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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 5x5x5 LED Cube


Autor: r1<h (Gast)
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Hallo!
Ich bin an einem Projekt für die Schule. Ich will einen 5x5x5 LED-Würfel 
bauen. Er soll zuerst mit einem Atmel Mega32, später mit einem 8051 
angesteuert werden.
Die Teile für den Würfel hab ich nach der Anleitung von Qube Solutions: 
http://www.qube-solutions.de/files/Bauanleitung%20...
bestellt und den Würfel nach dieser Anleitung 
http://www.qube-solutions.de/files/Bauanleitung%20... 
zusammengebaut.

Damit war ich recht schnell fertig. Doch ich merkte, dass bei den 
Qube-Solution-Anleitungen keine Schaltpläne dabei waren :(. Ich hab ne 
ganze Weile dagehockt und mir selbst welche überlegen wollen, hat aber 
irgendwie nich ganz hingehauen. Hab dann nach langem Suchen diese Seite 
gefunden: http://www.electronics-lab.com/blog/?p=1037

HIER DIE SCHALTPLÄNE: http://img179.imageshack.us/img179/1311/pcb1.jpg

Das sind fast exakt die benötigten Schaltpläne... Nur dass dort die LEDs 
andersrum verbaut sind :(. Es sind zwar die gleichen D-FF genommen 
worden nur sind an die Ausgänge der D-FFs diesmal die Kathoden der LEDs 
und nicht wie von mir aufgrund der Anleitung von Qube-Sol. vermuteten 
Anoden angeschlossen.

Meine Frage jetzt, kann ich meine LEDs auch mit den Anoden an den FFs 
anschließen? Habe dann also 25 LED-Anoden-Stränge an den FFs und 
5-Kathoden-Stränge an 5 BUZ11 (Soll ich nicht lieber normale 
NPN-Transistoren verwenden?).

Vielen Dank für alle hilfreichen Antworten!

Autor: hp-freund (Gast)
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Wenn ich das richtig sehe, brauchst Du nur jede Ebene un 90° drehen, 
dann sollte es wieder passen :)

Autor: Sam .. (sam1994)
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Wenn man multiplexing verstanden hat, sollte man keine Schaltpläne 
brauchen.

Autor: r1<h (Gast)
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hp-freund schrieb:
> Wenn ich das richtig sehe, brauchst Du nur jede Ebene un 90° drehen,
> dann sollte es wieder passen :)

... jo nur drehen :D. Gib mir ne Sekunde zum umlöten...


Samuel K. schrieb:
> Wenn man multiplexing verstanden hat, sollte man keine Schaltpläne
> brauchen.

Multiplexing is einfach... ich will eigentlich nur wissen, ob die 
74HC574 als Ausgänge 5Volt rausschieben oder auf Ground schalten... Der 
Rest is klar.

Autor: M. W. (hobbyloet)
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Autor: r1<h (Gast)
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M. W. schrieb:
> Datenblatt:
> http://www.fairchildsemi.com/ds/MM%2FMM74HC574.pdf

Ja, die Datenblätter hab ich mir natürlich auch schon angeguckt... Danke 
trotzdem. (Was bedeutet dieses "3-State"?)

Meine Frage ist ganz einfach diese: Kann ich die Anoden der LEDs an die 
Q1-Q5-Ausgänge anschließen?

Autor: Frank Buss (foobar)
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Ja, du kannst nach Masse und Vcc schalten. Kommt aber drauf an, was für 
ein Typ das ist. Die alten TTL Chips konnten nach Masse mehr Strom 
schalten, was klar wird, wenn du dir die Ausgangsstufe bei Wikipedia 
ansiehst, wegen dem 130 Ohm Widerstand:

http://de.wikipedia.org/wiki/Transistor-Transistor-Logik

Neuere CMOS Bausteine, wie der hier:

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct574.pdf

haben aber meist einen Ausgang, der wie der Inverter hier aussieht:

http://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_Metal_O...

sodaß die weniger Strom "verbrauchen" und besser in beide Richtungen 
schalten können. Im Datenblatt steht aber im Detail, wieviel er in beide 
Richtungen maximal kann, auf Seite 3 unter "Absolute Maximum Ratings", 
zu denen man allerdings gut drunter bleiben sollte, damit der Chip lange 
lebt :-)

3-State heisst, daß du die Ausgänge des Chips hochohmig schalten kannst, 
also daß die weder nach Masse noch nach Vcc geschaltet werden.

Autor: Meckermensch (Gast)
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Jetzt kann ichs mir nicht mehr verkneifen:
> ich will eigentlich nur wissen, ob die
> 74HC574 als Ausgänge 5Volt rausschieben oder auf Ground schalten

>Was bedeutet dieses "3-State"?

Sagt dir "Google" etwas??? Sollte man für ein Schulprojekt nicht etwas 
Selbstständigkeit beweisen, auch wenn das heutzutage unter jungen Leuten 
"uncool" sein mag?

Autor: r1<h (Gast)
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Frank Buss schrieb:
> Ja, du kannst nach Masse und Vcc schalten. Kommt aber drauf an, was für
> ein Typ das ist. Die alten TTL Chips konnten nach Masse mehr Strom
> schalten, was klar wird, wenn du dir die Ausgangsstufe bei Wikipedia
> ansiehst, wegen dem 130 Ohm Widerstand:
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Transistor-Transistor-Logik
>
> Neuere CMOS Bausteine, wie der hier:
>
> http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct574.pdf
>
> haben aber meist einen Ausgang, der wie der Inverter hier aussieht:
>
> http://de.wikipedia.org/wiki/Complementary_Metal_O...
>
> sodaß die weniger Strom "verbrauchen" und besser in beide Richtungen
> schalten können. Im Datenblatt steht aber im Detail, wieviel er in beide
> Richtungen maximal kann, auf Seite 3 unter "Absolute Maximum Ratings",
> zu denen man allerdings gut drunter bleiben sollte, damit der Chip lange
> lebt :-)
>
> 3-State heisst, daß du die Ausgänge des Chips hochohmig schalten kannst,
> also daß die weder nach Masse noch nach Vcc geschaltet werden.

Danke für die Antwort. Also grundsätzlich kann es funktionieren. Nur wie 
bekomme ich die D-FF dazu, dass sie mir +5V auf die Q-Leitungen geben?

Ausserdem, die 0.5 Volt max reichen doch nie um die LEDs direkt 
anzusteuern, wie das auf dem Schaltplan der Fall ist, egal wie rum 
gepolt auch immer...

Meckermensch schrieb:
> Jetzt kann ichs mir nicht mehr verkneifen:
>> ich will eigentlich nur wissen, ob die
>> 74HC574 als Ausgänge 5Volt rausschieben oder auf Ground schalten
>
>>Was bedeutet dieses "3-State"?
>
> Sagt dir "Google" etwas??? Sollte man für ein Schulprojekt nicht etwas
> Selbstständigkeit beweisen, auch wenn das heutzutage unter jungen Leuten
> "uncool" sein mag?
Entschuldige bitte, dass ich mal EINEN Begriff nicht nachgeschlagen 
habe. Bin nun wirklich nicht jemand, der bei allem gleich nachfragt, 
aber das war mir in dem Moment egal, da ich es nur gern nebenbei wissen 
wollte, ohne groß zu recherchieren.


Vielen Dank!

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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r1<h schrieb:
> Ich bin an einem Projekt für die Schule.

Schwachsinn. Das hatten wir schon hundertmal ... kein Lehrer lässt einen 
LED-Würfel bauen ...

Autor: r1<h (Gast)
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Lehrmann Michael schrieb:
> r1&lt;h schrieb:
>> Ich bin an einem Projekt für die Schule.
>
> Schwachsinn. Das hatten wir schon hundertmal ... kein Lehrer lässt einen
> LED-Würfel bauen ...

Ich sag nichts von müssen... Das soll ein ComputerTechnik-Projekt (Fach: 
µController-Programmierung in C) für nächstes Halbjahr (Abi) werden - 
wollt eben die ganze Vorbereitung jetzt schon hinter mich bringen. Mit 
dem LED-Würfel will ich Multiplexing, V-Sync und einige andere Dinge 
praktisch zeigen.

Autor: Frank Buss (foobar)
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r1<h schrieb:
> Danke für die Antwort. Also grundsätzlich kann es funktionieren. Nur wie
> bekomme ich die D-FF dazu, dass sie mir +5V auf die Q-Leitungen geben?

Die speichern und liefern das am Ausgang, was du denen am Eingang 
reingibst. Daher Mikrocontroller umprogrammieren, sodaß der statt einer 
0 dann eine 1 rausgibt.

> Ausserdem, die 0.5 Volt max reichen doch nie um die LEDs direkt
> anzusteuern, wie das auf dem Schaltplan der Fall ist, egal wie rum
> gepolt auch immer...

Da hast du das Datenblatt falsch interpretiert, lies das nochmal genauer 
durch. Bei den Maximum Ratings sind Bereiche für die Spannungen 
angegeben, für die die Ströme gelten. Natürlich musst du die andere 
Seite mit den Transistoren auch anpassen, sodaß die nach Masse schalten, 
statt von Vcc.

Autor: r1<h (Gast)
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Frank Buss schrieb:
> r1&lt;h schrieb:
>> Danke für die Antwort. Also grundsätzlich kann es funktionieren. Nur wie
>> bekomme ich die D-FF dazu, dass sie mir +5V auf die Q-Leitungen geben?
>
> Die speichern und liefern das am Ausgang, was du denen am Eingang
> reingibst. Daher Mikrocontroller umprogrammieren, sodaß der statt einer
> 0 dann eine 1 rausgibt.

Dann verstehe den Sinn aber nicht... Ich will doch im Grunde die D-FF 
nur zum hochzählen von 0 zu 25 verwenden. Wie ein D-FF funktioniert ist 
mir klar. Ich habe gehofft den Sinn der Schaltung der D-FFs beim Testen 
mit dem Code-Beispiel zu erfahren...
Ich verstehe nicht, warum ich den D-FFs 5 Datenleitungen geben muss. 
(Zum "vorladen"?)

>> Ausserdem, die 0.5 Volt max reichen doch nie um die LEDs direkt
>> anzusteuern, wie das auf dem Schaltplan der Fall ist, egal wie rum
>> gepolt auch immer...
>
> Da hast du das Datenblatt falsch interpretiert, lies das nochmal genauer
> durch. Bei den Maximum Ratings sind Bereiche für die Spannungen
> angegeben, für die die Ströme gelten. Natürlich musst du die andere
> Seite mit den Transistoren auch anpassen, sodaß die nach Masse schalten,
> statt von Vcc.

Bin zwar immer noch auf der Suche nach nem Maximalwert im Datenblatt, 
aber ok - das müssen sie einfach aushalten :)

Autor: Frank Buss (foobar)
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Da müsstest du mal den ganzen Schaltplan zeigen. Mit den Flipflops hast 
du wahrscheinlich falsch verstanden, die zählen wahrscheinlich nicht: Du 
legst da an den 5 Dateneingängen was an und wenn du Clock wechselst, 
dann wird das angelegte Wort gespeichert. Ich vermute mal, der Sinn 
dahinter ist, daß du am Microcontroller so nur 5 Datenausgänge brauchst, 
die alle parallel auf allen Flipflops liegen und pro 5'er Gruppe jeweils 
einen weiteren Ausgang, um den Clock-Eingang anzusteuern (so wird das 
zumindest oftmals gemacht).

Mit den Maximalwerten: du möchtest aber nicht, daß ich dir das vorlese? 
:-) Siehe hier, falls das dein Chip ist:

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct574.pdf

Seite 3: "Absolute Maximum Ratings":

DC Drain Current, per Output, IO: "For -0.5V < VO < VCC + 0.5V" bedeutet 
dabei, daß an VO (am Ausgang) eine Spannung zwischen -0,5V und Vcc+0,5V 
anliegen darf (die von deinen Transistoren über die LED und einen 
Widerstand dort reinkommt) und das für diesen Bereich dann ein Strom von 
35 mA erlaubt ist. Zu beachten ist allerdings auch "DC VCC or Ground 
Current, ICC", was der Gesamtstromverbrauch ist, und die maximal 
zulässige Verlustleistung.

Autor: r1<h (Gast)
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Frank Buss schrieb:
> Da müsstest du mal den ganzen Schaltplan zeigen. Mit den Flipflops hast
> du wahrscheinlich falsch verstanden, die zählen wahrscheinlich nicht: Du
> legst da an den 5 Dateneingängen was an und wenn du Clock wechselst,
> dann wird das angelegte Wort gespeichert. Ich vermute mal, der Sinn
> dahinter ist, daß du am Microcontroller so nur 5 Datenausgänge brauchst,
> die alle parallel auf allen Flipflops liegen und pro 5'er Gruppe jeweils
> einen weiteren Ausgang, um den Clock-Eingang anzusteuern (so wird das
> zumindest oftmals gemacht).
Vielen Dank!
Ich glaube genau so ist es gelöst worden. Den Schaltplan hab ich im 
ersten Post verlinkt. Mehr habe ich leider auch nicht:(

> Mit den Maximalwerten: du möchtest aber nicht, daß ich dir das vorlese?
> :-) Siehe hier, falls das dein Chip ist:
>
> http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hct574.pdf
>
> Seite 3: "Absolute Maximum Ratings":
>
> DC Drain Current, per Output, IO: "For -0.5V < VO < VCC + 0.5V" bedeutet
> dabei, daß an VO (am Ausgang) eine Spannung zwischen -0,5V und Vcc+0,5V
> anliegen darf (die von deinen Transistoren über die LED und einen
> Widerstand dort reinkommt) und das für diesen Bereich dann ein Strom von
> 35 mA erlaubt ist. Zu beachten ist allerdings auch "DC VCC or Ground
> Current, ICC", was der Gesamtstromverbrauch ist, und die maximal
> zulässige Verlustleistung.

Das ist doch genau das, was ich auch herausgelesen habe. Doch foobar 
meinte dass die 0,5 Volt falsch seien. Die LEDs brauchen doch auch ~1,2 
Volt...

Autor: r1<h (Gast)
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Hab jetzt selbst noch mal recherchiert und bin auf folgende PDF 
gestoßen: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC564.pdf Diese ist 
zwar für einen 74HC564, hoffe aber dass es nahezu identisch ist...
Dort sind auf Seite 7 genau die Angaben gegeben, die ich gesucht hab.

Danke noch mal an alle!

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