Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH

7. Löda ihop en egen LED-matris
För att kunna visa på en djupare förståelse hur den färdiga LED-modulen som tillgetts fungerar
löddes en egen LED-matris-modul ihop. Denna gjordes lite större än den ursprungliga för att kunna
uppvisa goda kunskaper om hur man kontrollerar olika stora LED-matriser. Målsättningen var att
löda ihop alla nödvändiga komponenter på ett experimentkort för att göra en 8x10 stor LED-matris.
Idén var att även denna skulle kunna uppvisas som både en informationsskylt med en text som rullar
förbi, och som ett spelbräde med ett pong spel, precis som den lite mindre 8x8 LED-matrisen kunde
göra.
Eftersom så pass många lödningar skulle behöva göras byggdes prototypen på ett experimentkort, då
man där har man chans att enklare ändra om man skulle ha lött på någonting fel. Det märktes också
att det ändå skulle ha blivit svårt att få plats med alla komponenter på ett etsat kretskort då
kopplingsschemat gjordes i utvecklingshjälpprogrammet Multisim.
7.1 Prototypen
En del komponenter behövs när man ska löda ihop denna prototyp. Det behövs först och främst åttio
lysdioder för att kunna åstadkomma att göra en matris som har 8 rader och 10 kolumner. Alla
testades först för att se att de lyste innan de löddes fast.
Det behövs åtta motstånd framför alla raderna. Det fanns inget datablad för de LEDs som användes,
men gula LEDs brukar ha en framspänning mellan 1,8 V – 2,1 V och får inte överskridas av en ström
större än 20mA. Om vi räknar med att den gula dioden har en framspänning på 1,8 V, eftersom det
kommer ge störst utslag, så får vi att motstånden ska vara (5V – 1,8V)/0,02A = 160 ohm. Eftersom
strömmen är det som begränsar ljusstyrkan så vi vill ha så litet strömbegränsande motstånd som
möjligt, och eftersom varje kolumn bara lyser en tiondel av tiden så tar vi ett motstånd på 130 ohm
för varje rad.
När varje kolumn aktiveras ska de få tillräckligt med ström så att de får lysa så stark som möjligt.
Därför används transistorer till varje kolumn som fungerar som strömbrytare. Vi väljer en MOSFET,
som idag är den vanligaste transistortypen, med benämning BUZ100. Den är av typ N-kanal, och den
har tre ben, source, drain och gate, där source kopplas till jord, drain till LEDsen och gate kopplas till
mikrokontrollern. För att nu tända en kolumn sätter du på transistorn för den kolumnen genom att
ge den en etta. Då kopplas den till jord, och en ström kan flyta genom endast denna kolumn. För att
sedan låta nästa kolumn lysa stänger vi av strömbrytaren till den första kolumnen genom att sätta
den till en nolla, och sätter på transistorn till nästa kolumn på samma sätt, osv tills alla 10 kolumner
har fått lysa. Sen börjas det om igen i ett väldigt snabbt tempo för att få en synlig bild på displayen.
Varje MOSFET måste klara av den maximala strömmen som kan komma från varje kolumn, vilket är
8 lysdioder*20 mA = 160mA. BUZ100 klarar av 60A.
Knappar behövs för att kunna byta mellan de olika programmen och då man vill spela Pong. Fyra
knappar används till Pong och tre knappar behövs för att välja mellan de tre olika programmen. Till
dessa kopplas ett pull-up motstånd på 30k ohm. Ett pull-up motstånd kopplades även till reset på 10k
ohm. Det behövs även en sockel för att kunna placera in ATMega16 i, och du behöver kunna koppla
in en spänning.
Den största skillnaden när man går över från en 8x8 stor matris till en 8x10 stor matris är att du
behöver två till pinnar för de två extra kolumnerna. PB0 och PB1 väljs för detta. Här har transistorer
12