QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【软件篇】

通过上一篇QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【硬件篇】的介绍,相信大家对辉光管显示模块v2.0.0的硬件有了相应了解。 但除了有相应的高压升压电路和逻辑驱动电路以外,还需要软件方面的配合才能让这些模块焕发夺目光彩,完成我们设计的应用。 先来回忆一下那种火红的朦胧:

本次新版本的辉光管显示模块,依旧是使用了两片74HC595芯片来实现串行数据通讯控制,对数字、LED颜色以及氖灯的控制实际上都是对74HC595芯片的控制。 在本文中,就以一个C51核心的单片机系统来对驱动软件进行简单的阐述,并给出具体驱动代码。

通过辉光管本身的应用来看,一共有0-9这10个数字要进行控制,另外还有RGB LED三个颜色要进行控制,以及2个氖灯要进行控制,共需要15bit的译码输出,根据原理图,两片74HC595共有16bit输出,对应的控制关系表如下:

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Adapter for QS30-1 Nixie Module v2.0.0 | 新版辉光管显示模块转接板

新版的QS30-1 Nixie Module v2.0.0同样采用了非常简单的级联设计,模块与模块之间使用的是单排6Pin 2.54mm间距的排针与排母,包括控制I/O以及电源。 但在多个模块级联时,由于杜邦线线径较细,存在一定电阻,在承载大电流时会造成严重压降,导致辉光管模块无法正常工作,所以在链接多个辉光管模块时需要一个能够直接连接DC3.5-1.35直流电源插头的转接模板。见下图:

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QS30-1 Nixie Module for Arduino v2.0.0 | 辉光管显示模块【硬件篇】

辉光数码管|Nixie tube,这种问世于上世纪的古老器件,已经令越来越多的爱好者着迷,相信浏览过我的博客的朋友都无法忘记那特有的显示效果…

由于辉光管的工作原理决定了她必须由170V的高压才能驱动,为了使更多喜爱她的朋友能够使用她来创作,不必去烦恼如何产生高压、如何整理高压逻辑驱动器,一年半之前我开发了QS30-1 Nixie Module v1.0.0,并且受到了很多国内外朋友的喜爱,也因此结识了许多世界各地对开源硬件着迷的朋友,收到他们作品照片的同时,也分享和体验了那份成就感。

更多关于老版本QS30-1 Nixie Module v1.0.0的信息和辉光管的详细介绍请移步:

QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【硬件篇】 QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【软件篇】 QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【应用篇】 Adapter for QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块转接板 QS30-1 Nixie Module for Arduino v1.0.1 | 新版辉光管显示模块

本次推出的v2.0.0版本的辉光管模块,针对v1.0.1版本进行了一些改进,主要体现在:

改进了升压电路方案,模块驱动电压由原来的12V DC改为5V DC。 采用体积更小集成度更高的逻辑器件,由双层PCB板改为单层PCB板设计。 整体厚度从57mm降低为44mm(含辉光管和陶瓷管座高度)。

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Adapter for IV-22 VFD Module | 荧光管显示模块转接板

IV-22 VFD Module | 荧光管模块 设计之初就考虑到了外接电源与I、O接口的连接问题,同QS30-1辉光管显示模块一样,我也为她设计了专用的Adapter转接板。 原本,模块与模块之间均采用的是单排弯脚的8Pin排针和排母,这些针脚包括所有的控制I/O和电源接口,所以对于应用来讲,要连接电源适配器或者Arduino等控制模块需要朋友们自己动手用杜邦线连接,无法用MiniUSB线直接为模块供电,有了这个转接板,可以方便的使用DC3.5/1.35接口的直流电源或者MiniUSB接口直接为模块供电,见下图:

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IV-22 VFD Module for Arduino [hardware design]

VDF tube, vacuum fluorescent display, which was invented in Japan in 1967, typifies the display component of the vacuum electronic era.

Just as the Nixie Tube, VFD tube is also on the verge of extinction. It has been fade out from modern applications since the 1990’s. Young generations may have never seen its limpid cyan […]

IV-22 VFD Module | 荧光管显示模块 介绍【硬件篇】

English version of this post: IV-22 VFD Module for Arduino [hardware design]

荧光数码管|VFD tube,最早于1967年诞生在日本,属于真空电子时代的显示器件的典型代表之一。 同辉光数码管(Nixie tube)一样,她也属于濒临绝迹的古老电子器件,也是电子技术发展的历史见证之一,上世纪末便淡出人们的视野; 但现如今,假如你真的见到那清澈透亮的淡绿色荧光,相信你一定会感叹当年的智慧竟能将冰冷的真空管赋予如此有生命力的色彩…

带着与辉光管同样的想法,为了赋予她新的生命,使古老的器件与现代技术相结合,这次依然把她们做成了一个个独立的显示模块,让喜爱她的朋友,把更多的精力和时间投入到创意和制作当中,而不必去烦恼如何产生高压、如何整理逻辑驱动、如何焊接和制作……同样,无需硬件基础,只需要一个最简单的单片机系统,或者Arduino系统板,4条IO口线,即可完成对几十个荧光管的显示控制,而且每个模块还带有一个RGB全彩LED可做背光显示。

首先还是要感谢aGuegu在第一时间协助测试荧光管显示模块,并开发了Arduino类库。

荧光显示(VFD | Vacuum Fluorescent Display)技术 在现如今仍旧大量应用,只不过已经不是这种真空电子管的表现形式,现代的VFD显示屏频频出现在高端的音响设备、智能终端以及高档仪器仪表上。荧光管内部有灯丝,在低电压作用下会向外射出电子,同时荧光管内部有一个栅极,电子在栅极的吸引下会加速射向阳极,当电子撞击到阳极上覆盖的荧光粉后,即发出淡绿色的可见光;相对辉光管来说,她的驱动电压更低,更安全,而且寿命和辉光管相比大大延长,所以,在荧光管诞生之后,辉光管便渐渐让位与她。

这次的荧光管显示模块采用的是前苏联产的IV-22(ИВ-22)型荧光数码管,类似长方体的玻璃管身,长32mm,宽22mm,顶部显示方式,插拔式12脚封装。这些荧光数码管在上世纪冷战时期曾经被前苏联大量制造,现如今都静静的躺在某些仓库的冰冷角落,但她的材料特性决定了她的保质期将是无限的长。 IV-22荧光数码管具有以下特点: 1、属于真空器件。内部为真空,不像辉光管内部有惰性气体。 2、较低的驱动电压。IV-22荧光管需要两组工作电压,一是灯丝电压,1v-1.3v之间,交直流均可;二是阳极和栅极电压,直流22v-30v左右,相对于辉光管来讲,驱动电压更低,更安全;并且工作电流很小,灯丝电流100mA左右,阳极电流在4-10mA之间。 3、采用7段显示排列。可任意组合为0-9的数字,或者简单的英文字母。 4、柔和的淡绿色。荧光粉固有的色彩,在阳光下依然能够清晰可变,清澈透亮但不刺眼。

还是先看一下实物图片,然后再做详细介绍吧:

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NixieModule登上《无线电》杂志封面…

同许多80后一样,告别纸质媒介已近十年… 回想起大学里必订的4本杂志《无线电》、《电子世界》、《电脑爱好者》、《中学科技》,恐怕现在已经被网络冲击的销量大不如从前;

但作为曾经的《无线电》忠实读者,而且有幸将自己的作品再次刊登在上面,并荣登封面,还是颇有喜悦之感!

这次刊登的作品是QS30-1 Nixie Module for Arduino,与官微宏(Agu’s Mill)一起从硬件设计到Arduino应用均进行了详细的介绍; 其实大部分内容均出自本博客相关的博文,有兴趣的朋友欢迎前去浏览。 在此感谢《无线电》杂志社,感谢各位朋友的关注与支持!

QS30-1 Nixie Module for Arduino v1.0.1 | 新版辉光管显示模块

QS30-1 Nixie Module for Arduino辉光管模块诞生3个月以来,收到了许许多多国内及国外朋友的E-mail,有赞赏也有建议,更多的是技术交流,在这里对大家的支持表示感谢!

同时,我也收集整理了一下朋友们的建议,结合自己的想法,推出了QS30-1 Nixie Module for Arduino v1.0.1版(与第一版完全兼容,可相互级联使用),这里简单介绍一下: 1、优化了电路设计,提高了升压模块效率; 2、对PCB布局进行了细微调整,简化生产步骤; 3、在面板和背板添加了端口说明文字;

老规矩,先看照片:

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Adapter for QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块转接板

由于QS30-1 Nixie Module采用了级联设计模式,模块与模块之间全部使用的是2×3的排针和排母,包括控制I/O以及电源,所以对于应用来讲,连接电源适配器以及控制I/O没有统一的接口,需要朋友们自己动手制作DC5.5-2.1转杜邦线的电源座,为此,这次特别设计了一款适用于QS30-1 Nixie Module的转接板,见下图:

转接板可与QS30-1 Nixie Module完美匹配,另外集成了高品质DC5.5-2.1电源插座,和6针I/O接口,12V的电源适配器可以轻松对接级联的Nixie Module。

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QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【应用篇】

辉光管显示模块作为一类创意元素,重在应用;而在传统应用方案中,时钟是最经典,也是最实用的一个! 尤其是在有了强大的Arduino类库支持以后,我们可以更加随心所欲的实现自己的应用创意。 为了组合应用,今天准备了一些4联的背板和6联的背板,结合相应的控制程序,做了两款时钟: 1、4位QS30-1辉光钟 2、6位QS30-1辉光钟 具体的实现方法不再赘述,方案颇多,DS1302、DS3231等等等等,尤其是使用该模块以后,每个模块的背景LED颜色都可以单独配置,比起以前我设计的辉光钟来说,又多了很多种玩法,上图先! 六位QS30-1辉光管电子钟:

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