Matriz de leds

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Teoría de funcionamiento de una matriz de diodos LED.
Introducción


Funcionamiento de una matriz de LEDs
La gran mayoría de los aficionados a la electrónica, tarde o temprano, se propone la construcción de un cartel basado en una matriz de diodos LEDs. El propósito de este artículo es explicar, de forma clara y sencilla, la forma de hacerlo.
A lo largo de estos parrafos veremos la formade abordar el problema, y el principio de funcionamiento de una matriz de LEDs de un tamaño cualquiera. No construiremos ni programaremos una, pero si veremos como se debe hacer. Si el lector necesita un proyecto de este tipo listo para usar, puede consultar los que se listan al final de este artículo.

Utilidad de un cartel de LEDs
Un cartel formado por varias filas y columnas de LEDs,convenientemente programado, puede servir para pasar mensajes publicitarios, decorar nuestra habitación, ordenador o lo que se nos ocurra. No solo se trata de un proyecto más que interesante para llevarlo a cabo como hobbysta, sino que puede resultar interesante como un producto comercializable. Es que estas matrices, que en algunos países se las conoce como “cartel de LEDs” o “Publik”, son unrecurso muy frecuentemente utilizado con fines publicitarios o informativos.
El Hardware
Desde el punto de vista del hardware, básicamente consiste en una matriz de píxeles similar a los de la pantalla de un ordenador, generalmente de un solo color (la mayoría de las veces rojos), aunque con el descenso de los precios de los LEDs individuales o en paneles, es cada vez más frecuentes ver carteles“bicolores” o incluso “multicolores”, aprovechando la ventaja del los LEDs RGB, que pueden mostrar cualquier color.


Matriz de LEDs RGB de 8x8 puntos.

Como es de suponer, el desarrollo, construcción y programación de un cartel e este tipo es una tarea bastante compleja, pero perfectamente posible para cualquiera que tenga conocimientos básicos de electrónica y programación. Este artículo puedeser utilizado como una guía paso a paso del proceso de creación de un cartel de este tipo. Y aunque no construyas uno, leyéndolo aprenderás algún truco útil que podrás emplear en otro proyecto.
Para mantener el nivel de la explicación dentro de lo razonable, y para no gastar una fortuna en nuestro cartel, lo diseñaremos monocromático, utilizando LEDs de color rojo únicamente. Las dimensiones dela matriz utilizada para mostrar los textos la decidirá cada uno de los lectores, pudiendo ser tan pequeña (7 filas y 5 columnas) o tan grande como se desee. Un tamaño razonable y muy empleado es el de 7 filas por 80 columnas, que permite escribir unas 14 o 16 letras de 7 “pixeles” de altura. A pesar de no ser demasiado grande, ya habrás sacado la cuenta de que se necesitan 560 LEDs individualespara armar el cartel.


Encendiendo un LED
En el número 2 de la Revista uControl, en el artículo llamado PICs y LEDs: una pareja perfecta vimos como encender un LED desde un microcontrolador. Y de hecho es algo muy simple: conectamos el ánodo del LED al PIC, el cátodo a un resistor y el extremo de este a +V. Cuando el pin del microcontrolador está en “1”, el LED enciende. Pero lamentablementeeste esquema no sirve para la construcción de un cartel matricial como este, ya que al utilizar cientos de LEDs necesitaríamos tener un microcontrolador que tenga como mínimo ese número de pines de salida (y por supuesto, no existe).

Multiplexado
El secreto, por supuesto, está en el multiplexado. Esta técnica permite utilizar unos pocos pines de E/S del microcontrolador para manejar unaserie de circuitos integrados que se encarguen de excitar los LEDs. Hay varias maneras, y muchos modelos diferentes de circuitos para hacer esto.
Pueden usarse un tipo de integrado digital llamado “LATCH”, que básicamente es una memoria en la que escribimos un valor, y lo mantiene en sus salidas hasta que nosotros lo indiquemos. De esta manera, usando varios latches podríamos encender los LEDs...
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