proyecto: control de una matríz de leds de 7 x 5 

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Principios de funcionamiento:

La técnica de matriz de puntos (dot matrix) ha sido utilizada durante décadas para la impresión y el despliegue de texto y gráficas.

Cada caracter está formado por una matriz de puntos ó pixeles típicamente de 8 x 8, 8 x 6 ó 7 x 5 puntos, al gusto del usuario. Los periféricos de salida son en general los LCD, matriz de leds y displays de 7 segmentos.

El display de matriz de leds es un proyecto barato, dado el bajo costo de los leds de 5 mm, y fácil de llevar a cabo. El módulo mostrado se conecta en forma directa al conector de 14 pines para LCD estándar de EDUPIC ó EVOLUPIC.

La empresa cuenta con un producto a la venta realizado con base en este proyecto.

 

MATRIZ DE PUNTOS 16F84.PNG (9670 bytes)

 

En la figura se muestra un ejemplo de la forma de controlar un display de 8 x 8 (64 puntos) por medio de un controlador PIC 16F84/16F628/F88, usando las 8 salidas del puerto B (las cuales alimentan los renglones),  y 2 del puerto A, las cuales controlan a un contador de décadas 4017 (ó 14017), el cual a su vez activa a cada una de las columnas a través de transistores. El diseño puede modificarse a matrices de 8 x 6 y 7 x 5 puntos.  

 

Circuito electrónico para matriz de 7 x 5: En la figura de abajo se muestra el circuito que debe alambrarse para implementar el control de un solo módulo de matriz de 7 x 5 leds. Las salidas RB7...RB1 alimentan, a través de resistencias limitadoras de 560 ohms, a los ánodos de los 5 leds del renglón correspondiente. Los 5 transistores BC337 activan a cada una de las 5 columnas.  Las salidas RA1 y RA2 controlan al contador de décadas.

Diseño electrónico: la matriz está conectada de la forma en que se indica en la figura. Cada uno de los 8 renglones se conecta con sus 8 leds en ánodo común los cuales se conectan a su vez a cada una de las salidas del puerto B (RB0...RB7). En cuanto a las 8 columnas, éstas se conectan con sus 8 leds en cátodo común. Cada columna es activada por un transistor BC337.  La base de cada transistor se conecta a cada una de las 8 salidas de un contador de décadas 4017, también conocido como "Johnson counter", el cual activa sucesivamente una a una cada salida (Q0...Q7) después de un pulso en la pata CP0. Un pulso en la pata MR (master reset) reinicia la cuenta en la salida Q0.

El diagrama electrónico detallado se muestra aquí: DIAGRAMA ELECTRONICO MATRIZ DE 7 x 5.PDF

CIRCUITOMATRIZDEPUNTOS.jpg (60014 bytes)

Persistencia luminosa: el funcionamiento del display se basa en la activación cíclica de cada columna, durante un período no mayor a los 10 milisegundos. La persistencia en la luminosidad de los leds durante algunos milisegundos después de desactivarse y la incapacidad del ojo para percibir cambios a una frecuencia superior a los 25 hz, hacen que el humano perciba una imagen fija, a pesar de que cada columna se está activando en tiempos diferentes.

Cálculo de corrientes en los circuitos: cada salida del puerto B, manejará una corriente instantánea máxima de unos 10 miliamperes. A su vez, cada transistor BC337 manejará una corriente instantánea máxima en su columna, igual a la suma de todas las corrientes en las salidas RB7...RB1 activadas, es decir, un máximo de 70 miliamperes.

Compatibilidad con EDUPIC 16F84/16F628: como se muestra en la figura de abajo, el módulo de LEDS es compatible con el conector para LCD del sistema EDUPIC. El programa de prueba se realizó en lenguaje ensamblador y enciende la letra "A", pero puede fácilmente modificarse para escribir cualquier otro caracter. Asimismo, el programa puede modificarse para controlar una matriz de 8 x 6 ó de 8 x 8 leds.

Posibilidad de expansión: pueden añadirse módulos adicionales de 5 x 7, idénticos al propuesto, conservando la misma filosofía de funcionamiento del circuito. El carry del primer contador 4017 ingresa al pin CP0 del segundo módulo  y así sucesivamente. Las salidas RB7...RB1 alimentarán a los todos los leds en cada renglón. Con el objeto de conservar la misma brillantez del circuito de un solo módulo, las resistencias limitadoras deben de bajar su valor en una forma proporcional al número de módulos, razón por la cual el consumo de corriente será mayor.

Programas básicos de control, en lenguaje ensamblador y ANSI C

MATRIZF628/F88: Programa que muestra en el display la secuencia de caracteres del 0...9 y de la A...Z. El período de tiempo para la secuencia puede modificarse dentro del programa fuente. El programa usa la interrupción del temporizador 0 para generar la base de tiempo, mientras en el programa principal se realiza la tarea del multiplexaje para el encendido de las 5 columnas de 7 leds cada una. La aplicación puede usarse como base para desarrollar displays industriales, ya sea de uno solo o de múltiples caracteres. El programa incluye las tablas con el patrón de encendido por columna para la generación de cada caracter. El usuario puede añadir nuevos símbolos o caracteres a la tabla.

HITECHMATRIZ6TINY.c: programa desarrollado en ANSI C, que muestra en el display la secuencia de caracteres del 0...9 y de la A...Z. Incluye las tablas con el patrón de encendido por columna para la generación de cada caracter en una librería por separado llamada letras.h . El usuario puede añadir nuevos símbolos o caracteres a la tabla.

NOTA IMPORTANTE: LOS 4 MICROSWITCHES DEBEN DE ESTAR EN LA POSICION "OFF" EN EL MODULO EDUPIC O EVOLUPIC (VER FOTO) PARA QUE LOS PROGRAMAS FUNCIONEN CORRECTAMENTE.    

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PROTOTIPO DE MODULO DE MATRIZ DE LEDS DE 7 X 5