Давно хотел дома в прихожей организовать себе большое табло с погодой и временем.

Табло, может быть не самая главная часть погодной станции, но точно самая заметная.

Понравился на TAOBAO трехцветный дисплей 16×32. Цена с доставкой вышла около $35. Доставить получилось с третьего раза, так как посредник Мистер ТАО ни за что не хотел везти товар, ссылая на то что он очень хрупкий.

Дисплей приобрел через малоизвестного BUY88.COM. Вышло немного дороже, чем у Мистера ТАО. Зато у данного посредника очень общительная и оперативная служба поддержки.

И вот дисплей у меня

Комплект состоял из платы дисплея, контроллера управления на STC MCU и пульта ИК управления

Подключить всю эту радость к 5В не составило труда, но что делать дальше?

Дисплей показывал время с часов DS1302, температуру с датчика DHT11, графический анализатор спектра сигнала, подключаемого к аудиовходу и какой-то китайский текст в рекламных целях. Не то что нужно для полноценной погодной станции. Ковыряться в чужом контроллере без описания, схемы я не стал. Это для очень суровых хакеров.

Написал китайцу, дай схему подключения дисплея, тот полностью в непонятке, мол все, что мне нужно, я уже купил 🙂 Поиск в интернете и на форумах тоже ничего не дал. «Сам купил — сам разбирайся». Купил бы модуль P10, как все, не имел бы проблем.

Пришлось изучать дисплей самому:

Ну сам, так сам. Начинаем изучать состав этого чуда

Сама плата дисплей с отдельными SMD диодами синего, красного и зеленого цвета 16×32

С обратной стороны две платы с микросхемами, управляющими блоками светодиодов 8×32 и соединяемыми каскадно между собой и с другими панелями. На каждой плате управления:

• ES83310 East Sun — 4 шт. Драйвер светодиодного дисплея, позволяющий управлять 16 выходами по серийной шине и каскадироваться друг с другом
• Phillips 74HC245D — 2шт. Неинверирующий 8-канальный буфер
• Phillips 74HC138D — 1шт. Декодер на 8 линий

Немного погоняв китайский контроллер с осциллографом, немого пораскинув мозгами и пользуясь великим методом НАУЧНОГО ТЫКА нашел следующий

Алгоритм работы дисплея

1. Устанавливаем адрес строки (пины A0, A1, A2)
2. Подаем сигнал на PIN En (ENABLE)
3. Затем вместе с тактовым сигналом на пин CLK подаем 1-ку на R,G или B для зажигания светодиода 0-го столбца. Затем 1-го, 2-го столбца и так до 64. *было бы больше соединенных дисплеев, было бы больше.
4. Далее переходим к следующей строке.
5. Задавая паузу между отображениями строк в 0 -2 мс можно управлять яркостью текста на дисплее.
6. Заводим буфер экрана 16×32 байт и организовываем алгоритм циклического отображения картинки из буфера.
7. Осталось только записать в буфер экрана  символы, картинки и т.д.

Недостатком алгоритма оказалось то, что микроконтроллер не способен делать никакой серьезной работы кроме формирования изображения дисплея. То есть стать некой видеокартой. Так как интерфейс с данной видеокартой — радиоканал с использованием NRF24L01, работающей по прерыванию, то в момент приема пакета данных происходит небольшое мигание дисплея.

Весь код работы с дисплеем был оформлен в библиотеку, которую можно скачать вместе с кодом табло метеостанции.

Побаловавшись занакогенератором с шрифтом 8×5, бегущей строкой и прочим перешел к дизайну

Дизайн экрана

На дисплей 16×32 одновременно можно вывести две строи по пять символов 8×5 семи различных цветов. В первой версии табло погодной станции в первой строке показывалось время, во второй последовательно температура, давление, влажность (сперва бегущей строкой, затем последовательным отображением через равный промежуток времени)

Такой формат отображения был достаточно примитивный и не использовал возможности дисплея. Захотелось более красивой картинки, значит нужно ее сначала нарисовать. В простейшей программке рисования иконок накидываю эскизы экранов.

Первый экран — часы с цифрами размером 8×4, ниже температура и давление шрифтом 6×3 и стрелки, показывающие тенденцию к уменьшению или увеличению показателей

Если погодных данных нет свыше заданного интервала времени, над цифрами показаний выдаются знаки вопроса

Второй экран — информер прогноза погоды полученной из интернета

Прогноз отображается по пяти параметрам:

• Температура
• Облачность (иконкой)
• Осадки (мигающей иконкой)
• Направление ветра стрелкой
• Сила ветра

Итак, желаемые картинки на табло нарисованы, приступаем к реализации в железе

Схема табло погодной станции

• Arduino Pro Mini  — $1.75
• Дисплей матричный светодиодный трехцветный 16?32 ~ $35 с доставкой
• Радиомодуль NRF24L01 — $0.75 или (партиями 5, 10 и 100 шт у того же продавца будет дешевле)
• Адаптер со стабилизатором для NRF24L01 — $1.9 (как выяснилось потом, совершенно бесполезный)
• Блок питания 5В 5А ~ $8
• Линейный стабилизатор LM1117 3.3В ~ $0.3

Последний оказался нужен потому что NRF24 не захотел работать от 5В даже через адаптер. Видимо ему не понравились 5-вольтовые TTL уровни. Пришлось запитать Arduino от 3.3В, отключив фьюзом проверку напряжения питания.

Сборка табло погодной станции

Корпус сделан из фоторамки 30×20 см, с рассеивателем из бумаги для принтера под стеклом. Стенки из фанеры, обклеенной пленкой «под карбон».

Корпус планирую переделывать, когда такой придет с ТАОБАО .

Дисплей крепим алюминиевыми уголками

Паяем стабилизатор на LM1117

Все крепим к фанерному корпусу на шурупы или двухсторонний скотч

Программирование табло погодной станции

Общий алгоритм работы такой:

1. Принимаем пакет отNRF24L01, распаковываем его, обрабатываем данные, рисуем картинку в экранный буфер.
2. Все остальное время показываем экранный буфер на дисплей.
3. Если получаем прогноз погоды, отображаем информер прогноза по очереди с основным экраном.
4. Пакеты ловим трех типов — с метеоданными от сенсора, с точным временем и прогнозом погоды.
5. Время считаем по внутренним часам функцией millis(), при получения пакета с точным временем вносим корректировку

Архив программы и моих библиотек можно скачать здесь

В архиве есть:

• Библиотека работы с дисплеем MatrixRGB
• Библиотека реализующая скользящее среднее для усреднения показателей ClassAVG
• Описание структур пакетов, принимаемых по радиоканалу ClassCoder
• И файл описания цифр, символов и иконок Font.h

Результат

Показ погодного информера

Другие статьи по погодной станции

• Весь проект погодной станции
• Сервер погодной станции на iBoard
• Датчик погодной станции

Обсуждение на форуме arduino.ru

Архив программ
meteo_station_v1.zip

8.5 KiB
569 Downloads
Детали

Платформы:	Windows 8
Лицензия:	Freeware
Дата:	09.07.2014