En aquesta sessió dissenyarem una pantalla LED de 8x8 amb matriu LED de 8x8 i microcontrolador ATmega8, que pugui mostrar alfabets o noms. A continuació es mostra una matriu de leds típica de 8x8:
Una matriu LED de 8x8 conté 64 LED (díodes emissors de llum) que es disposen en forma de matriu, d’aquí el nom de matriu LED. Aquestes matrius es poden fer circulant 64 LED; no obstant això, aquest procés requereix molt de temps. Ara al dia, estan disponibles en formes compactes com es mostra a la figura. Aquests mòduls compactes estan disponibles en diferents mides i colors. Es pot triar per comoditat.
El cost del mòdul és el mateix que el de 64 LED, de manera que per a un aficionat això és més fàcil de treballar. La configuració del PIN del mòdul és la que es mostra a la figura. Els PIN han de ser exactament el número que es mostra a la imatge per evitar errors. Analitzarem detalladament la configuració del circuit intern del mòdul a la descripció.
Components
Maquinari: ATMEGA8, font d'alimentació (5v), PROGRAMADOR AVR-ISP, condensador de 100 uF (connectat a través de la font d'alimentació), resistència 1KΩ (8 peces).
Programari: Atmel studio 6.1, progisp o flash magic.
Diagrama de circuits i funcionament
Les connexions que es fan entre ATMEGA8 i el mòdul de matriu LED es mostren a la figura següent.
PORTD, PIN0 ------------------ PIN13 del mòdul LED
PORTD, PIN1 ------------------ PIN03 del mòdul LED
PORTD, PIN2 ------------------ PIN04 del mòdul LED
PORTD, PIN3 ------------------ PIN10 del mòdul LED
PORTD, PIN4 ------------------ PIN06 del mòdul LED
PORTD, PIN5 ------------------ PIN11 del mòdul LED
PORTD, PIN6 ------------------ PIN15 del mòdul LED
PORTD, PIN7 ------------------ PIN16 del mòdul LED
PORTB, PIN0 ------------------ PIN09 del mòdul LED
PORTB, PIN1 ------------------ PIN14 del mòdul LED
PORTB, PIN2 ------------------ PIN08 del mòdul LED
PORTB, PIN3 ------------------ PIN12 del mòdul LED
PORTC, PIN0 ------------------ PIN01 del mòdul LED
PORTC, PIN1 ------------------ PIN07 del mòdul LED
PORTC, PIN2 ------------------ PIN02 del mòdul LED
PORTC, PIN3 ------------------ PIN05del mòdul LED
El diagrama de circuits de la pantalla de matriu LED de 8x8 es mostra a la figura següent.
Hi ha 64 LED disposats en forma de matriu. Per tant, tenim 8 columnes i 8 files tal com es mostra a la figura. Sobre aquestes files i columnes, es combinen tots els terminals positius d’una fila. Per a cada fila, hi ha un terminal positiu comú per als 8 LED d’aquesta fila. Es mostra a la figura següent,
Per tant, per a 8 files tenim 8 terminals positius comuns, tingueu en compte la primera fila. Com es veu a la imatge, els LED de D1 a D8 tenen un terminal positiu comú i surt del MUDUL LED com PIN9.
Cal veure que tots els aspectes positius habituals de les files no es treuen del M MODDUL LED de manera ordenada. Hi ha una irregularitat molt alta en els terminals comuns en tots els casos. Cal tenir-ho en compte mentre es connecta el terminal.
Digueu si volem que un o tots els LEDs de la primera FILA de la matriu estiguin activats, hauríem d’alimentar el PIN9 del mòdul LED MATRIX i no el PIN0.
Digueu si volem que un o tots els LEDs de la tercera FILA de la matriu estiguin activats, hauríem d’alimentar el PIN8 del mòdul LED MATRIX i no el PIN2.
Per tant, sempre que vulguem que s’encengui un o tots els LED d’una fila, s’encén el pin corresponent del mòdul LED.
Això encara no s'ha acabat amb només deixar la potència que ROWS no produeix res. Hem de posar a terra l’altre extrem. Ho comentarem a continuació.
Ara, en aquest cas, ignorem les files positives comunes i ens centrem en les columnes negatives comunes.
Així doncs, en aquest mòdul es reuneixen tots els terminals negatius de la primera columna al PIN13. Això es mostra a la figura següent.
Aquí també hi ha irregularitats en la PIN OUTAGE del mòdul. El primer negatiu comú de la primera columna LED es mostra al PIN13. El LED negatiu comú de la segona columna apareix al PIN3.
S’ha de parar atenció als pins mentre es connecta. Ara, si es vol posar a terra algun o tots els LEDs de la primera columna, cal posar a terra el PIN13 del MUDUL MATRIX. D’aquesta manera es dirigeix a les altres set columnes negatives habituals. Quan es combinen els dos casos, trobem un circuit com es mostra a continuació,
El circuit anterior és el diagrama intern complet del M MODDUL LED. Digueu que si volem encendre el LED D10 a la matriu, hem d’engegar el PIN14 del mòdul i connectar el PIN3 al mòdul. Amb això, el D10 s’encendrà. Això es mostra a la figura següent. Primer hauríeu de comprovar que MATRIX ho sàpiga tot en ordre.
Digueu que si volem activar D1, hem d’encendre el PIN9 de la matriu i posar-lo a terra. Amb aquest LED, el D1 brillarà. La direcció actual d’aquest cas es mostra a la figura següent.
Ara, per la part complicada, penseu que volem activar tant D1 com D10 alhora. Així doncs, alimentem el PIN9, el PIN14 i el PIN13, el PIN3. Amb això, tindrem D2 i D9 ON juntament amb D1 i D10. És perquè comparteixen terminals comuns. Per tant, si volem encendre els LED al llarg de la diagonal, ens veurem obligats a encendre tots els LED del camí. Això es mostra a la figura següent.
Per tant, per eliminar aquest problema, encendrem només un led a la vegada. Digueu que a t = 0m SEC, el LED D1 està sintonitzat. A t = 1m SEC, el LED D1 s’apaga i el LED D2 s’encén. De nou a t = 2 m SEC, el LED D2 s’apaga i el LED D1 s’encén. Això continua.
Ara el truc és que l’ull humà no pot captar una freqüència superior a 30 Hz. Això és si un LED s'encén i s'apaga contínuament a una velocitat de 30HZ o més. L'ull veu que el LED està continuament encès. Tanmateix, aquest no és el cas. El LED s’encendrà i s’apagarà constantment. Aquesta tècnica s’anomena multiplexació.
Mitjançant l’ús de multiplexació, girarem només una fila a la vegada, i hi haurà un recorregut continu de les 8 files. Això es visualitza com una matriu ON completament activada a simple vista.
Ara diguem que volem mostrar "A" a la matriu.
Com se us va dir, activarem una fila en un instant, A t = 0m SEC, el PIN09 està configurat HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN3, PIN4, PIN10, PIN6, PIN11, PIN15 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A t = 1m SEC, el PIN14 s'estableix en HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN4, PIN10, PIN6, PIN11, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A t = 2 m SEC, el PIN08 s'estableix en HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A t = 3 m SEC, el PIN12 s'estableix en HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A t = 4 m SEC, el PIN01 s'estableix ALT (en aquest moment, els altres pins de FILA són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN4, PIN10, PIN6, PIN11, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són ALTS en aquest moment)
A t = 5 m SEC, el PIN07 està configurat ALT (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN4, PIN10, PIN6, PIN11, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són ALTS en aquest moment))
A t = 6 m SEC, el PIN02 s'estableix en HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A t = 7 m SEC, el PIN05 s'estableix en HIGH (en aquest moment, els altres pins ROW són BAIXOS), PIN13, PIN3, PIN15, PIN16 estan connectats a terra (els altres pins COLUMN són HIGH en aquest moment)
A aquesta velocitat, es mostrarà que la pantalla mostra un caràcter continu "A". Es mostra a la figura.
Així es mostren tots els caràcters a la pantalla. Després de connectar el circuit de manera adequada, tal com es mostra al diagrama del circuit. Podem donar directament instruccions al controlador perquè realitzi el multiplexat de manera ordenada perquè es mostri el nom.