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Como construir um código QR LED programável?

Os códigos QR são códigos de barras compactos e bidimensionais que armazenam uma variedade de informações e são facilmente acessíveis com uma câmera de smartphone.Originalmente criado no Japão durante o início dos anos 90 para rastrear peças na indústria automotiva.Um código QR LED programável é um sistema de exibição dinâmica que usa uma matriz de diodos emissores de luz (LEDs) para criar códigos QR e pode ser atualizado instantaneamente.O principal objetivo do desenvolvimento de um sistema de código QR LED programável é aumentar a versatilidade e a usabilidade dos códigos QR em diferentes ambientes.

Este artigo explica como criar uma exibição de código QR LED programável, cobrindo tudo, desde escolher o hardware certo até a configuração e testando o produto final.Ele entra em detalhes sobre a escolha de um microcontrolador, usando circuitos integrados Max7219 para controlar os LEDs e programar com ferramentas como o Arduino IDE.Ele se concentra no uso prático de peças e softwares eletrônicos, além de oferecer dicas sobre solução de problemas e personalização do projeto para melhorar seus recursos.

Catálogo

Figura 1: Projeto de código QR LED

Materiais

Painel da matriz LED

O painel Matrix LED é o seu visor principal, onde o código QR será visualizado.Selecione um painel com resolução suficiente para garantir que o código QR seja facilmente digitalizado.Uma matriz LED de 32x32 ou 64x64 RGB fornece clareza suficiente para esse fim.

Figura 2: Painel da matriz LED

Microcontrolador

Você precisa de um microcontrolador para controlar a matriz LED.As opções incluem um Arduino, Raspberry Pi ou ESP32.Escolha um com base no seu nível de experiência e na disponibilidade de bibliotecas adequadas para controlar a matriz LED com eficiência.

Figura 3: Microcontrolador

Fonte de energia

Uma fonte de alimentação confiável é importante, pois as matrizes de LED podem consumir energia, especialmente em configurações de brilho mais alto.Verifique se a fonte de alimentação corresponde à tensão específica e aos requisitos atuais da matriz LED escolhida.

Figura 4: Fonte de alimentação

Cabos de conexão

Para vincular seu microcontrolador à matriz LED, você precisará de vários cabos.Isso pode incluir fios de jumper ou um cabo de fita, dependendo do tipo de conexão da sua matriz de LED.

Figura 5: Conectando cabos

Computador

É necessário um computador para programar o microcontrolador.

Figura 6: Computador

Software de geração de código QR

Você precisará de software ou uma ferramenta on -line para criar os códigos QR.

Driver da matriz LED

Dependendo do microcontrolador e da matriz LED que você optar, um driver ou blindagem dedicado pode precisar controlar a matriz de maneira eficaz.Por exemplo, se você estiver usando um Arduino, o Escudo Matrix Adafruit RGB pode ser uma adição útil.

Figura 7: Driver da matriz LED

Ferramentas

Ferro de solda

Você precisará de um ferro de solda se sua matriz LED ou as conexões entre os componentes exigirem solda.É bom para criar conexões elétricas estáveis ​​e permanentes.

Figura 8: Ferro de solda

Cortadores de arame/strippers

Essas ferramentas são usadas para preparar seus cabos, permitindo que você corte os fios com o comprimento desejado e retire o isolamento para expor o material condutor dentro.

Figura 9: cortadores de arame/strippers

Computador com Arduino IDE ou outros ambientes de desenvolvimento

Um computador é necessário para escrever e fazer o upload de código para o seu microcontrolador.O Arduino IDE ou outro ambiente de desenvolvimento adequado permitirá programar e gerenciar seu hardware de maneira eficaz.

Multímetro

Um multímetro é inestimável para solução de problemas.Ajuda a verificar se todas as suas conexões estão corretas, seguras e funcionando conforme o esperado, medindo a tensão, a corrente e a resistência.

Figura 10: Multímetro

Construindo uma exibição de código QR LED programável

Configurando a matriz de LED com ICS max7219

Para começar a configurar uma matriz de LED em uma placa de ensaio, primeiro, coloque cuidadosamente a matriz LED.Cada pino na matriz corresponde a uma linha ou uma coluna, por isso é importante correspondê -las corretamente com o layout da matriz.O desalinhamento aqui pode causar problemas no controle dos LEDs posteriormente.Confirme o papel de cada pino antes de avançar.

Em seguida, o circuito integrado Max7219 precisa ser conectado à matriz LED.Comece fornecendo energia para o IC - Conecte o pino VCC a uma fonte de 5V e o pino GND no solo do circuito.Em seguida, concentre -se em conectar as linhas DIG (dígito) e SEG (segmento) do MAX7219 às respectivas linhas e colunas da matriz LED.O alinhamento correto entre a matriz e os pinos do IC ajuda a operação adequada.Se a pinagem não estiver clara, consulte a folha de dados para obter orientação.

Se o seu projeto exigir várias matrizes de LED, você precisará de uma cadeia de margarida MAX7219 ICS.Comece conectando o pino "Data Out" do primeiro max7219 ao pino "dados no" do próximo IC.Continue esse padrão, vinculando as linhas de 'carga' e 'relógio' entre cada IC.Essa configuração permite que várias matrizes sejam controladas em sequência com o uso mínimo de pinos de microcontrolador.A sincronização adequada entre todos os ICs garante a operação suave em toda a configuração da tela.

Figura 11: Configuração da matriz LED com MAX7219 ICS

Programar o Arduino e solucionar problemas

Com o hardware no lugar, o próximo passo é programar o Arduino.Comece incluindo as bibliotecas, a biblioteca LedControl.H é usada para interface com o IC MAX7219.Dentro do seu esboço do Arduino, inicialize a matriz de LED definindo quantos ICs max7219 estão em uso e especifique os pinos de comunicação (Datain, CLK, Load).

No loop principal do seu código, você pode controlar LEDs individuais ou exibir caracteres inteiros ou números.Use funções da biblioteca para enviar dados para LEDs específicos, ajustar o brilho ou limpar a tela conforme necessário.

Durante os testes, você pode encontrar problemas comuns, como conexões ruins ou bugs de software.Por exemplo, uma matriz de LED pode piscar ou exibir incorretamente se houver uma conexão de terra ausente.Verifique todas as conexões de terra para garantir que elas estejam seguras.

Outro problema comum é a fiação incorreta em configurações de cadeia de margaridas.Use um multímetro para verificar a continuidade e verificar se todas as conexões correspondem ao seu esquema.Os problemas de software também podem causar problemas, como o código do Arduino não inicializando ou abordando os ICs max7219 corretamente.Certifique -se de que suas atribuições de pino no código estejam corretas e que todos os loops funcionem como pretendido sem interromper o fluxo de dados entre os dispositivos.A depuração pode envolver a revisão da lógica em seu código e garantir que todos os dispositivos sejam abordados adequadamente.

Construindo a matriz final

O primeiro passo nesse processo é reunir as matrizes LED em uma configuração maior, envolve algumas ações cuidadosas.Comece reunindo todos os materiais, como painéis de matriz LED, cabos de conexão, parafusos, espaçadores e suportes de montagem.Em seguida, planeje o layout organizando as matrizes em uma superfície plana, certificando -se de que todas estão voltadas para a mesma maneira, com os conectores de potência e dados alinhados e decidindo sobre o tamanho e o arranjo gerais, como uma grade 3x3 ou 4x4.

Depois que o layout estiver definido, comece a montar as matrizes conectando os colchetes com segurança na parte traseira de cada painel.Esses painéis devem ser fixados em um material de apoio robusto, como madeira compensada ou acrílico, para manter tudo estável.É importante colocar espaçadores entre cada painel para permitir que o calor escape e impedir que a luz de um painel interfira em outro.

Após a montagem, concentre -se em conectar as linhas de dados.Comece vinculando a entrada de dados da primeira matriz ao seu sistema de controle, como um microcontrolador ou PC.Em seguida, conecte a saída de dados da primeira matriz à entrada de dados da próxima e mantenha esse padrão passando por todas as matrizes.Depois que os dados estiverem conectados, proteja as conexões de energia conectando cabos de energia a cada matriz, certificando -se de que as conexões estejam apertadas para evitar a perda de energia.Use as abraçadeiras ou grampos para manter os cabos organizados e reduzir a chance de desconexões ou danos acidentais.

Quando tudo estiver conectado, passe para a configuração e teste final.Ligue o sistema e execute um padrão de teste para verificar se há LEDs que não estão funcionando ou problemas de conexão.Se houver algum problema, ajuste as conexões do cabo ou substitua os painéis de LED com defeito conforme necessário.

A segunda parte importante da construção de uma grande matriz LED é gerenciar as necessidades de energia.Comece calculando quanta energia você precisa: verifique quanta energia cada painel da matriz usa (geralmente fornecido em watts) e multiplique isso pelo número total de painéis para descobrir o requisito geral de energia.Considere as necessidades de pico e média de energia, pois os LEDs usam mais energia ao exibir cores brilhantes, especialmente brancas.

Em seguida, projete o sistema de distribuição de energia.Escolha uma fonte de alimentação que possa lidar com o requisito total de energia, adicionando 20% extras para segurança.Divida a carga de energia em várias fontes de alimentação para evitar a sobrecarga de uma.Use blocos de terminais que possam lidar com a corrente total para distribuir energia eficientemente de uma entrada para várias saídas.Conecte a fonte de alimentação principal ao bloco de terminal e execute os fios de energia individuais do bloco de terminal em cada painel da matriz, certificando -se de que todas as conexões estejam apertadas e usando fios que podem transportar a corrente sem superaquecimento.

Finalmente, coloque medidas de segurança no lugar.Instale fusíveis ou disjuntores próximos à fonte de energia para proteger contra a sobrecorrente potencial.Verifique regularmente todas as conexões e fios quanto a desgaste ou danos e substitua todas as peças para manter o sistema seguro e confiável.

Programação, upload e configuração do código

A Microsoft Excel, conhecida por seu gerenciamento de dados e funções analíticas, também pode ser usada de forma criativa para tarefas de programação, como a configuração de exibições de código QR.Para começar, identifique os dados que você deseja codificar no código QR, que pode ser texto, URL ou outras informações.Como o Excel não gera nativamente códigos QR, você precisará instalar um suplemento como o gerador de código QR na loja de complementos do Microsoft Office.Depois de inserir seus dados, o suplemento gerará um código QR diretamente dentro de uma célula do Excel.

Depois de gerar o código QR, você pode personalizá -lo alterando seu tamanho e ajustando o nível de correção de erros.Isso torna o código mais forte contra os danos, mas também mais complexo.Depois de finalizar o código QR, exportá -lo como um arquivo de imagem, como PNG ou JPEG.Esta imagem pode ser importada para o seu ambiente de programação, onde precisa ser convertido em um formato como uma matriz de bytes, se você planeja exibi -la em um microcontrolador como um Arduino.Esse método permite que os programadores prototipem rapidamente e testem códigos QR para vários projetos usando a interface amigável do Excel e os poderosos recursos de suplemento.

O upload de código para um Arduino é uma habilidade básica para qualquer pessoa que use esses microcontroladores.Primeiro, verifique se o Arduino IDE está instalado no seu computador, pois é aqui que você escreverá, compilará e carregará seu código.Desenvolva seu esboço Arduino dentro do IDE, incluindo as bibliotecas se o seu projeto envolver a exibição de um código QR.Antes de fazer o upload, verifique se sua placa Arduino está conectada corretamente ao seu computador por meio de um cabo USB e selecione o modelo e a porta da placa correta no IDE.Para segurança, desconecte quaisquer fontes de energia externas do Arduino durante o processo de upload para evitar curtos circuitos ou picos de energia.Depois que tudo estiver configurado, clique no botão Upload no Arduino IDE.Você verá o progresso no console inferior e uma mensagem de sucesso aparecerá assim que o upload estiver concluído.Após o upload, reconecte qualquer fonte de alimentação externa e teste o Arduino para garantir que tudo funcione conforme o esperado.

Montagem e configuração final

Para começar a montar seu código QR LED programável, primeiro anexe a matriz LED a uma base sólida como o compensado.Isso ajuda a manter a matriz firme e com boa aparência.Escolha um pedaço de madeira compensada um pouco maior que a matriz e grossa o suficiente para suportar o peso sem dobrar, uma espessura de meia polegada funciona bem.Coloque a matriz LED na madeira compensada para encontrar o melhor local para ele.Esta etapa ajuda a garantir que tudo esteja alinhado corretamente e que haja espaço suficiente nas bordas para quaisquer fios ou componentes.

Depois de marcar a melhor posição na madeira compensada, você pode montar a matriz.Se sua matriz LED não tiver orifícios pré-perfurados para montagem, talvez seja necessário criar um quadro simples ou usar colchetes.Você pode fazer uma moldura usando tiras de madeira ou suportes de metal, prendendo -a ao redor das bordas da matriz e anexando -a ao compensado.Verifique se o quadro mantém a matriz firmemente sem cobrir nenhum LEDS.

Para uma aparência mais agradável, considere pintar ou manchar a madeira compensada para combinar com a área onde o código QR será exibido.Cores escuras, como preto, geralmente fazem com que as cores LED se destacem mais.Você também pode adicionar uma tampa clara de acrílico sobre a matriz para proteger os LEDs contra poeira e danos, mantendo -os visíveis.

Organize os cabos na parte de trás da madeira compensada usando clipes de cabo.Isso faz parecer arrumado e garante que os fios estejam seguros, impedindo que se soltem ou sejam danificados com o tempo.

Teste final

Depois de montar tudo, é importante testar seu código QR LED para garantir que funcione bem e possa ser facilmente digitalizado a partir de diferentes distâncias e ângulos.Comece verificando se todas as conexões são seguras e que a matriz LED está obtendo energia.Ligue a matriz e verifique se todas as partes do código QR acendem corretamente.

Em seguida, verifique como o código QR pode ser lido, afastando -se mais longe dele.O código deve ser fácil de digitalizar de pelo menos a distância mínima que você espera que as pessoas o usem.Use um leitor de código QR em um smartphone ou tablet para testá -lo de diferentes distâncias e ângulos.Deve ser reproduzido sem precisar encontrar um local exato, facilitando o uso em situações da vida real.

Se você planeja usar seu código QR LED ao ar livre ou em locais com mudança de luz, teste o quão visível ela é sob diferentes condições de iluminação.Por exemplo, a luz solar direta pode dificultar a visualização da tela LED.Se isso acontecer, pode ser necessário adicionar uma sombra ou aumentar o brilho dos LEDs para facilitar a visualização.

Figura 12: Projeto de código QR de LED acabado

Conclusão

A criação de uma exibição de código QR LED programável envolveu trabalho eletrônico detalhado e programação avançada, levando a um produto funcional e interessante.O projeto exigia escolher e montar uma matriz de LED, escolher o microcontrolador certo, garantir uma fonte de alimentação constante e gerenciar cuidadosamente todas as conexões.Cada etapa, desde a configuração da matriz LED com chips Max7219 até a programação do Arduino, requer muita atenção aos detalhes, mostrando a importância da precisão em eletrônicos e codificação.

O projeto também enfatizou a necessidade de planejamento e teste cuidadosos para garantir que os códigos QR pudessem ser digitalizados e funcionar bem sob diferentes condições de iluminação.Ele não apenas oferece um aprendizado valioso, mas também resultou em uma ferramenta versátil de exibição digital que combinava tecnologia com criatividade.Forneceu informações úteis para projetos futuros em sistemas incorporados e interfaces digitais.O conhecimento adquirido definitivamente melhorará o trabalho futuro em eletrônicos e programação.

Perguntas frequentes [FAQ]

1. Posso fazer meu próprio código QR dinâmico?

Sim, você pode criar seu próprio código QR dinâmico.Os códigos QR dinâmicos são editáveis ​​e rastreáveis, permitindo alterar o URL ou os dados vinculados ao código QR sem precisar gerar um novo código.Para criar um, você precisará usar um gerador de código QR que suporta códigos QR dinâmicos.Esses serviços exigem que você crie uma conta, à medida que hospeda os dados aos quais o código QR vincula e fornece análises.

2. O Canva pode gerar um código QR?

Sim, o Canva pode gerar códigos QR.Oferece uma ferramenta simples em sua plataforma de design para criar códigos QR estáticos.Você pode inserir um URL ou outros dados, e o Canva produzirá um código QR que pode ser incorporado aos seus projetos.No entanto, o Canva não suporta a criação de códigos QR dinâmicos, os códigos QR fabricados no Canva são estáticos, o que significa que as informações que eles codificam não podem ser alteradas uma vez criadas.

3. Os códigos QR expirarem?

Os próprios códigos de QR não expiraram.Um código QR continuará a funcionar enquanto os dados codificados permanecerem válidos.No entanto, se você estiver usando um código QR dinâmico, o URL ou os dados que ele redirecionará podem ser alterados ou desativados, afetando a funcionalidade do código QR.Da mesma forma, se o código QR vincular a uma página da Web que não existe mais ou foi movida sem redirecionamento, o código QR levará a uma página de erro.

4. Qual software pode criar um código QR?

Várias opções de software estão disponíveis para criar códigos QR dinâmicos e estáticos, cada um oferecendo recursos exclusivos.As opções populares incluem gerador de código QR que fornece a capacidade de criar códigos QR dinâmicos e estáticos com opções de personalização e rastreamento.A Adobe Spark oferece ferramentas para criar códigos QR estáticos que podem ser integrados a projetos de design maiores.O Google Chrome possui um gerador de código QR integrado para qualquer página da web que você esteja visitando, tornando-a uma opção conveniente para a criação rápida de código QR.O QR Stuff permite criar códigos QR estáticos para vários tipos de dados, com algumas opções limitadas para códigos QR dinâmicos.Essas ferramentas variam de geradores de código QR estáticos simples a plataformas mais avançadas que oferecem extensos recursos de personalização e rastreamento.

5. É seguro criar seu próprio código QR?

Sim, criar seu próprio código QR geralmente é seguro.As preocupações de segurança associadas aos códigos QR não são sobre o processo de criação, mas onde o código QR direciona os usuários e quais dados são codificados.Verifique se os URLs ou dados incorporados são seguros e de fontes confiáveis.Ao usar códigos QR dinâmicos, é importante usar um serviço de gerenciamento de código QR respeitável para evitar o uso indevido ou edições não autorizadas.Sempre monitore onde o seu código QR link para garantir que ele continue sendo um destino seguro para os usuários.