Cubo de LED’s Red Blue 4x4x4 com STC

Introdução

Neste post, mostraremos como montar nosso cubo de LED's. O kit é composto por:

• Placa de circuito impresso;
• 2x barra de pinos para encaixe;
• 64 LED's RB (vermelho e azul);
• 2x Jumpers rígidos;
• 4x LED's RGB com dois pinos;
• 4x Resistor de 1 kohm;
• Microcontrolador STC de 32 bits (já carregado);
• Soquete;
• Capacitor eletrolítico 470 uF;
• Cristal oscilador;
• 2x capacitor eletrolítico.

Construção

Primeiramente, é importante manter a atenção na orientação do microcontrolador no soquete e na placa. Na PCB, há a representação do chip com um chanfro. No soquete e no chip, há um chanfro em uma das extremidades. Todos estes devem ficar alinhados, como mostra a imagem abaixo.

Com isso em mente, os componentes do lado do chip devem ser dispostos conforme a imagem abaixo.

Do lado oposto, devem ser soldados os conectores para encaixe.

Após a solda de todos os componentes, o chip deve ser inserido no soquete e a placa deverá estar assim:

Os LED's deverão estar orientados conforme a imagem abaixo. O terminal do LED vermelho deve ser encaixado no conector "R+" e o do LED azul no conector "B+". Observando o comprimento destes terminais, o referente ao LED vermelho será mais longo. Outra forma de discernir entre estes é testando o LED com um multímetro.  Além disso, para a conexão entre os catodos, o terminal central deve ser dobrado para a frente.

A título de exemplo, a matriz inferior deverá ficar conforme a imagem abaixo. Cada catodo deve ser soldado ao catodo do LED da frente, com exceção do que estará sobre o conector triplo, que deve ser conectado nesse.

As matrizes verticais devem ser montadas soldando cada terminal no respectivo do LED abaixo. Ao fim, todos os terminais de LED's vermelhos em uma coluna devem estar conectados. Da mesma forma, todos os azuis. Isso deve ser feito para as quatro colunas de cada matriz vertical. No entanto, os únicos terminais conectados entre as colunas devem ser os catodos, de forma que os anodos não sejam conectados entre colunas distintas. Além disto, os catodos não devem ser conectados entre os membros de uma mesma coluna, mas, sim, entre os membros de uma mesma linha.

Com as quatro matrizes verticais montadas, os catodos de cada linha destas devem ser conectados com os da respectiva linha na matriz ao lado. A imagem abaixo mostra estas conexões. Além disso, em cada um destas conexões deve ser soldado um jumper.

Os jumpers deverão conectar as linhas de LED's, de cima para baixo, ao respectivo conector de encaixe, da esquerda para a direita. O resultado pode ser visto na imagem a seguir.

Como o chip já vem programado, o cubo estará pronto para funcionar.

Demonstração

O vídeo abaixo mostra o funcionamento do projeto.

Editando o código

O código fonte pode ser encontrado neste link. Para o compilar, recomendamos o SDCC e, para o carregar, o STCISP ou o stcgal. Microcontroladores da série STC são programados via interface serial, tornando necessário um conversor USB. Para conectar o conversor ao micro, utiliza-se os pinos destacados na imagem abaixo. As ligações entre o conversor e a placa, respectivamente, devem ser: VCC - VCC; GND - GND; RX - P31 e TX-30. Como é possível observar, não é utilizada a entrada de reset do controlador. Isso ocorre porque o bootloader é executado necessariamente quando o chip é ligado. Assim, devemos desconectar e reconectar o VCC no momento indicado pelo programador com "Waiting for MCU, please cycle power". Os procedimentos de instalação de cada um dos softwares são bem detalhados em sua documentação e, portanto, não serão tratados aqui. Para a compilação do código, é necessário adicionar a seu diretório os arquivos "stdint.h" e "stc12.h", localizados neste repositório do github em, respectivamente, sdcc/device/include e sdcc/device/include/mcs51.

Por Fim

Ao fim do post, vimos os principais meios de adaptar o código do chip utilizado para controlar este cubo. Esperamos que tal possibilidade desperte o interesse dos leitores e que estes aproveitem o poder de processamento da arquitetura 8051 para criar diversos padrões e efeitos com nosso kit. Em caso de dúvidas, deixe aqui, abaixo e, quando montar o seu, poste no Instagram, marcando a @eletrogate. Até a próxima! Tenha a Metodologia Eletrogate na sua Escola! Conheça nosso Programa de Robótica Educacional.

Sobre o autor

Eduardo Henrique Formado técnico em mecatrônica no CEFET-MG, atualmente estuda Engenharia de Controle e Automação na UFMG.