Mengontrol 5000 LED

Saya sedang melakukan proyek di mana diperlukan untuk mengendalikan 10.000 I / O.

Output 5000 - Untuk 5000 LED, di mana hanya 1 LED yang akan menyala sekaligus

5000 input - Untuk 5000 sensor, di mana ia akan merasakan keberadaan suatu objek.

Pada dasarnya, saya sedang melakukan sistem penyimpanan (mirip dengan lubang merpati) dimana, kotak kecil akan ditempatkan di lubang merpati ini. Saat ini saya memiliki sekitar 5.000 kotak yang ditempatkan di lebih dari 20 rak. Setiap rak memiliki 250 lubang (10 kolom x 25 baris).

Masing-masing lubang ini akan memiliki satu LED dan satu sensor. oleh karena itu, saya memerlukan 5000 LED & 5000 sensor.

semua sensor dan LED akan terhubung ke suatu sistem. Ketika saya perlu menempatkan kotak di lubang merpati, saya akan memindai kode batang kotak dan mendaftarkannya di sistem. Sistem kemudian akan mencari slot kosong di rak apa pun dan menyalakan LED. Saya akan menempatkan kotak di lubang merpati dan LED mati.

Jika saya perlu mengambil kotak apa pun, saya kemudian akan memasukkan nomor kotak dan LED dari lokasi yang tepat akan menyala.

Tidak begitu yakin bagaimana memulainya. Ingin tahu jenis perangkat keras apa yang memiliki jumlah port I / O sedemikian besar.

Pendekatan terbaik adalah menempatkan LED Anda dalam matriks 64x80 . Karena hanya 1 LED yang perlu menyala kapan saja Anda dapat menggunakan demultiplexer untuk baris dan kolom. Untuk baris yang Anda inginkan 1 baris rendah, untuk kolom 1 baris tinggi.
Salah satu solusinya adalah menggunakan sepuluh 74HC138 untuk baris, dikontrol oleh 7 baris alamat (2$^6$ <80 <2$^7$). Anda akan memerlukan beberapa logika tambahan untuk mendapatkan input kontrol untuk setiap 74HC138 dari alamat ini. Untuk kolom Anda akan membutuhkan delapan 74HC238 s, yang mirip dengan 74HC138, tetapi dengan output yang aktif tinggi. Di sini Anda hanya perlu 6 baris alamat (64 = 2$^6$). Jadi, Anda akan memiliki total 13 baris alamat.

Pendekatan lain adalah menggunakan CPLD . 13 baris alamat masuk, 64 kolom + 80 baris keluar. Itu 157 I / Os. Altera memiliki beberapa perangkat MAX3000 yang sesuai dengan tagihan.

Jika Anda tidak memiliki presentasi ringkas untuk LED seperti panel sinoptik, Anda mungkin ingin mengendarainya dengan arus yang lebih tinggi untuk visibilitas yang lebih baik. Dalam hal ini, Anda akan memerlukan transistor tambahan pada output.

Wah, wah ... Ini bukan proyek yang murah!

Saya setuju dengan Ranieri tentang konsep umum memecah proyek menjadi "ubin" berulang.

Mengingat Anda memiliki 20 rak 10 kolom x 25 baris; Saya menduga apa yang Anda inginkan adalah master controller untuk setiap rak (yang juga akan menangani distribusi daya) dipasangkan dengan "unit rak" untuk setiap baris, yang bertanggung jawab untuk mengarahkan LED untuk 10 kolom dan merasakan kotak. Master controller juga bisa menggerakkan lampu utama di bagian atas rak, sehingga rak tujuan dapat dengan mudah terlihat.

Mengingat jarak yang terlibat, saya tidak berpikir Anda harus menggunakan USB sebagai interkoneksi Anda ke rak - USB tidak suka mengemudi jarak jauh. Sebaliknya, antarmuka terisolasi seperti Ethernet, atau opto-terisolasi ala MIDI mungkin lebih baik. Namun, berinteraksi di dalam rak bisa dilakukan dengan pendekatan apa pun.

Perangkat XMOS sering digunakan untuk mengontrol array LED yang sangat besar. LED dikelompokkan menjadi "ubin", dengan setiap ubin dikontrol oleh chip XMOS dan register geser yang sesuai. Perangkat XMOS dapat dihubungkan satu sama lain melalui XLinks atau Ethernet berkecepatan tinggi, dan dapat berkomunikasi dengan sistem host melalui Ethernet atau USB. Perangkat XMOS dapat mengimplementasikan USB dan Ethernet berkecepatan tinggi dalam perangkat lunak, hanya membutuhkan chip PHY yang sesuai.

5.000 input dapat dihubungkan dengan cara yang sama.

Sangat sulit untuk menghasilkan rekomendasi yang jelas tanpa ide yang lebih tepat tentang apa yang seharusnya dilakukan seluruh sistem, atau bagaimana led dan sensor harus diatur, tetapi saya akan mencobanya.

Anda tidak akan menemukan komponen tunggal dengan 10.000 port IO digital, dan bahkan jika Anda melakukan sirkuit driver / buffering / biasing untuk led dan sensor akan mengambil sejumlah besar real estate di papan tulis. Taruhan terbaik Anda adalah dengan membagi dan menaklukkan - membuat sejumlah "ubin" yang menangani subtugas tertentu dan menghubungkannya bersama.

Misalnya, jika led dan sensor perlu ditempatkan bersama, setiap ubin bisa mengatakan 100 led dan 100 sensor, (de) -multiplexer dan mikrokontroler sederhana. Maka Anda akan merakit 50 ubin ini, sehingga total hingga 5000 leds dan 5000 sensor. Kemudian Anda menghubungkan setiap ubin ini ke "papan ibu" yang dapat menangani masing-masing papan, berbicara dengan mikroprosesor pada mereka dan menulis / membaca led dan nilai-nilai sensor.

Salah satu keputusan desain utama adalah "kekuatan" dari sistem induk, serta sirkuit interkoneksi. Misalnya, jika Anda ingin mengontrol benda dari laptop (atau serupa), Anda dapat menggunakan USB sebagai interkoneksi. Anda kemudian dapat menjalankan tumpukan USB perangkat lunak seperti VUSB pada ubin untuk menekan biaya. Pilihan lain bisa BISA, I2C dan bahkan Ethernet. Sekali lagi, spesifikasi sistem Anda menentukan apa yang akan digunakan.

Untuk penggunaan khusus ada cara pintas yang signifikan tersedia. Misalnya, jika led digunakan sebagai tampilan, Anda mungkin dapat mengendarainya dari mikrokontroler tunggal menggunakan susunan matriks dan penyangga bingkai sederhana.

Ada beberapa alternatif

• Anda dapat membuat modul terpisah untuk setiap rak, dan menghubungkannya melalui LAN. Setiap modul akan mengontrol 250 LED.

dan / atau

• Anda dapat mengontrol LED dalam matriks 3D. Karena setiap LED hanya memiliki 2 terminal, Anda dapat menambahkan yang ketiga dengan menggunakan transistor. Led akan menyala hanya jika kolektor, emitor, dan alas diberi daya dengan benar. Matriks 3D hanya membutuhkan 52 I / Os (17 * 17 * 18) untuk mengendalikan 5000 LED, bukan 142 (71 * 71).

Sementara itu saya pikir Anda dapat bermain dengan Rainbowduino dan 8 * 8 RGB LED Matrix yang mengontrol 192 LED (3 * 8 * 8).

Karena Anda perlu mentransfer barcode ke stasiun komputer pusat, Anda harus mengatur bus. Tergantung pada seberapa besar kotak Anda, jarak memainkan peran dalam pemilihan bus.

Kabel analog dengan multiplexing LED bukan ide yang baik pada pengaturan area luas di mana LED tidak berdekatan satu sama lain (upaya pemasangan kabel, resistensi kabel yang berbeda, dll).

Misalkan Anda ingin tetap murah. Mungkin mencoba I2C, dan membuatnya hierarkis. Akan ada node router yang berbicara ke komputer master, dan merutekan pesan ke dan dari leaf leaf, di mana akan ada satu per kotak.

Node daun dapat membaca barcode, menyalakan dipimpin, dan melakukan berbagai fitur lainnya jika diperlukan, membaca atau mengirim pesan ke node router-nya.

Pengaturan ini mungkin dalam liga keuangan yang sama dengan pemasangan kabel sentral untuk 5k LED, 5k Sensor, bahkan jika termodulasi. AVR ATtiny4 termurah dengan 4 GPIO berharga 0,6 EUR.