Přihlašuji uživatele

PIC 18F4550 - 5x5x5 LED Cube

Autor: MarMar
Přidáno: 13.10.2012 08:00
Zobrazení: 2062x krát
Tagy: Elektrotechnika - LED - Mikroprocesor - PIC 18F4550


LED kostka ovládaná pomocí PIC 18F4550 a posuvných registrů 74595, vše je ovládáno přes USB a serverovou aplikaci

LED kostka je založena na multiplexu. Vždy svítí pouze jenom jedno patro kostky, ikdyž se zdá, že svítí všechny zárověň. Využívá se nedokonalosti lidského oka. Jelikož se rychlost změny pohybuje třeba kolem ?s, je rychlost obrovská. Nejdřív napíšu něco k tomu, jak kostka funguje, jak jsem ji vyrobil a potom i ukázky a popis přenosu dat.

Funkce zobrazování
Velikost kostky je 5x5x5 ledek, což je 125 LED. To není až tak velké číslo, dalo by se dosáhnout klidně vyššího počtu. Jak jsem už psal, vždy svítí jen jedno patro kostky. Takže vždy naráz může svítit maximálně 25 LED. Proč jsou vůbec LEDky zapojené do multiplexu? Jednoduchá odpověď. Když mám 125 LED, tak to je 125 vodičů, kterými bych tyto LEDky ovládat. 125 vodičů je hodně moc. Proto se používá multiplex pro zjednodušení a je celkem použito 30 vodičů na celou kostku z LED. Každé patro se skládá z 5*5 LED, která jsou zapojeny do mříže, všechny mají spojenou KATODU a ANODY budou sloužit jako propojení na další patro.
Popis: Jedno patro hotovy, teď další 4 (Propojení KATOD LEDek)

Takže počet sloupců na kostce je 25 a každý sloupec má svůj vodič Tímto si na-adresujeme sloupec. Posledních 5 vodičů jsou na KATODOVÁ patra, abychom mohli sepnout patro, ve kterém budou sloupce aktuálně svítit.
Popis: Nyní propojit všechny patra, aby vznikly sloupce + KATODOVÁ patra

Běžný mikroprocesor v domácích podmínkách má asi kolem ?30 I/O. Takže by byl celý procesor zaplněn vodiči a nezbyly by I/O pro ovládání procesoru z PC po USB. Proto se pro zjednodušení používají posuvné registry. Tím si zmenšíme počet vodičů na ovládání sloupců z 25 na 3+1. 1 a 0(stav LEDky) pošleme do posuvných registrů. Je jich více zapojených v sérii, jeden registr je 8-bitový, takže 3 registry nám zajistí ovládání 24 LEDek. Jedna chybí. Tu jsem si dal kvůli úspoře místa na DPS zvlášť na jeden pin ?procesoru. Pomocí CLK(hodinový signál), DATA(datové bity) a LATCH(překlopení střadače) ovládáme jedno patro kostky. Posílání dat je vysvětleno v přiloženém obrázku. ZELENÁ je hodinový CLOCK a ŽLUTÁ jsou DATA
Popis: Hodinový signál pro posuvné registry 74LS595

Přenos dat po USB komunikaci je hodně složitý a pro začátečníky nepochopitelný. Proto je lepší si nejdříve kostku rozchodit s pevně zadanými hodnotami v mikroprocesoru a postupně třeba rozsvítit/zhasnout každou LEDku jednu po druhé v nějakém větším časovém intervalu (1s třeba), aby byla ověřena funkčnost. Takže nejdříve ovládání, potom třeba si můžete hrát s komunikací s pamětí a brat data pro kostku z ní nebo v závěru po USB.

Výroba DPS
Schéma pro výrobu desky DPS sem navrhoval sám. Tady je jenom takový náčrt, jak bz mělo asi vypadat, protože už je to dávno, co jsem kostku vyráběl a podklady pro výrobu DPS nemohu najít, někde budou, ale teď se snad propadly.
Popis: "Blokové" schéma na kostku

Moje výsledná deska vypadá nějak takto, ale našel jsem tam chyby, takže jsem musel některé spoje předělávat, takže se rozhodně podle tohoto neřiďte!
Popis: Návrh DPS v programu Eagle

Pokud dáte na kostku rezistory jako já, 390R(mám jich doma na kila tak jsem je použil), tak celkový odběr kostky se bude pohybovat kolem 100mA. Což není žádný problém pro USB, ani pro spínací tranzistory. Ovšem pokud dáte větší rezistory, musíte si přepočítat proud, který si kostka vezme, přizpůsobit tomu spínací tranzistory, rezistory na bázích tranzistorů, musíte sledovat, jaký proud vedete do báze a jaký proud vám procesor max. udrží na pinu(najdete v datasheetu mikroprocesoru). Pokud budete potřebovat větší proud na sepnutí tranzistoru, musíte před spínací tranzistor dát ještě jeden posilovací, který bude otevírat ten spínací. Ale pokud překročíte proud 500mA, už vám to neutáhne USB v PC(v dnešní době už jsou i 900mA, ale stále nejvíce používanými jsou 500mA) a budete muset použít externí zdroj. A pokud použijite externí zdroj, atd. atd... Je toho strašně moc na přepočty. Proto jsem zvolil takový hodnoty součástek, abych se vešel pod 500mA a i přesto, že má kostka odběr 100mA, svítí docela dost, přemýšlím, že ty rezistory ještě zvětším o trochu.

Poslední částí výroby DPS je leptání a přenos spojů na měděnou desku. Já používám "tonerovou" metodu. Spoje si natisknu na lepící stranu barevného lepícího papíru. Upozorňuji, že tiskárna musí být tonerová, protože toner se v tiskárně zažehluj teplem a poté se teplem přenáší na měděnou desku. Desku musíte taky velice dobře očistit od nečistot a mastnoty, jinak se toner nepřichytí.
Popis: Připraveno pro přenos spojů na cuprextit

Přiložíme papír se spoji na desku a zažehlíme papír na desku. Pořádně tlačte žehličkou na desku asi tak 3 minuty. Potom vemte desku a vhoďte ji do misky se studenou vodou, počkejte se papír sám odlepí od desky a spoje jsou přeneseny! Pořádně desku před leptáním zkontrolujte, jestli nějaký spoj neuletěl, to se může klidně stát, a tak si připravte fix na opravu spojů. Toto je jedna z mnoha cest, jak dostat spoje na desku, existují další(např. přes UV lampu jsou spoje velice kvalitní, když jsou dobře osvíceny)
Popis: Očistit, spravit nedodělky a jde se leptat

Posledním krokem je leptání, tak desku vhoďte do nějakého leptadla a jednoduše ji vyleptejte. Proces leptání můžete nelézt v galerii dole na stránce.
Popis: Deska vhozená do kyselin a začínáme leptat

Popis: Všechna přebytečná měď je pryč



Výroba kostky
Na výrobu budeme potřebovat 125 LEDek, drátky a HODNĚ trpělivosti. Není to sranda ze začátku. Prvním krokem je si spájet jedno patro po druhém. Pokud chcete mít kostku větší, použijte větší mezery mezi LEDkama, tím bude kostka větší, ale bude vypadat líp, než ta moje :-(.
Popis: Ještě poslední!!

Jak budete mít všechny patra spájená, musíte je napájet na sebe. To je asi to nejhorší na výrobě. ale když si zvolíte správný postup, je to hračka. Všechny ostatní dráty na propojení sloupců se vám pletou do cesty pájce a není to nic příjemného.
Popis: Nyní propojit všechny patra, aby vznikly sloupce + KATODOVÁ patra

Chce to HODNĚ trpělivosti. Pokud se vám to povede, vynikne vám nakonec něco takového:
Popis: Kostka je hotova!! Nejsložitější práce je hotova!

Teď přiletujte 5 drátů na jednotlivá KATODOVÁ patra a sveďte je dolů k vývodům kostky, po hraně kostky. Teď naletujte drátky k DPS, osaďte DPS mikroprocesorem a hardware je hotov! Ještě před letováním drátků do desky můžete kostku usadit na nějaký podstavec.

Program pro mikroprocesor
Na popisu k programu se pracuje...
Popis: Kostka za běhu

Fotky:

Videa:








Komentáře:

Od: Anonymní uživatel
Název:

Zpráva:
Kód:
Řazení: Od nejnovějšího
Anonymní uživatel - - 2013-09-24 09:41:31