Borg3d Bauanleitung

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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