QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【软件篇】

在上一篇文章QS30-1 Nixie Module【硬件篇】中,重点介绍了辉光管显示模块的硬件部分及设计、制作过程。

或许我们对她独特的显示效果始终难以忘怀,但要让她焕发夺目色彩,重点还在于应用。该模块在其硬件方面已经具备了完备的功能,应用软件方面则需要结合实际应用要求来设计。先来回忆一下那种火红的朦胧:

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无论何种应用方案,基于硬件设计原理,该模块的底层控制实为对74HC595的通讯控制,在这里,我以51单片机控制板为核心来介绍一下底层驱动软件的设计方法。

每个显示模块的辉光管数字0-9和RGB LED以及两颗Neon Lamps均由两片74HC595来控制,共需要16bit(2Byte)数据。根据原理图,两片74HC595共有16个输出端对应16bit数据,对应关系表如下:
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QS30-1 Nixie Module | 辉光管显示模块 介绍【硬件篇】

辉光数码管|Nixie tube,上世纪60-80年代的产物,电子技术发展历史的见证之一,相信有很多朋友对其了解甚少甚至从未亲眼所见。
但就是这现如今已濒临绝迹的古老器件,却让见过她的人都无法忘记那特有的显示效果,甚至开始感叹40年前的创造竟赋有如此的艺术气息…
单单是看到管身上那淡淡的白色印戳,刹那间便让人肃然起敬——这些辉光管的出生竟然比我还早许多年…
或许这样几十年,她等待的只是一份热情,一次点燃她内心火红热情的电击……

为了让这古老的并极富艺术气息的器件发辉余热,近些年来我一直在努力寻找现代技术与古典相结合的应用。虽然也创作出不少经典作品,但随着一次次的思 维枯竭,便萌发了一种把辉光管作为显示模块的想法,让喜爱她的朋友,把更多的精力和时间投入到创意制作当中,而不必去烦恼如何产生170V高压、如何整理 逻辑驱动器、如何去焊接制作……
无需硬件基础,只需要懂一点单片机知识,有一个最简单的单片机系统板,或Arduino系统板,4条IO口线,即可完成对几十个辉光管的显 示控制(每个模块还带有1个RGB全彩LED,两个氖灯作为冒号或小数点应用)。

首先感谢aGuegu在第一时间协助测试该辉光管显示模块,并开发了Arduino类库。

先简单的介绍一下辉光数码管,她是真空电子时代的产物,是利用辉光放电效应产生光亮来显示数字及符号的一种电子元件,诞生于上世纪60年代,到了80年代末慢慢的被其他技术所创造的新型器件所取代。

该辉光管模块采用的是中国产QS30-1型辉光数码管,它是一款较为常见的型号,直径30mm,顶部显示方式,插拔式13脚封装。先介绍一下辉光数码管的特点:

辉光数码管有四个特点:
1、较高的工作电压。辉光管的工作电压在直流170V以上,所以对于现代低电压设备时代来讲,要让他工作起来的难点在于如何产生DC170V以上的工作电压。
2、工作电流较小。工作电流较小是辉光放电效应的特征,辉光管的工作电流只有1mA-3mA左右,几乎没有什么功耗,并且不发热。
3、字形独特,显示具有层次感。辉光管中的数字或者符号都是一片片专门的金属制作并堆叠而成,独特完整的字形令现代的7段数码管、点阵显示模式都无法抗衡。
4、温暖的橘红色光芒。辉光管内部气体是氖气,辉光放电效应所产生的光芒为橘红色,尤其是在夜晚,朦胧之下给人温馨之感。

下面先看一下实物图片,然后再做详细介绍:

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IN-14(前苏联ИН-14)辉光钟|Nixie Clock.黄金珍藏版【严泽远作品】

在每个Nixie Fans看来,侧显辉光管是最具有古典气息的类型;回想起一年多前刚接触辉光管时,8元一只的QS18-12国产辉光管还供货充足,但不经意间,这种侧显的辉光管已消失殆尽,难觅芳踪,令多少新Nixie Fans为之兴叹!
从当今的角度来看,当年国产QS18-12的辉光管应该算是前苏联IN-14辉光管的”山寨版”。对IN-14这款这款个性十足的辉光管既其实早有耳闻,几经周折,最终还是有幸拿到了一些,并用它和“QS18-12黄金纪念版Nixie Clock”的底座搭配——IN-14辉光管(ИН-14)Nixie Clock|黄金珍藏版由此诞生…
形容IN-14″个性十足”其实一点也不为过,先Show一下时钟,然后再慢慢介绍:

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水晶城堡换新装.前苏联IV-11荧光管时钟.古典版实木底座

从2011年3月份开始筹备DIY水晶城堡(Crystal Castle)作品,直到去年7月份才圆满完工。铝合金CNC底座,金黄色铝氧化表面处理,拉丝工艺,以及花费了很多时间和精力以及RMB定制的水晶面板……
在设计之初,就注定了水晶城堡极富现代感。硬朗的身材和梦幻的夜晚灯光效果使其无论置身于客厅的哪个角落,都会成为焦点…

但与此同时,也收到很多国内及国外的朋友提出的建议:
既然是上世纪的古老的东西,就应该具有一个与之相映衬的古典底座…于是,这款实木底座诞生了。
同样,还是使用SolidWorks先做3D效果图,底座的厚度、长度都通过3D模型进行仔细的调节,为的就是与IV-11荧光管完美搭配。
她采用了榉木作为主材,全部机械加工,尺寸精准,做工很精细,这全都要感谢东莞的胡哥给予大力支持。并且这款实木底座还刷上了清漆,更有古典的味道。而且背部还用激光雕刻了精美字符…

说到上下盖板,原本打算用铝合金拉丝板来做,后来还是采纳了德国Deiter的建议,使用黑色,因为黑色映衬蓝色的荧光管还是最漂亮的,所以最终这次的上盖板和底版依旧采用了激光亚克力材质,一切的一切,只为给IV-11配搭上那种古老的韵味…
SHOW一下实物图片:

http://i1237.photobucket.com/albums/ff474/yanzeyuan/IV-11%20Clock%20Woodencase/2012_03_09_IMG_2889.jpg

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SHOW.最后一批中国产QS18-12辉光管电子钟

很荣幸通过我的博客让更多的朋友了解了辉光管,也很高兴能在这里与朋友们分享我的每个作品。

很多朋友在描述辉光管的时候还是习惯称之为“灯”,也许是这个称呼很形象吧……
中国产的侧显辉光”灯”种类并不多,无外乎直径18mm和16mm两种规格,型号分别为QS18-12和QS16-12。
翻了翻箱底,找出来一批QS18-12管子,并且重新更新了QS18-12黄金纪念版时钟的PCB主板,再做最后一批中国产QS18-12辉光管电子钟。

先来SHOW一下修改过的PCB版本做出来的样机:

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SHOW.无以伦比的大气,Dieter送的新礼物,前苏联IN-18辉光管时钟。

喜爱辉光管的朋友一定对德国的Dieter有所耳闻,他从2003年开始玩辉光管,目前应该是世界上收藏辉光管最多的行家了。
认识他的时候,我们还都刚刚步入二人世界,而现在,都已为人父。不过对辉光管的兴趣爱好依然是我们永远的话题。
一个月前,他告诉我他的最新作品IN-18 Blue Dream Nixie Clock就要完工了,请我帮忙翻译说明书,Oh my god,一共16页A4纸。当然,这个木有多少难度,翻译过程中又一次领教了德国人一贯的严谨作风,不仅功能上让我们为之惊叹,几乎想要的功能都做的堪称完美(下面会做详细介绍),而且说明书的排版、字体选择等等细节都能看的出用心之处。虽然描述语言显得十分啰嗦,但确能够让每一个没有任何接触过辉光钟的人完全明白如何操作。
作为对翻译的酬谢,他告诉我 There is a mystical package on the way to you! 上周,我收到了这份神秘礼物,很震撼,啥也不多说了,先上图:

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Welcome to nixieclock.org

Hello Every one,
Welcome to nixieclock.org, I’m a nixie enthusiast, I like design clock with old nixie tubes, VFD tubes, LED display, VFD display and so on. I will show you all my works here, and I’m looking forward to make friends with anyone all over the world…
大家好,
欢迎访问辉光钟之家,我是一名辉光管发烧友,爱好辉光管、荧光管以及LED或者VFD点阵的各种DIY应用。我会在这里展示我的所有创意和作品,并且期待与来自世界各地的爱好者们成为朋友…

It’s a great pleasure for me that my works have been all over the world, where’re they? check map here:
(We did not leaking orginal address, all address information are processed, only parts of clocks on the map.)
非常高兴我的作品已经遍布世界各地,感谢朋友们对我的关注与支持,请查看作品所在地分布图:
(我们并未泄露原始地址信息,所有地址信息均已处理过。这里仅仅列出了部分作品的分布情况。)

Latest information is on 1st May 2017.
数据更新截止到2017年5月1日。

Please check details with Google Map below……
展开全文,您将能通过Google Map查看分类作品分布细节……

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SHOW.今儿收到德国Dieter的辉光钟,不锈钢外壳+ZM5660粗壮侧显辉光管

不知不觉玩辉光电子管已经一年多了,做过不少作品,也交到了不少朋友……
在没有亲眼见到国外的辉光作品之前,总觉得无非是个时钟,而且辉光管早已不生产,大多都是DIY出来的,谁会那么认真的去做设计、外壳、包装之类的…
直到今天收到了德国Nixie大师Dieter的另一份礼物,ZM5660的大个头辉光管时钟,Super suprise…这才明白了原来我们真的应该认真地学习一下,不仅仅是技术本身,还有的就是做事态度。
不多说,先来SHOW一下:

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DIY一块DS3231的高精度时钟模块,让时钟DS3231/DS1302自动识别【严泽远作品】

水晶城堡在设计之初,采用全直插设计理念,保证玩家在自行DIY的过程中,不会因为焊接贴片元器件而烦恼。所以水晶城堡电路板上使用的所有原器件都是直插封装,所有IC都是DIP封装。
其中RTC模块采用的是达拉斯DS1302,配合5PPM的石英晶体。
虽然水晶城堡的走时精度已经能满足一般需要,但对于追求高精度的用户来讲,DS3231SN才是最佳选择。
DS3231SN最大的特点是:
1. 内部集成温度补偿晶体(TCXO);
2. 采用高速(400KHz)IIC通讯总线;
3. 工业级标准,工作温度-40℃至85摄氏度;
并且在0℃至+40℃的温度范围内,能够提供最大1分钟每年的计时精度。
所以DIY了一块使用了DS3231SN作为主要器件的高精度RTC模块。

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SHOW再来秀一下蓝色和红色的大尺寸LED点阵.5×7方点点阵

很多朋友说看不大清楚蓝色的点阵效果,总觉得像是白色。
其实不是白色,只是照相机拍照的时候由于曝光时间过长,造成的曝光过度,看似白色了。
今天调整了一下相机,看一下红色和蓝色的接近肉眼看到的颜色效果:

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