувати матрицю стійкою і виглядати добре.Виберіть шматок фанери, який трохи більший, ніж матриця і досить товста, щоб підтримувати вагу без згинання, півсантиметрова товщина добре працює.Помістіть світлодіодну матрицю на фанеру, щоб знайти найкраще місце для неї.Цей крок допомагає вам переконатися, що все вишикувалося належним чином і що по краях є достатньо місця для будь -яких проводів чи компонентів.

Після того, як ви відзначили найкращу позицію на фанелі, ви можете встановити матрицю.Якщо ваша світлодіодна матриця не має попередньо просвердлених отворів для монтажу, можливо, вам доведеться створити просту раму або використовувати дужки.Ви можете зробити рамку за допомогою дерев’яних смужок або металевих кронштейнів, закріплюючи його навколо країв матриці та прикріплюючи його до фанери.Переконайтесь, що кадр міцно утримує матрицю, не покривши жодних світлодіодів.

Для приємного вигляду подумайте про фарбування або фарбування фанери, щоб відповідати області, де буде відображатися QR -код.Темні кольори, як чорні, часто роблять світлодіодні кольори більше.Ви також можете додати чітку акрилову кришку над матрицею, щоб захистити світлодіоди від пилу та пошкоджень, зберігаючи їх видимими.

Організуйте кабелі на задній частині фанери за допомогою кабельних затискачів.Це робить його акуратним і гарантує, що дроти безпечні, заважаючи їм розпустити або пошкодитися з часом.

Кінцеве тестування

Після складання всього, важливо перевірити свій світлодіодний QR -код, щоб переконатися, що він добре працює і його можна легко сканувати з різних відстаней та кутів.Почніть з перевірки того, що всі з'єднання надійні і що світлодіодна матриця отримує живлення.Увімкніть матрицю і переконайтеся, що кожна частина QR -коду освітлюється правильно.

Далі перевірте, наскільки добре можна прочитати код QR, віддаляючись далі від нього.Код повинен бути легко сканувати принаймні з мінімальної відстані, на яку ви очікуєте, що люди використовуватимуть його.Використовуйте зчитувач QR -коду на смартфоні або планшеті, щоб перевірити його з різних відстаней та кутів.Це повинно бути сканувати, не потребуючи пошуку точного місця, що робить його простим у використанні в реальних ситуаціях.

Якщо ви плануєте використовувати світлодіодний QR -код на відкритому повітрі або в місцях зі зміною світла, перевірити, наскільки він видимий в різних умовах освітлення.Наприклад, пряме сонячне світло може ускладнити перегляд світлодіодного дисплея.Якщо це станеться, можливо, вам доведеться додати відтінок або збільшити яскравість світлодіодів, щоб полегшити його.

Малюнок 12: Проект готового світлодіодного QR -коду

Висновок

Створення програмованого світлодіодного дисплея QR -коду передбачало детальну електронну роботу та розширене програмування, що призвело до функціонального та цікавого продукту.Проект вимагав вибору та складання світлодіодної матриці, вибору правильного мікроконтролера, забезпечення постійного джерела живлення та ретельного управління всіма з'єднаннями.Кожен крок від налаштування світлодіодної матриці з мікросхемами MAX7219 до програмування Arduino вимагає пильної уваги до деталей, показуючи, наскільки важлива точність як в електроніці, так і в кодуванні.

Проект також наголосив на необхідності ретельного планування та тестування, щоб переконатися, що QR -коди можна сканувати та добре працювати в різних умовах освітлення.Він не тільки пропонує цінне навчання, але й призвело до універсального цифрового інструменту дисплея, який поєднує технологію з творчістю.Він забезпечив корисну інформацію для майбутніх проектів в вбудованих системах та цифрових інтерфейсах.Отримані знання, безумовно, покращать майбутню роботу в галузі електроніки та програмування.

Часті запитання [FAQ]

1. Чи можу я зробити власний динамічний QR -код?

Так, ви можете створити власний динамічний QR -код.Динамічні QR -коди можна редагувати та відстежувати, що дозволяє змінювати URL -адресу або дані, пов'язані з QR -кодом, не потребуючи генерування нового коду.Щоб створити його, вам потрібно буде використовувати генератор QR -коду, який підтримує динамічні QR -коди.Ці служби вимагають від вас створити обліковий запис, оскільки вони розміщують дані, на які QR -код посилається та надає аналітику.

2. Чи може Canva генерувати QR -код?

Так, Canva може генерувати QR -коди.Він пропонує простий інструмент у своїй проектній платформі для створення статичних QR -кодів.Ви можете ввести URL -адресу або інші дані, а Canva створить QR -код, який може бути включений у ваші конструкції.Однак Canva не підтримує створення динамічних QR -кодів, QR -коди, зроблені в Canva, є статичними, тобто інформація, яку вони кодують, не може бути змінена після створення.

3. Чи закінчуються QR -коди?

Самі QR -коди не закінчуються.QR -код буде продовжувати працювати до тих пір, поки дані, кодовані в ньому, залишаються дійсними.Однак якщо ви використовуєте динамічний QR -код, URL або дані, які він перенаправляє, можуть бути змінені або деактивовані, що впливає на функціональність QR -коду.Аналогічно, якщо QR -код посилається на веб -сторінку, яка більше не існує або не переміщується без перенаправлення, QR -код призведе до сторінки помилок.

4. Яке програмне забезпечення може створити QR -код?

Для створення як динамічних, так і статичних QR -кодів доступно кілька варіантів програмного забезпечення, кожен з яких пропонує унікальні функції.Популярні варіанти включають генератор QR -коду, який надає можливість створювати динамічні та статичні QR -коди з параметрами налаштування та відстеження.Adobe Spark пропонує інструменти для створення статичних QR -кодів, які можуть бути інтегровані у більші проектні проекти.Google Chrome має вбудований генератор QR-коду для будь-якої веб-сторінки, яку ви відвідуєте, що робить його зручним варіантом для швидкого створення QR-коду.QR -матеріали дозволяють створювати статичні QR -коди для різних типів даних, з деякими обмеженими параметрами для динамічних QR -кодів.Ці інструменти варіюються від простих статичних генераторів QR -коду до більш досконалих платформ, які пропонують широкі можливості налаштування та відстеження.

5. Чи безпечно створити власний QR -код?

Так, створення власного QR -коду, як правило, безпечно.Проблеми безпеки, пов'язані з QR -кодами, стосуються не процесу створення, а в тому, де QR -код спрямовує користувачів та які дані кодуються.Переконайтесь, що URL -адреси або вбудовані дані є безпечними та з надійних джерел.Використовуючи динамічні QR -коди, важливо використовувати авторитетну службу управління QR для запобігання неправильному використанню або несанкціонованих редакцій.Завжди стежте за тим, де посилання QR -коду, щоб переконатися, що він залишається безпечним місцем для користувачів.