Borg3d Bauanleitung

Achtung! Dies ist eine Baustelle!

Das Prinzip

Um die 8 x 8 x 8 LEDs einzeln anzusteuern greifen wir auf eine Matrixschaltung zurück. Das heisst konkret, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine der 8 Ebenen aktiv ist und 64 Leitungen die einzelnen LEDs in einer Ebene individuell ansteuern können. Elektrisch gesehen handelt es ich bei dem Bord3d also um eine 8 x 64 Anzeigematrix.

Die Hardware der Steuerplatinen

Als Mikrocontroller verwenden wir bei unseren Projekten bevorzugt einen Atmel ATMega32 oder ATMega644, dies sind die z.Z. grössten von Atmel verfügbaren Mikrocontroller im Lochrasterplatinen-freundlichem Dual-Inline-Package. Diese Mikrochips mit 40 Pins sind vollständige Computer mit einer 8 Bit RISC CPU, einigen Kilobyte RAM und 32 oder 64 Kilobyte Flash-Speicher für das Programm. Daneben haben sie sie eine Hand voll IO Komponenten wie z.B. eine serielle Schnittstelle oder Analog-Digital Konverter.

Diese Mikrokontroller bieten insgesammt 32 frei programmierbare Ein-/Ausgabepinne die wir benutzen um die oben erwähnten 8 + 64 Leitungen zu steuern. Wie steuert man mit 32 verfügbaren IO-Pins 72 Leitungen? Hier verwenden wir zwei unterschiedliche Strategien:

Für die 8 Ebenenansteuerungen benutzen wir ein 8-Bit-Schieberegister: Zu jedem Zeitpunkt soll nur eine Ebene aktiviert sein, und die Ebenen sollen der Reihen nach angesteuert werden. Dazu schieben wir eine 1 in den Eingang im ertsne Zyklus. In den kommenden 7 Zyklen schieben wir jeweils eine Null und lassen die 1 so durch das Schieberegister wandern. An den 8 Ausgängen sind MOS Fets als Leistungstreiber geschaltet, die jeweil

Die 64 Leitungen für die Spalten müssen dagegen wahlfrei möglichst schnell gesetzt werden. Wir benutzen 8 8-Bit breite Latches, deren Datenleitungen direkt mit 8 I/O-Pins unseres Mikrokontrollers verbunden sind. Der Mikrokontroller legt also die gewünschte Aktivität der ersten 8 von 64 LEDs auf seinen IO-Port und aktiviert das erste Latch; legt die Aktivität der nächsten 8 LEDs auf sienen IO-Port aktiviert das zweite Latch... bis zum achten.

Bauteilliste für die Steuerung

Die Steurung besteht aus 2 Platinen: Eine mit dem Microcontroller und der Ebenenansteuerung, und eine Zweite mit den D-Flipflops für die Säulenansteuerung.

Bauteile für die Platinen

Anzahl	Beschreibung	Reichelt Bestell Code	Kosten
1	ATmega 32 Microcontroller	ATMEGA 32-16 DIP	3,10
1	Sockel für Controller	GS 40P	0,46
1	Quarz 16MHz	16,0000-HC49U-S	0,24
1	LED 5mm grün low current	LED 5MM 2MA GN	0,092
2	Lochraster Platine 160x100	H25PR160	3,60
1	Widerstand 1,5 k Ohm	1/4W 1,5K	0,10
1	Taster	TASTER 3301B	0,082
3	Wannenstecker, 10-polig	WSL 10G	0,216
4	36pol. Stiftleiste, gerade, RM 2,54	SL 1X36G 2,54	0,68
15	10pol. Buchsenleiste, gerade, RM 2,54	BL 1X10G8 2,54	3,39
1	Buchse für Netzteil	HEBW 25	0,20
1	Diode	1N4004	0,02
12	Kondensator 100nF	KERKO 100N	0,86
2	kondensator 27pF	KERKO 27P	0,082
2	Elko 470µF/16V	RAD 470/16	0,11
8	Mosfet Transistor	BUZ11	3,34
2	Schieberegister	74HC164	0,30
8	8 fach D-Flipflop	74HCT574	1,60
2	Sockel für Schieberegister	GS 14P	0,34
8	Sockel D-Flipflops	GS 20P	1,89
2	Pfostenbuchse, 10-polig	PFL 10	0,18
100	Widerstände 39 Ohm	1/4W 39	1,90
			keine Ahnung

LPT Programmier-Kabel

Mit diesem Kabel kann das Board über den Parallelport eines PCs programmiert werden.

Programmierung über LPT

Anzahl	Beschreibung	Reichelt Bestell Code	Kosten
10	Widerstände 330 Ohm	1/4W 330	0,33
1	Sub D Stecker 25 pol	D-SUB ST 25	0,10
1	Kappe für Stecker	KAPPE CG25G	0,13
1	Pfostenbuchse, 10-polig	PFL 10	0,09
1	Flachbandkabel AWG28, 10-pol., grau, 3m-Ring	AWG 28-10G 3M	1,85
			2,50