Anschluss der Bauteile an den Arduino

Bau und Anpassung der Platine

Unsere Idee war es, die LED Matrix mit den Tastern auf einer Lochrasterplatine zu platzieren, da auf unserem Arduino kein Platz mehr für weitere Peripherie vorhanden war. Dafür haben wir eine solche Platine auf unsere Bedürfnisse zugeschnitten, sodass man sie gut in der Hand halten kann. Anschließend haben wir die Bauteile auf die Platine gesteckt, sodass wir sie auf der Rückseite verlöten konnten.

Den Arduino haben wir praktischerweise auch auf die Lochrasterplatine gesteckt und mit kleinen Schlaufen aus Draht an den Aussparungen so befestigt, dass er fest sitzt. Damit haben wir nun eine kompakte Platine mit allem, was wir benötigen. Das vereinfacht den Transport und die Bedienung extrem.

 

Konzeption des Schaltplans

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Erste Version unseres Schaltplans mit herkömmlicher Matrix (16 Pins)

Die erste Version unseres Schaltplans war schnell fertig. Wir hatten ursprünglich nicht damit gerechnet, dass wir das Problem mit den Pins bei einer herkömmlichen Matrix umgehen können und hatten so mit einer herkömmlichen Matrix geplant, die 18 Pins in Anspruch nehmen würde. Doch als wir gesehen hatten, dass es solche fertigen LED Backpacks gibt, die uns die Arbeit für die Implementierung von diversen Schieberegister abnehmen und nur 4 Pins benötigen, entschieden wir uns schnell um. So entstand dann die zweite Version des Schaltplans, welcher zeigt, dass dadurch unser Projekt stark vereinfacht wurde.

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Zweite Version unseres Schaltplans mit LED Backpack

 

 

Anschluss der Taster

Nachdem die Taster aufgesteckt waren, wurde Draht verwendet um die Kontakte des Arduino mit unseren Tastern zu verbinden. Jeden Richtungstaster haben wir mit einem digitalen IO Port auf dem Arduino verbunden, dazwischen ein Pull-Up Widerstand. Der hochohmige Widerstand sorgt dafür, dass der Pin nie “in der Luft hängt” und damit einen undefinierten Zustand einnimmt. Gleichzeitig vermeidet diese Technik einen Kurzschluss, der ohne diesen Widerstand stattfinden würde. Über das Programm, welches später auf dem Arduino ausgeführt wird, werden die verwendeten Pins für die Taster auf Input geschaltet, damit ein Wert am Pin ausgelesen werden kann, welcher angibt, ob der Taster gedrückt wurde.

 

Anschluss der LED Matrix

Unser LED Backpack benötigt insgesamt 4 Pins um 64 LEDs ansteuern zu können. Hierbei besitzt jeder Pin eine Aufgabe:

  • VCC (1x): Spannungsversorgung
  • GND (1x): Erdung der Spannung
  • Daten (2x): Steuerung der LEDs in der Matrix

Da in dem LED Backpack ein Schieberegister verwendet wird, welches die gesamte Matrix nacheinander in Abständen unter einer Millisekunde steuert, werden statt eigentlich 16 benötigten Pins nur 2 für die Manipulation benötigt. Dieses Verhalten verdanken wir der Pulsweitenmodulation (PWM) und dem sogenannten Multiplexing, die unsere Matrix so kontrollieren, dass wir mit dem Auge nicht erkennen können, dass die LEDs nacheinander an und aus geschaltet werden.

 

Schutzfläche für die Platine

Nachdem alle Bauteile verlötet und getestet wurden, haben wir eine Schutzfläche aus Schaumstoff gebastelt, welche die Lötstellen vor Bewegung und ungewollten Kurzschlüssen schützen sollte. Diese wurde hinten an der Platine mithilfe von Drähten und Stecknadeln befestigt und bietet als weiteren positiven Nebeneffekt ein gutes Gefühl in der Hand.

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Ergebnis des Zusammenbaus (hier im Bild ohne Schaumstoffplatte)

Damit war die Hardware einsatzbereit und es konnte mit der Entwicklung endlich losgehen.

Hier geht es zum nächsten Schritt, bei dem die Programmierwerkzeuge für die Entwicklung installiert werden.

Ein Gedanke zu „Anschluss der Bauteile an den Arduino

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