Cubo Led Con Arduino

Proyecto: Cubo Led 4x4x4
Realizadores: Dante Galaz
Franco Simonetti
Ramo: Introducción a Sistemas
Electrónicos y Automatizados
Profesor: Alejandro Inda
Sección: 102
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Informe proyecto
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“Cubo Led 4x4x4”

Introducción
Durante el curso se desarrolló como proyecto un cubo de diodos Led´s,de cuatro Led´s por lado más cuatro de altura, es decir un total de 64 Led´s, y controlado por un microcontrolador basado en Arduino.
Arduino es una plataforma de hardware libre y código abierto, que utiliza un microcontrolador y un entorno de desarrollo. El microcontrolador utilizado fue un Atmel AVR Atmega168, y el lenguaje de programación que se usó fue Arduino, que está basado enProcessing/Wiring.
Se utilizó diodos Led´s de color azul de alta luminosidad, y dos registros de desplazamiento 74HC595 para convertir los datos seriales enviados del microcontrolador en datos paralelos de 8 bits.

Desarrollo
La primera etapa del proyecto fue el armado del microcontrolador. Para que el Atmega168 funcione, debe tener conectado un cristal de 16MHz, que funciona como reloj. El cristal vaconectado a los pines 9 y 10, y éstos a GND mediante dos condensadores de 22pF, los cuales sirven de filtro para que el pulso del cristal no se altere.
Luego se debe conectar al pin 1 un botón pulsador, mediante una resistencia de 10K conectada a corriente continua (+5V) y el otro conector a GND. El botón, al ser presionado, activará el RESET del Atmega, lo cual es necesario cada vez que se lequiera cargar un programa.
El paso siguiente es conectar los pines 2 y 3 a un conversor de puerto serial a USB, en este caso se utilizó un FTDI Basic Breakout – 3.3V.
Se conectan los pines 7, 20 y 21 a +5V y los pines 8 y 22 a GND y el armado está listo.

Diagrama de conexiones



En el siguiente diagrama pueden observarse las conexiones necesarias para armar la placa. En este caso,además se realizó un sistema para alimentar el microcontrolador mediante +5V sin necesidad de estar conectado al USB. Para ello se utilizaron dos condensadores de 10uF y un regulador de tensión 7805, que entrega 5V de corriente continua.
Una vez desarrollada la estructura para poder utilizar el microcontrolador, fue necesario cargarle el Bootloader, o programa de arranque para que éste pudiese sercargado con programas escrito en código Arduino. Una vez realizado esto, obtuvimos el siguiente mapeo de pines para el microcontrolador

Cada digital pin, del 0 al 13, funciona como salida digital, y cada analog input, del 0 al 5, como entrada análoga.
La segunda fase del proyecto fue el armado del cubo. Para ello se utilizaron 64 diodos Led´s azules de alta luminosidad, distribuidos encuatro pisos, cada piso con una configuración de cuatro Led´s por lado, es decir, dieciséis Led´s por piso. En cada piso se unieron todos los Led´s que le correspondían a través de sus cátodos, es decir, cada piso quedó con un cátodo común, dando un total de cuatro cátodos, uno por piso. A su vez, cada Led se unió con el Led inmediatamente superior, a través de su ánodo, dando un total dedieciséis ánodos comunes.
Los cátodos comunes fueron conectado a cuatro pines de entrada del microcontrolador, pero los ánodos comunes, al ser estos dieciséis, no podían conectarse a los puertos restantes porque no eran suficientes salidas. Para ello se utilizaron dos registros de desplazamiento 74HC595, que sirven para convertir datos de entrada serial a salida paralela, de 8 bits, es decir, tienen 8pines de salida cada uno.
Para controlar un 595 es necesario utilizar tres puertos de salida del microcontrolador, uno para el reloj (clock), otro para la entrada de datos (data) y un tercero que sirve como compuerta de datos (latch). El funcionamiento del 595 es el siguiente: Primero se posiciona el latch en 0, mediante el envío por el puerto de salida de un pulso LOW (o negativo). Luego se...