LED Cube 7x7x7

Beschreibung:

Ein LED Cube ist nichts anderes als eine 3 dimensionale LED Matrix, bei der jede einzelne LED seperat angesprochen werden kann, um Animationen oder Bilder räumlich darstellen zu können. Um auch etwas von der räumlichen Tiefe mitzubekommen, sollten alle LEDs, von allen Seiten her gut sichtbar sein. Dies wird meist durch ein Drahtgeflecht aus Silberdraht erreicht. Wenn zudem noch diffuse, superhelle LEDs eingesetzt werden ist der Effekt besonders wirkungsvoll. Ich habe mich für diffuse, blaue LEDs entschieden. Um nun die LEDs koordiniert und kontrolliert leuchten zu lassen braucht man natürlich etwas Intelligenz in der Schaltung. Dies erledigt ein Mikrocontroller, in meinem Fall ein ATMega32 mit einem externen 16 MHz Quarz. Weil dieser „nur“ über 32 IO-Pins verfügt und 343 (7^3) LEDs angesteuert werden sollen, werden die Ports des Mikrocontrollers mit Schieberegistern erweitert. Diesen werden seriell 8 bit Daten eingetrichtert, die diese dann parallel wieder ausgeben. Dieser Trick löst das Problem jedoch nicht vollständig (343 / 8 = 43 + 4 Steuerleitung = 47 benötigte IO-Pins). Deshalb greift man noch mal in die Trickkiste und erkennt das Multiplexing das Mittel der Wahl darstellt. Multiplexing bedeutet in diesem Fall das einzelne Ebenen des LED Würfels zeitlich versetzt ihr Muster darstellen. Doch wie soll das funktionieren? Das menschliche Auge ist träge und erkennt Frequenzen > 50 Hz nicht mehr. Das macht man sich hier zum Nutzen: Die einzelnen Ebenen werden sehr schnell mit MOSFETs nacheinander durchgeschaltet, sodass der Eindruck entsteht alle LEDs des Würfels würden auf einmal leuchten. Mit dieser Technik komme ich auf 7 Leitungen für die MOSFETs als Ebenenschalter und 11 Leitungen für die 7 Schieberegister die vom ATMega32 angesteuert werden. So bleiben noch Pins für Eingabetaster, ISP und eventuell RS232 Kommunikation mit dem PC übrig.

Pinbelegung

Hardware:

Software:

Programmiert wird der ATMega32 in C.

Bilder:

LED Beinchen biegen und kürzen
LED Reihen verlöten