tareas

PROYECTO CIRCUITOS LOGICOS
CUBO EN LED 5X5X5





































UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER
CIRCUITOS LOGICOS
V SEMESTRE
OCAÑA
2014


1. PROBLEMA

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Mediante el punto de vista decorativo en iluminación navideña existe la necesidad de implementar un cubo en led



CUBO EN LED4X4X4

Este cubo LED utiliza un microcontrolador Arduino Uno para crear un espectáculo de luces en movimiento. Para llevar a cabo la realización de este proyecto se necesita de lo siguiente:  

Arduino Uno
Cable rígido para unir los diodos en el cubo
64 diodos led (yo usé diodos leds azules)
16 resistencias de 220 Ohmios
Pinzas de cocodrilo
Un trozo de porexpan
Cables de conexión yplacas Board para montar el circuito.
Alicates de corte y punta plana de precisión.

DISEÑO DEL CUBO
Antes de comenzar la construcción, es importante tener una visión completa de cómo va a funcionar, para que pueda improvisar e identificar los errores a medida que avanzas. Necesitamos controlar los 64 leds del cubo con tan solo 20 pin de la placa de arduino, vamos a estar utilizando unatécnica denominada multiplexación. Rompemos el cubo en cuatro capas separadas por lo que sólo necesitamos pines de control para 16 LEDs - de modo para encender un LED específico, debemos activar tanto la capa, y el pin de control, que nos da una necesidad total de 16 +4 pines. Cada capa tiene un cátodo común - la parte negativa del circuito - así que todas las patas negativas se unen entre sí, yse conecta a un solo pin para esa capa.
En el lado (positivo) de ánodo, cada LED se puede conectar a la correspondiente LED en la capa por encima y por debajo de ella. En esencia, tenemos 16 columnas de las patas positivas y 4 capas de la negativa. El siguiente diagrama en 3D muestra perfectamente la idea:

 
CONSTRUCCIÓN
Lo primero es tomar el trozo de porexpan y pegar en él la plantillapara poder armar el cubo. A continuación ya podemos ir doblando los cátodos (piernas cortas) de los LED 90 grados y luego soldar a todos juntos para formar un cátodo común. Cada una de las cuatro capas contará con un cátodo común y 16 ánodos individuales (piernas largas).

Debes doblar todos los cátodos de los Leds de manera uniforme; después se utiliza un cable para conectar  las cuatrofilas juntas en una capa, una tras la primera tira de LEDs y un segundo antes de la última tira de LEDs.


Soldando las cuatro capas.
Cuando se tienen las cuatro capas individuales, soldamos entre si para formar el cubo. Luego se unen los 16 ánodos de cada capa juntos para que queden con 16 ánodos comunes y 4 cátodos comunes.
Lo primero que debe hacer es doblar el último mm de cada ánodohacia el centro del LED, esto ayudará a unir las capas entre sí.  Sólo se tiene que hacer esto con tres de sus capas superiores.


Conexionado y Programa en Arduino
El conexionado del cubo a la placa arduino y posterior programación, Usamos las placas board para pinchar el cubo, y conectamos a cada uno de los 16 ánodos comunes una resistencia de 220 Oh, que a su vez se conectarán a lospuertos de Arduino, como se muestran en el gráfico siguiente. A su vez cada capa que forman los cátodos comunes se conectarán a los puertos A2. A3, A4 y A5.




Este gran bloque de código en el medio es donde se desarrollan los patrones de encendio de los leds del cubo. La manera más fácil de pensar en ella es como una animación . Cada cambio en el cubo representa un fotograma de laanimación, y cada línea de código representa un fotograma.
En cada línea hay 64 bits de 1 y 0 , se dividió en 16 bloques de 4 bits cada uno, los cuatro primeros nibbles (cuartetos de bits) corresponden a la capa 1, los siguientes a la capa 2 y asi hasta la cuatro. Si hay un 1, entonces eso significa que un LED se encendió, si hay un 0, entonces no va a lucir.
Por ejemplo si tenemos esta línea:...