Cubo Led 4X4X4 con ATMega8

Cubo LED 4x4x4 con el Microcontrolador ATMega8 (Sin Arduino, Sin multiplexor, Sin convertidor serial).



En este post armaremos un cubo led 4x4x4 sin utilizar Arduino ni multiplexores, ni convertidores seriales, solo utilizaremos el microcontrolador (AVR) ATMega8 como el que se muestra en la siguiente imagen:
NOTA1: Para la elaboración de este cubo LED, se requieren conocimientos básicos de programación de microcontroladores para poder cargar (grabar) el archivo hexadecimal en la memoria interna (flash) del ATMega8.

NOTA2: Por si lo desea, en este post se proporciona un archivo hexadecimal (.hex) con un programa que incluye 7 secuencias distintas, el cual se encuentra listo para ser grabado en un ATMega8. Este archivo se puede descargar al final de este post.

A continuación se muestra el diagrama de conexión de nuestro cubo Led 4x4x4, utilizando un microcontrolador ATMega8:
**El botón reset, indicado como “RS” en el diagrama, es con el cual se cambia de una secuencia a otra.
**Los dos capacitores que se observan en el diagrama (1000µF y 100nF) son para evitar ruidos provenientes de la fuente de alimentación de 5V.
**Los conectores numerados con D0…D7, B0…B7 y C0…C3, corresponden a los puertos de salidas digitales del microcontrolador (PortB, PortD y PortC) en el orden correspondiente.

La siguiente imagen muestra la conexión del nivel (capa) superior del Cubo, se debe considerar que los otros 3 niveles son idénticos (el cubo consta de 4 niveles en total):

**Tome en cuenta que el diagrama anterior representa 16 LED, los cuales conforman tan solo un nivel (el nivel superior) de los cuatro que tiene el Cubo, se debe considerar que los otros 3 niveles son idénticos.
**Todos los LED pertenecientes a un mismo nivel, tienen sus cátodos conectados entre si.
**Todos los LED pertenecientes a una misma columna (vertical), tienen sus ánodos conectados entre si.
**Los conectores numerados con D0…D7, B0…B7 y C0…C3, corresponden a los puertos de salidas digitales del microcontrolador (PortB, PortD y PortC) en el orden correspondiente.

Para armar el cubo de Leds, tome en cuenta los puntos mencionados anteriormente. Si es el primer cubo que va a realizar, le recomendamos guiarse en el siguiente video:


A continuación se muestran imágenes del proceso de armado de nuestro cubo led 4x4:

Se puede utilizar un trozo de papel cascaron como base para ensamblar los LED:
Un Nivel terminado:
Dos Niveles terminados:
Cubo terminado:

Una vez que se ha ensamblado el cubo, se procede a la realización de la tablilla de circuito impreso (PCB). La siguiente imagen muestra el PCB propuesto para este cubo LED:
**El archivo del Circuito Impreso (PCB) puede descargarse en formato Circuit Wizard al final de este post.
**Si no cuenta con el programa Circuit Wizard, también encontrará el link de descarga al final de este post.
**Verifique las medidas de su cubo Led terminado, con las medidas del Circuito Impreso y modifíquelo este último caso de ser necesario.
**Los conectores numerados con D0…D7, B0…B7 y C0…C3, corresponden a los puertos de salidas digitales del microcontrolador (PortB, PortD y PortC) en el orden correspondiente.
**La letra “G” que aparece en la numeración de los conectores corresponde a tierra.
**Verifique varias veces las conexiones entre el PCB del cubo y el PCB del ATMega8, para evitar dañar el Microcontrolador.



A continuación se muestra en una tablilla aparte, el circuito impreso (PCB) en el que será alojado el Microcontrolador ATMega8:
**El archivo del Circuito Impreso (PCB) puede descargarse en formato Circuit Wizard al final de este post.
**Si no cuenta con el programa Circuit Wizard, también encontrará el link de descarga al final de este post.
**Los conectores numerados con D0…D7, B0…B7 y C0…C3, corresponden a los puertos de salidas digitales del microcontrolador (PortB, PortD y PortC) en el orden correspondiente.
**La letra “G” que aparece en la numeración de los conectores corresponde a tierra.
**Verifique varias veces las conexiones entre el PCB del cubo y el PCB del ATMega8, para evitar dañar el Microcontrolador.

A continuación se muestran imágenes del PCB del cubo Led, realizado con el método de planchado:
Verifique que el tamaño de su Cubo LED coincida con el PCB.
Se soldan las resistencias, transistores y cableado.
Cubo montado en el PCB.
PCB del ATMega8
Se inicia con la parte de pruebas y programación.
Una vez comprobando que todo funciona a la perfección, se procede a montar el microcontrolador en su base.
Finalmente, para darle un acabado mas estético, se puede armar la caja del circuito utilizando cartón corrugado, papel cascaron o acetato, dependiendo del gusto de cada quien.


Una vez teniendo listo el cubo montado en su PCB y con sus cables soldados, se procede a la programación de las secuencias que se deseen.

Este cubo fue programado en lenguaje ensamblador (assembler) utilizando el software Atmel Studio 7 (Click aquí para descargar Atmel Studio 7).


En este post no se explicará el proceso de programación, ya que es un tema bastante extenso y de cierta complejidad, sin embargo si usted desea incursionar en el mundo de la programación de Microcontroladores AVR, le recomendamos adquirir algún libro como el siguiente: CURSO PRÁCTICO PARA PROGRAMACIÓN DE AVR ( Click aqui para ir al Libro.)
Si usted posee conocimientos de programación AVR en lenguaje ensamblador (assembler), el código completo puede ser descargado al final de este post.

Al final de este post usted encontrará también el archivo Hexadecimal (*.hex) del programa propuesto para este cubo LED listo para ser quemado (grabado) en un ATMega8.

Si usted utiliza el “Hex” que se proporciona en este post, tome en cuenta grabarlo en la memoria flash y utilizar una frecuencia de 4Mhz del oscilador interno del ATMega8, para obtener mejores resultados de visualización.

A continuación se muestra un video de nuestro cubo Led 4x4x4, con todas las secuencias (8 Secuencias distintas) incluidas en el programa que se proporciona en este post.



Aprendizaje obtenido durante la realización de este cubo LED.- En este cubo se utilizaron LED color amarillo difuso por ser los más económicos en la tienda de electrónica local, sin embargo estos LED no tienen suficiente brillo comparados con otros LED como los de color azul. Por lo tanto nuestro cubo Led necesita estar en un cuarto con poca iluminación para poder apreciar correctamente las secuencias. Dependiendo de sus requerimientos, tome en cuenta esta experiencia al momento de comprar sus LED.

A continuación se encuentra el link de descarga en el cual usted puede descargar un archivo comprimido que incluye lo siguiente:
*Diagrama del circuito en formato Cicuit Wizard.
*PCB´s del circuito en formato Cicuit Wizard.
*Código del programa en lenguaje ensamblador (assembler).
*Archivo Hexadecimal (*.hex) para ATMega8 (considere oscilador interno 4Mhz).
*Disposición de entradas y salidas del ATMega8 (pinout).

Tamaño: 565KB
Tipo:  Rar

Si usted no cuenta con el software Circuit Wizard, también puede descargarlo en el siguiente Link.

Tamaño: 89.1MB
Tipo: Rar














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