Und schon wieder habe ich ein kleines Hardwareprojekt, das ich hier vorstellen möchte. Auf eBay bin ich auf diese günstige LED Dot-Matrix Displaymodule gestoßen. Auf einer Größe von 3x3cm besitzen sie 8×8 rote oder grüne LEDs, die per Multiplexverfahren angesteuert werden.
Für diese Module habe ich eine kleine Platine gelayoutet, die nicht größer ist als das Modul selber. Die LEDs werden über einen kleinen ATmega8 Mikrocontroller direkt angesteuert. Auf Konstantstromquellen habe ich hier zugunsten der Platinengröße verzichtet. Auch wenn diese Beschaltung den ATmega etwas überlastet, funktioniert es super.
Ursprünglich war geplant aus vielen kleinen Modulen ein interaktives Puzzle oder Dominospiel zu basteln. Dazu besitzen die Module an allen vier Seiten Lötpads für Versorgungsspannung und SPI, über die sie auch mit ISP geflasht werden können.
Aus Zeitgründen und der doch recht fizzeligen SMD Löterei habe ich mich jedoch dann dagegen entschieden. Aktuell setze ich ein paar der Displays in Verbindung mit einem digitalen Temperatursensor1 als einfaches Tischthermometer ein.
Auch hier habe ich einige Platinen zu verschenken bzw. tauschen. Vielleicht hat ja jemand die Muse sich mit der Kaskadierung mehrere Elemente auseinander zu setzen? Von den ursprünglich 40 Modulen sind jetzt noch ca. die Hälfe übrig. Aus ihnen bastele ich gerade größere „Tiles“ mit 24×24 und 32×32 Pixeln. Diese werden dann über 9 bzw. 16 74HC696 Schieberegister angesteuert, sodass nur noch ein Mikrocontroller benötigt wird. Unten könnt ihr die ersten Bilder der größeren Tiles sehen.
Vielleicht habt ihr ja Lust ein kleines Ambilight zu basteln? Ich habe noch ne Menge der Platinen übrig, die ich gerne in Aachen verschenken oder tauschen würde. LEDs sind dir zu langweilig? Ich hab auch noch andere Platinen übrig…
jede Menge Platinen
Makro
das Layout
In meinen älteren Beträgen (hier und hier) gibt es auch noch ein paar kleine Anregungen was man alles mit dem flm so anstellen kann.
„breadBUG“ ist ein kleines Mikrocontrollermodul, das direkt auf ein Breadboard aufgsteckt werden kann. Es ist als Prototyping-Werkzeug für tägliche Basteleien gedacht.
Es fasst das für den Mikrocontroller nötige „Vogelfutter“ auf einer kleinen Platine zusammen:
ATmega8 Controller
16 MHz Quarz und Ladungskerkos
5 V Festspannungsregler
Reset Taster
ISP Stecker
LED zur Spannungsüberwachung
„breadBUG“ ist während meiner Arbeit für die Mikrocontroller-AG des MMIs entstanden. Einige Teilnehmer wünschten sich ein einfaches, kleines und günstiges Modul, das sie als Alternative zu dem von uns verwendeten Evaluationboard für eigene Projekte nutzen können.
Fast alle von uns in der AG verwendeten Erweiterungsmodule sind daher Pin-kompatibel mit dem „breadBUG“ Board. Bis auf den Controller selber haben wir nur Through-hole Komponenten verwendet um den Aufbau auch für Einsteiger möglichst einfach zu halten.
Das Board hat etwa eine Größe von 2,5x5cm, sodass im Mehrfachnutzen genau zwei Boards auf eine 5x5cm Platine von seeedstudio.com passen. Damit liegt der Preis für eine einzelne Platine bei weniger als 50 Cent.
Download
Eagle Schematics und Gerber Dateien gibt es wieder auf GitHub:
Vor drei Jahren war ich selber Teilnehmer der AG und habe diese dann für die vergangenen zwei Jahre mit Hilfe zweier weiterer Kommilitonen, Markus Hamm und Mats Markus, geleitet.
Als Abschluss meiner dortigen Arbeit schreibe ich nun meinen Bericht und möchte diesen hier kurz zusammenfassen. Den kompletten Tutoriumsbericht könnt ihr euch hier herunterladen.
Auch vergangene Beiträge in meinem Blog beziehen sich auf meine Arbeit in der AG:
Das Institut für Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) der RWTH bietet für Studenten des zweiten Semesters eine freiwillige AG zum Einstieg in die Mikrocontroller Programmierung an. Diese verknüpft theoretische Grundlagen der Vorlesung „Grundgebiete der Informatik 2“ von Prof. Roßmann mit praktischen Beispielen und Aufgaben aus dem Bereich der Mikrocontroller. Es handelt sich um eine freiwillige Veranstaltung, die für die Teilnehmer nicht als Studienleistung anerkannt werden kann. Wie auch in der Vorlesung werden die ATmega Mikrocontroller der Firma Atmel verwendet.
Platine
Um die in der AG vermittelte Theorie auch praktisch anwenden zu können, erhalten alle Teilnehmer einen Bausatz. Dieser besteht aus einer speziell für die AG entwickelten Platine inklusive der dafür benötigten Bauelemente.
Unsere erste Aufgabe war das Überarbeiten, dieser Platine. Sie besteht aus sieben Modulen die zusammen auf einer Platine untergebracht sind: Hauptboard, Programmer, Matrixtastatur, zwei Spielwiesen sowie einem LC-Display.
Um die Kosten der Platine zu senken verkleinerten wir sie auf das Format einer Euro-Platine und entfernten ein paar Bauteile.
Skript
Mittlerweile betreue ich die AG in der 3. Generation. In den Jahren zuvor enstanden einige kleine Skripte, Primer und Hilfsblätter. Um diese Flut an Informationen etwas zu bündeln haben wir sie in einem Skript zusammen gefasst, das nun ca. 140 Seiten umfasst. Es behandelt alle in der AG vorstellten Themen und geht noch auf weitere Details in Hardware und Software ein. Zudem beschreibt es auch alle Module der Platine mit Anschlussbelegungen, Schaltplänen usw.
Erweiterungen
Neben dem Hauptboard, das alle Teilnehmer zu Beginn der AG erhalten, haben wir kleine Erweiterungsplatinen entworfen. Diese sind mit den Erweiterungsports des Hauptboards kompatibel und können zur Motoransteuerung, Ethernet- oder Funkkommunikation genutzt werden.
Ethernet Board
Das Ethernet-Addon ist aus der Arbeit zweier ehemaliger Teilnehmer entstanden. Neben einem Protoypen entwickelten sie einen leichtgewichtigen und flexiblen TCP/IP Stack, der auf dem ATmega16 des Hauptboards lauffähig ist. In Verbindung mit dem ethersex Betriebsystem können hier schnell eigene Internet Gadgets realisiert werden.
Funk Board
Das Funkboard war ursprünglich zur drahtlosen Kommunikation in einem Roboterschwarm gedacht. Mit dem Ziel möglichst simpel und günstig zu sein, ist unsere Wahl auf den NRF24L01+ Tranceiver von Nordic Semiconductors gefallen. Mit einem Preis von unter 1 € ist er preislich nicht zu schlagen.
Fazit
Einen schöneren HiWi-Job hätte ich mir nicht vorstellen können 🙂 Wir hatten viele Freiheiten, konnten uns unsere Arbeitszeit und -ort größtenteils selbst wählen und an eigenen interessanten Projekten arbeiten. Die Arbeit in der Lehre, also direkt mit seinen Kommilitonen, hat mir viel Spaß gemacht.
Trotzdem freue ich mich jetzt auch mal etwas in die Forschung schnuppern zu können: seit November ’13 arbeite ich am Lehrstuhl für Betriebssysteme an meiner Bachelorarbeit. Aber dazu gibts bestimmt auch nochmal einen kleinen Beitrag 🙂
Wer immer noch nicht genug hat, darf auch gerne meinen kompletten Tutoriumsbericht lesen. (Vielleicht orientieren sich ja auch meine Nachfolger daran :D)
Wie war nochmal die Pinbelegung des Festspannungsreglers?
Wie stark darf ich die Pins des Mikrocontrollers belasten?
Wie viel Volt fallen an dieser LED ab?
Häufig sind es diese kleine Fragen, die gerade Anfänger den Einstieg in die Welt Elektronik oder Mikrocontroller erschwert.
Um diesen etwas zu erleichtern und auch den erfahrenen Bastlern einen Spickzettel zur Verfügung zu stellen, habe ich folgendes CheatSheet zusammengestellt:
Und schon wieder habe ich ein kleines Hardwareprojekt, das ich hier vorstellen möchte. Auf eBay bin ich auf diese günstige LED Dot-Matrix Displaymodule gestoßen. Auf einer Größe von 3x3cm besitzen sie 8×8 rote oder grüne LEDs, die per Multiplexverfahren angesteuert werden.
