Najlepszym podejściem jest umieszczenie diod LED w matrycy 64x80 . Ponieważ w dowolnym momencie musi się świecić tylko 1 dioda LED, możesz użyć demultiplekserów zarówno dla rzędów, jak i kolumn. Dla wierszy, w których ma być najniższy wiersz 1, dla kolumn wysokości 1 wiersza.
Jednym z rozwiązań jest użycie dziesięciu 74HC138 s dla wierszy, kontrolowanych przez 7 wierszy adresu (2 \ $ ^ 6 \ $ < 80 < 2 \ $ ^ 7 \ $). Będziesz potrzebował dodatkowej logiki, aby wyprowadzić wejścia sterujące dla każdego 74HC138 z tego adresu. Do kolumn potrzebujesz ośmiu 74HC238 s, co jest podobne do 74HC138, ale z wyjściem aktywnym wysokim. Tutaj potrzebujesz tylko 6 linii adresu (64 = 2 \ $ ^ 6 \ $). W sumie będziesz mieć 13 linii adresu.

Innym podejściem jest użycie CPLD . 13 wierszy adresu w, 64 kolumny + 80 wierszy na zewnątrz. To 157 I / O. Altera ma kilka MAX3000 urządzeń, które pasują do rachunku.

Jeśli nie masz zwartej prezentacji diod LED, takiej jak panel synoptyczny, możesz chcieć zasilić je wyższym prądem, aby uzyskać lepszą widoczność. W takim przypadku będziesz potrzebować dodatkowych tranzystorów na wyjściach.

Whooo, chłopcze ... To nie będzie tani projekt!

Zgadzam się z Ranierim co do ogólnej koncepcji podziału projektu na powtarzające się „kafelki”.

Zakładając, że masz 20 stojaków po 10 kolumn x 25 rzędów; Podejrzewam, że będziesz potrzebował kontrolera głównego dla każdego stojaka (który również zajmowałby się dystrybucją mocy) w połączeniu z „półką” dla każdego rzędu, odpowiedzialnym za sterowanie diodami LED dla 10 kolumn i wyczucie pudełka. Kontroler główny może również sterować lampą główną u góry szafy, aby można było łatwo wykryć szafę docelową.

Biorąc pod uwagę odległości, nie sądzę, abyś używał USB jako połączenia międzysieciowego do stojaków - USB nie lubi jeździć na duże odległości. Zamiast tego izolowany interfejs, taki jak Ethernet lub izolowany optycznie ala MIDI, jest prawdopodobnie lepszym rozwiązaniem. Jednak połączenie w szafie może być wykonane praktycznie w dowolny sposób.

Urządzenia XMOS są często używane do sterowania bardzo dużymi zestawami diod LED. Diody LED są pogrupowane w „kafelki”, przy czym każda płytka jest kontrolowana przez chip XMOS i odpowiednie rejestry przesuwne. Urządzenia XMOS można łączyć ze sobą przez szybkie łącza XLink lub Ethernet i mogą komunikować się z systemem hosta przez Ethernet lub USB. Urządzenia XMOS mogą implementować szybkie USB i Ethernet w oprogramowaniu, wymagając tylko odpowiednich chipów PHY.

5000 wejść można połączyć w podobny sposób.

Naprawdę trudno jest wymyślić jasne zalecenia bez dokładniejszego wyobrażenia sobie, co ma robić cały system lub jak powinny być rozmieszczone diody LED i czujniki, ale spróbuję.

Nie znajdziesz ani jednego komponentu z 10000 cyfrowymi portami IO, a nawet gdybyś zrobił obwód sterownika / buforowania / polaryzacji dla diod LED i czujników, zająłby ogromną ilość miejsca na płycie. Najlepiej jest dzielić i podbijać - utwórz kilka „kafelków”, które obsługują określone podzadanie i połącz je ze sobą.

Na przykład, jeśli diody LED i czujniki muszą znajdować się w tym samym miejscu, każda płytka mogła mieć, powiedzmy, 100 diod LED i 100 czujników, (de) -multipleksery i prosty mikrokontroler. Następnie montujesz 50 takich płytek, co daje w sumie 5000 diod LED i 5000 czujników. Następnie podłączasz każdą z tych płytek do „płyty głównej”, która może adresować poszczególne płyty, rozmawiać z mikroprocesorem na nich oraz zapisywać / odczytywać diody LED i wartości czujników.

Jedna z głównych decyzji projektowych będzie „mocą” systemu macierzystego, a także obwodu połączeniowego. Na przykład, jeśli chcesz sterować tym urządzeniem z laptopa (lub podobnego), możesz użyć USB jako połączenia. Następnie możesz uruchomić programowy stos USB, taki jak VUSB na płytkach, aby obniżyć koszty. Inne opcje to CAN, I2C, a nawet Ethernet. Ponownie, specyfika twojego systemu decyduje o tym, czego użyć.

Do określonych zastosowań dostępne są znaczące skróty. Na przykład, jeśli diody LED są używane jako wyświetlacz, prawdopodobnie można je sterować z pojedynczego mikrokontrolera przy użyciu konfiguracji macierzy i prostego bufora ramki.

Istnieją alternatywy

• możesz stworzyć osobne moduły dla każdego stojaka i połączyć je przez LAN. Każdy moduł będzie sterował 250 diodami LED.

i / lub

• możesz sterować diodami LED w matrycy 3D. Ponieważ każda dioda LED ma tylko 2 zaciski, możesz dodać trzeci za pomocą tranzystora. Dioda zapali się tylko wtedy, gdy kolektor, emiter i baza są prawidłowo zasilane. Matryca 3D wymaga tylko 52 wejść / wyjść (17 * 17 * 18) do sterowania 5000 diod LED, zamiast 142 (71 * 71).

W międzyczasie myślę, że można się bawić Rainbowduino i 8 * 8 RGB LED Matrix, który steruje 192 diodami LED (3 * 8 * 8).

Ponieważ musisz przesłać kod kreskowy do centralnej stacji komputerowej, musisz skonfigurować autobus. W zależności od tego, jak duże są Twoje pudła, odległość odgrywa rolę przy wyborze autobusu.

Okablowanie analogowe z multipleksowaniem LED nie jest dobrym pomysłem w konfiguracjach o dużym obszarze, w których diody LED nie są blisko siebie (wysiłek związany z okablowaniem, inna rezystancja okablowania itp.).

Załóżmy, że chcesz utrzymuj to tanio. Może spróbuj I2C i uczyń go hierarchicznym. Byłyby węzły routerów, które komunikują się z komputerem głównym i kierują komunikaty do i z węzłów-liści, z których jeden przypadałby na skrzynkę.

Węzeł typu liść może odczytywać kod kreskowy, zapalać diodę i w razie potrzeby wykonywać różne inne funkcje, odczytując lub wysyłając komunikaty do węzła routera.

Ta konfiguracja jest prawdopodobnie w tej samej lidze finansowej, co centralne okablowanie dla 5k diod LED, 5k czujników, nawet jeśli jest zmodularyzowane. Najtańszy AVR ATtiny4 z 4 GPIO kosztuje w liczbach 0,6 EUR.