Matriz LED Publicitaria_USB

7/27/2019 Matriz LED Publicitaria_USB

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DISEO E IMPLEMENTACIN DE UNA MATRIZ DE LED PUBLICITARIAQUE SERA PROGRAMADA POR MEDIO DE UN PC VIA USB, MEDIANTEUNA PROGRAMACIN VISUAL.

Autor y Desarrollador:Ortiz Chuque Ren SantiagoDirector de TesisIng. Juan Carlos Rivera2008 - 2009


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DEDICATORIA

El presente proyecto de tesis es dedicado, en primer lugar, a mi Dios todopoderoso queha sido mi luz y gua, me a brindado salud y vida para poder alcanzar una de mis masanheladas metas, ya que en una de sus citas bblicas nos dice: Bienaventurado elhombre que teme a Jehov. Y en sus mandamientos se deleita en gran manera. Ensegundo lugar, a mis PADRES que gracias a su esfuerzo y trabajo me han otorgado ladicha de completar mis estudios universitarios. Y por ltimo, a mi hermana menor paraque vea en mi un ejemplo de que todo lo que se desea en la vida se puede alcanzar a

travs de constancia, trabajo, dedicacin y sobre todo responsabilidad.


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AGRADECIMIENTOS

Existen muchas personas que me ayudaron a la realizacin de este proyecto de tesis, delos cuales quisiera destacar al Ing. Jos Gualotua que ha tenido la paciencia deexplicarme muchas cosas que no entenda y que ha sabido brindarme todos susconocimientos. Al Ing. Juan Carlos Rivera, quin desde el inicio de la carrera nos pusomano dura al momento de ensear y nos tena das completos haciendo trabajos pero locual me ha servido mucho para no darme por vencido y terminar este proyecto de tesis.Por eso y muchas cosas ms es una persona a quin respeto y admiro mucho. Para

terminar quisiera agradecer a mis amigos y amigas F. M. D. P. V. con quienespasamos buenos y malos momentos durante toda la carrera universitaria en especialquisiera agradecer a mi amigo F. S. quien aunque haba das que se senta cansado o aveces enfermo, nunca se neg al momento de pedirle ayuda en momentos duros de lacarrera. De todo corazn GRACIAS por el apoyo brindado.


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ndice

INTRODUCCIN..........

CAPITULO I....6

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UNA MATRIZ DE LED PUBLICITARIA QUESER PROGRAMADA POR MEDIO DE UN PC VA USB, MEDIANTE UNAPROGRAMACIN VISUAL.. 6OBJETIVOS. 6

1.1OBJETIVO GENERAL. 61.2OBJETIVOS ESPECFICOS. 61.3ALCANCE. 61.4JUSTIFICACIN... 71.5FACTIBILIDAD 71.5.1 FACTIBILIDAD TCNICA.. 7

1.6 HERRAMIENTAS Y PLATAFORMAS.. 7

1.6.1 MICROCODE STUDIOPICBASIC PRO... 7

1.6.1.1 COMO UTILIZAR MICROCODE STUDIOPICBASIC PRO... 8

1.6.1.2 MODOS DE COMPILAR UN PROGRAMA EN MICROCODE STUDIO 11

1.6.2 WINPIC800... 12

1.6.2.1 COMO UTILIZAR WINPIC800... 13

1.6.2.2 GRABAR, LEER, BORRA Y DETECTAR LOS DATOS DELMICROCONTROLADOR 161.6.3 MICROSOFT VISUAL STUDIO 2005... 16

1.6.3.1 MICROSOFT VISUAL BASIC 2005... 17

1.6.3.2 CREAR UN PROYECTO EN MICROSOFT VISUAL STUDIO 2005.. 18

CAPITULO II... 19

2 MARCO TERICO 19

2.1 ELECTRNICA DIGITAL. 19

2.1.1 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DIGITALES.. 20

2.2 MICROCONTROLADORES PIC.. 20

2.2.1 QUE ES UN MICROCONTROLADOR. 20

2.2.2 COMPONENTES PRINCIPALES DE UN MICROCONTROLADOR 20

2.2.3 ARQUITECTURA INTERNA DEL MICROCONTROLADOR 21

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2.2.3.1 ARQUITECTURA DE VON NEUMANN... 21

2.2.3.2 ARQUITECTURA HARVARD 22

2.3 MICROCONTROLADOR PIC 16F62X. 23

2.4 USB (UNIVERSAL SERIAL BUS) 24

2.4.1 DISPOSITIVOS USB... 24

2.4.2 ACCESORIOS USB. 26

2.4.3 BENEFICIOS DEL DISPOSITIVO USB 27

2.5 MATRIZ DE LED.. 28

2.5.1 ALCANCE VISUAL DE LA MATRIZ DE LED. 28

2.5.2 BRILLO DE LA MATRIZ DE LED.. 29

2.5.3 NGULO DE VISUALIZACIN DE LA MATRIZ DE LED 29

2.5.4 MEMORIA DE LA MATRIZ DE LED. 29

2.5.5 CONFIABILIDAD Y DURABILIDAD DE LA MATRIZ DE LED.. 29

2.6 BIBLIOTECAS DE ENLACE DINMICO.. 30

2.6.1 LIBRERA MCHID.DLL. 30

2.6.1.1 VARAIBLES PRINCIPALES PARA LA UTILIZACIN DE LA LIBRERA

MCHID.DLL.. 31

2.6.1.2 CLASES Y FUNCIONES PRINCIPALES PARA LA UTILIZACIN DE LA

LIBRERA MCHID.DLL.. 31

CAPITULO III. 34

3 ANLISIS, DESARROLLO Y CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO. 34

3.1 ANLISIS DE COMPONENTES NECESARIOS PARA LA CONSTRUCINDEL PROTOTIPO MATRIZ DE LED .... 343.2 COMPONENTES DE LA PARTE ELECTRNICA DEL PROTOTIPO MATRIZDE LED.. 343.2.1 MICROCONTROLADOR PIC 18F4550. 35

3.2.1.1 ORGANIZACIN DE MEMORIAS MICROCONTROLADOR 18F4550.3.2.2 DECODIFICADOR DM74LS154 37

3.2.2.1 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DM74LS154.. 38

3.2.2.2 MODO DE EMPLEO DM74LS154.. 38

3.2.3 TPIC6B595 39

3.2.4 MEMORIAS 24LC512.. 40

3.2.4.1 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LA MEMORIA 24LC512... 40

3.2.4.2 CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE LA MEMORIA 24LC512. 41

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3.2.4.3 DESCRIPCIN DEL BUS I2C. 41

3.2.5 LED DE ALTO BRILLO.. 41

3.3 JUSTIFICACIN DE LOS ELEMENTOS REQUERIDOS.. 42

3.4 CIRCUITO DEL MICROCONTROLADOR PIC 18F4550.. 42

3.4.1 SUBCIRCUITO LED BICOLOR DEL MICROCONTROLADOR 18F4550

3.4.2 SUBCIRCUITO PULSADORES DEL MICROCONTROLADOR 18F4550

3.4.3 SUBCIRCUITO MEMORIAS DEL MICROCONTROLADOR 18F4550. 45

3.5 CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED... 46

3.6 CIRCUITO PARA EL CONTROL DE FILA DE LA MATRIZ DE LED.... 49

3.7 CIRCUITO PARA EL CONTROL DE COLUMNAS DE LA MATRIZ DELED.... 52

3.8 CIRCUITO DE LA FUENTE DE LA MATRIZ DE LED.. 543.9 COMPLEMENTOS ADICIONALES DE LA MATRIZ DE LED.... 54

CIRCUITO COMPLETO DE LA MATRIZ DE LED (PARTE 1)... 57

CIRCUITO COMPLETO DE LA MATRIZ DE LED (PARTE 2)... 58

CUADRO DE ELEMENTOS DEL CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED.. 59

ESQUEMA DE IMPRESIN DEL CIRCUITO MATRIZ DE LED..

ESQUEMA DE UBICACIN FSICA DE LOS COMPONENTES.. 60

PLACA FINAL DEL CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED.... 62PROCESO FINAL DE VISUALIZACIN DEL PROTOTIPO DE LA MATRIZ DELED PUBLICITARIA... 633.10 SOFTWARE DESARROLLADO PARA LA UTILIZACIN DEL PROTOTIPODE LA MATRIZ DE LED..... 643.10.1 NECESIDADES DEL PROTOTIPO EN SOFTWARE ALMICROCONTROLADOR. 643.10.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE INICIALIZACIN DE VARIABLES PARA ELCONTROL DEL MICROCONTROLADOR 64

3.10.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA PRINCIPAL DELMICROCONTROLADOR PIC 18F4550.. 673.10.4 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA SUBRUTINA PARA EL INGRESO DE

NUEVOS MENSAJES VA USB.. 703.10.5 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA SUBRUTINA PARA VISUALIZAR LOSMENSAJES EN LA MATRIZ DE LED.... 713.10.6 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA SUBRUTINA PARA LA IMPRESIN DECARACTERES DEL MENSAJE.. 733.10.7 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA SUBRUTINA PARA LASANIMACIONES

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3.10.8 DIAGRAMA DE FLUJO PARA EL ENVIO DE MENSAJES DESDE LACOMPUTADORA HACIA LA MATRIZ DE LED..... 783.10.9 DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA CREACIN DE NUEVOS

CARACTRES Y ANIMACIONES. 81

CAPITULO IV.. 834 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 83

4.1 CONCLUSIONES 83

4.2 RECOMENDACIONES.. 84

ANEXOS.. 85

MANUAL DE USUARIO. 119

REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA..

INSTALACIN DEL SOFTWARE MATRIZ DE LED PUBLICITARIA 119INSTALACIN DE LA LIBRERA MCHID.DLL 122

INSTALACIN DE LA MATRIZ DE LED 123

USO DEL SOFTWARE MATRIZ DE LED Y LA MATRIZ DE LED.. 125

INICIAR EL PROGRAMA MATRIZ DE LED. 125

PANTALLA PRINCIPAL DEL PROGRAMA MATRIZ DE LED

PUBLICITARIA. 128

DESCRIPCIN DE LOS COMPONENTES DE LA PANTALLA PRINCIPAL DELPROGRAMA MATRIZ DE LED PUBLICITARIA. 129

TRANSFERIR DATOS DESDE LA PC HACIA LA MATRIZ DE LED.. 132

TRANSFERIR DATOS MODO SOLO TEXTO. 133

TRANSFERIR DATOS MODO SOLO ANIMACIN.. 134

TRANSFERIR DATOS MODO TEXTO Y ANIMACIN 135

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INTRODUCCIN

Hoy en da los negocios, centro comerciales, servicios de transporte pblico, oficinas,etc. tienen la necesidad de hacer publicidad, dar a conocer promociones e informacin

para lo cual utilizan rtulos, pancartas, letreros o lo que les parezca ms convenientespara dar a conocer sus productos y servicios.

Con el avance de la tecnologa, han aparecido en el mercado las Matrices de diodosemisores de luz (Matriz de LED) Publicitarias, que han tenido una muy buena acogida

por su capacidad de presentar informacin y animaciones de una manera dinmica y lo

mejor de todo que la informacin es almacenada en la Matriz de LED, con esto elusuario o la persona encargada de manejar la matriz podr cambiar la informacin quenecesite que se despliegue en la matriz de LED y almacenarla por el tiempo que elusuario desee.

Las matrices de LED pueden tener varios modelos y tamaos dependiendo de lascaractersticas que solicite el usuario, claro que esto influye en el precio ya que puedellegar a ser muy costosa.

El propsito de este proyecto de tesis es demostrar la construccin de una matriz de

LED publicitaria de una manera sencilla y con materiales que se pueden encontrarfcilmente en el mercado.

Constar con las funciones bsicas como control de velocidad en el que se despliegue elmensaje, cambiar el tamao de la letra, presentar animaciones y como debe ir acorde ala nueva tecnologa constara de un software adecuado para enviar la informacin atravs de una comunicacin USB y almacenarla en la matriz.


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CAPTULO 1

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UNA MATRIZ DE LED PUBLICITARIAQUE SER PROGRAMADA POR MEDIO DE UN PC VA USB, MEDIANTE

UNA PROGRAMACIN VISUAL.

1. OBJETIVOS1.1 OBJETIVO GENERAL.

Desarrollar y elaborar una matriz de LED publicitaria de 16 x 24 que serprogramada va USB, toda la programacin de los mensajes que se puedanpublicar en la matriz sern programados desde el PC.

1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS.Investigar las bases tericas que se necesitan para desarrollar e implementar elsistema de publicidad planteado.Desarrollar e implementar una tarjeta electrnica para el manejo de la matriz deLED de 16x24 con LED de alto brillo, basada en microcontroladores PIC de lafamilia MICROCHIP.Investigar como es el funcionamiento del puerto USB y como se comunica conla PCDesarrollar una interfaz grfica para efectos de enviar los mensajes desde la PChacia la tarjeta electrnica de LED.Presentar las opciones de manejo de la matriz publicitaria, en donde se puede

cambiar la velocidad y seleccionar dos tipos de caracteres alfanumricos para unnmero mximo de 250 caracteres.

1.3 ALCANCECon esta investigacin se pretende disear y elaborar una matriz publicitaria de diodosemisores de luz (Matriz de LED) de alto brillo para mostrar mensajes de 250 caracteresalfanumricos y animaciones bsicas programados va USB, cuyas funciones son:

Por medio del PC se podr modificar el mensaje, la velocidad y el tipo de letraque ser presentado en la matriz de LED de 16x24.

El mximo de animaciones ser de 5, estas animaciones sern sencillas como porejemplo la cada de una bomba que estalla.

A travs de una aplicacin desarrollada en Microsoft Visual Studio.Net (Visual Basic)2005 FRAMEWORK 2.0 que proporcionara una interfaz grafica, se podr controlar ydemostrar el funcionamiento de dicha matriz de LED a travs del puerto USB, el cualir desde la placa de circuito hasta la computadora y permitir al usuario interactuarentre el programa y la matriz de LED, de tal modo que el usuario podr controlar desdela aplicacin a esta ltima.


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Para el desarrollo de la tarjeta electrnica se ha seleccionado los microcontroladoresPIC de la familia MICROCHIP por sus caractersticas de funcionamiento y lasherramientas que en la actualidad existen para su programacin, basndose

principalmente en las utilidades que brinda el microcontrolador PIC 18F4550.

1.4 JUSTIFICACIN

Este proyecto surge debido a la necesidad de presentar informacin en lugares pblicos,dar a conocer direcciones, ubicaciones, anunciar promociones de productos, darmensajes de bienvenida, etc.

La publicidad es una actividad de comunicacin cuyo objetivo fundamental espersuadir, convencer o seducir al pblico hacia un determinado bien de consumo,servicio, individuo o idea. Mostrar que se puede satisfacer una necesidad con el

producto o servicio que se est vendiendo.

Hoy en da, es muy comn encontrar en los buses interparroquiales, interprovinciales lautilizacin de una matriz de LED, con la cual muestran la ruta por la cual transitan, conesto han dejado atrs a los letreros, los cuales en la noche son complicados de leer.

1.5FACTIBILIDAD1.5.1 FACTIBILIDAD TCNICAPara la elaboracin de este prototipo, se utilizar:

LED de alto brillo para la construccin de la Matriz Decodificador DM74LS154para el control de las filas. TPIC6B595 para el control de las columnas. Cable USB.

Todos estos componentes sern controlados por medio del microcontrolador PIC18F4550, el cual es el ms adecuado ya que permite la comunicacin USB.

Este microcontrolador y los componentes mencionados anteriormente se los puedeadquirir muy fcilmente en el Ecuador

1.6HERRAMIENTAS Y PLATAFORMAS1.6.1 MICROCODE STUDIO PICBASIC PROPicBasic Pro es un compilador el cual permite realizar la programacin de unmicrocontrolador en un lenguaje de alto nivel, lenguaje Basic. A ms de estecompilador se tiene el Software MicroCode Studio, que es un editor de texto exclusivo

para facilitar la programacin de los microcontroladores PIC. Por lo tanto MicroCodeStudio y PicBasic Pro van juntos.1

1

CORRALES V. Santiago, Electrnica Prctica con Microcontroladores PIC. Pg. 16


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MicroCode StudioPicBasic Pro soporta varios tipos de microcontrolador, entre ellostenemos el microcontrolador 18F4550, con el cual vamos a trabajar para el desarrollo dela Matriz de LED.

Este software al momento de realizar un programa y compilarlo, genera varios archivos,de los cuales hay uno que se utiliza y es el ms importante. Debe buscar el archivo queposea la extensin .HEX, con el cual, mediante el WinPic800 se procede a grabar en elPIC.

Cabe destacar que este Software es gratuito y se lo puede descargar desde Internetingresando a la pgina web www.mecanique.co.uk.

1.6.1.1 COMO UTILIZAR MICROCODE STUDIO PICBASIC PROMicroCode StudioPicBasic Pro presenta una interfaz agradable y sencilla de utilizar

al momento de programar.

Figura 1: Pantalla Principal MicroCode StudioPicBasic Pro

Como se ve en la figura 1, al iniciar MicroCode Studio PicBasic Pro presenta supantalla principal la cual se encuentra en idioma ingls, la mayora de software paraprogramacin viene en este idioma.

A continuacin se describen las partes ms importante MicroCode Studio Pro BasicPro:
http://www.mecanique.co.uk/http://www.mecanique.co.uk/


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Las barras de men son muy parecidas a las de Microsoft Office (figura 2), en las cualesse encuentra las opciones de abrir un archivo, guardar un archivo, crear un archivonuevo, cortar texto, pegar texto, copiar texto.

Figura 2: Barras de MenTomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

En el men Project se tiene las opciones de compilacin para comprobar si existenerrores en el cdigo programado.

Dando clic en la pestaa que se ve en la figura 3, el usuario puede seleccionar elmicrocontrolador Pic que se va a utilizar para la programacin.

Figura 3: Seleccionar un MicrocontroladorTomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

MicroCode StudioPicBasic Pro posee la mayora de microcontroladores existentes enel mercado, en este caso se ha seleccionado el microcontrolador Pic 18F4550.

El explorador de cdigo (figura 4), permite visualizar todas las variables, constantes,etiquetas que se van creando y utilizando durante todo el proceso de la programacin.

A travs de este explorador de cdigo se puede desplazar rpidamente para encontraruna variable y poder saber en qu parte del programa se encuentra inicializado.


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Figura 4: Explorador de CdigoTomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

En la ventana que se observa en la figura5, es donde se realizan los programas, como seve en la imagen existen tambin palabras reservadas las cuales cambian de color, aligual que cuando se pone un comentario.

Figura 5: ProgramacinTomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

En la parte superior izquierda se encuentra el nombre del proyecto que se estprogramando, se puedo abrir o crear un sin nmero de nuevas ventanas deprogramacin.


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Al lado izquierdo se observa una enumeracin, esta parte es fundamental a la hora decompilar el programa, ya que si existe un error indica cual es la lnea en donde se

produjo, y facilita el arreglo.

Figura 6: Resultado de Compilacin de un programaTomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

Esta es la ventana de resultados de la compilacin del programa (figura 6), si almomento de compilar no se encuentra ningn error, en la parte inferior izquierdadespliega un mensaje indicando que ha terminado satisfactoriamente la compilacin y elespacio que ocupa el programa. Esto se debe tener muy en cuenta ya que cadamicrocontrolador Pic posee un determinado tamao de memoria.

En el caso de exista un error durante la compilacin del programa (figura 7), se puedevisualizar un mensaje indicando en que lnea del cdigo se encuentra dicho error.

Figura 7: Error de Compilacin de un programa

Tomada del Programa MicroCode StudioPicBasic Pro

1.6.1.2 MODOS DE COMPILAR UN PROGRAMA EN MICROCODE STUDIO

Para ejecutar la compilacin de un programa se puede realizar de tres maneras:

1. Dirigirse a la barra de men, dar un clic enProject y seleccionar la opcin Compile.


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2. Buscar el siguiente icono y dar un clic.

3. Y la ms fcil, sencilla y rpida es presionando la tecla F9.Las sentencias de programacin ms utilizadas del MicroCode StudioPicBasic Proson las siguientes:

SENTENCIA DESCRIPCION

FOR-NEXT Realiza lazos repetitivos

IF-ELSE-ENDIF Permite realizar condiciones

SELECT CASE-END SELECT Permite seleccionar una subrutina determinada

WHILE-WEND Si cumple una condicin determinada realiza un bucle repetitivo

READ Permite leer los datos desde la memoria EEPROMWRITE Permite cargar los datos en la memoria EEPROM

Tabla 1: Sentencias de ProgramacinDiseado por: Santiago Ortiz

1.6.2 WINPIC800El WinPic800 es un software esencial para el programador de microcontroladores engeneral, ya que con esta herramienta se graba el archivo anteriormente mencionado conla extensin .HEX generado en MicroCode StudioPicBasic Pro en el micro.

Este grabador de microcontrolador permite seleccionar varios dispositivos electrnicostanto de puerto serial, puerto paralelo y puerto USB para la comunicacin entre elcomputador y el microcontrolador.

Figura 8: Pantalla principal WinPic800


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En la figura 8, WinPic800 se presenta una interfaz agradable a la vista del usuario ysobre todo en idioma espaol. La manera de utilizarlo es muy fcil y sencilla, por locual el usuario no va a tener muchos problemas al momento de grabar elmicrocontrolador.

Una vez obtenido el software de grabacin, ahora se bebe enfocar en el hardware, esdecir, el dispositivo en donde se va a colocar el microcontrolador para poder grabar el

programa.

Figura 9: Dispositivo de Grabacin de microcontroladores (Hardware)Tomada por: Santiago Ortiz

Al utilizar este dispositivo, hay que tener mucho cuidado al colocar el microcontrolador,ya que se pueden daar los pines del microcontrolador sino se le ubica adecuadamente.

Este dispositivo de grabacin es muy fcil de obtenerlo, ya que se lo puede comprar o siel usuario tiene conocimientos de electrnica se lo pude crear el mismo.

1.6.2.1 COMO UTILIZAR WINPIC800Una vez colocado correctamente el microcontrolador en el dispositivo de grabacin, se

procede a la utilizacin del WinPic800.

Seleccionar el tipo de microcontrolador a utilizar, en este caso 18F4550, como se ve enla figura 10, WinPic800 es compatible con muchos tipos de microcontroladores, enespecial con los de la marca Microchip.


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Figura 10: Seleccin del Microcontrolador

Imagen tomada del Programa WinPic800

En esta ventana se encuentran tres pestaas.

La primera pestaa (figura 11), Cdigo, al momento de cargar el archivo con laextensin .HEX, indica la direccin en el microcontrolador donde se va a cargar el

programa

Figura 11: Pestaa CdigoImagen tomada del Programa WinPic800


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La segunda pestaa (figura 12), Datos, indica la direccin donde se almacenan los datosen la memoria EEPROM del microcontrolador.

Figura 12: Pestaa DatosImagen tomada del Programa WinPic800

Nota: Cabe resaltar que esto es con el archivo .HEX abierto anteriormente.

La tercera pestaa, Configuracin, es la ms importante, aqu se configura el tipo de

reloj a utilizar, adems de esto existen ms opciones tal y como se ve en la imagen quedependiendo del microcontrolador que se utilice debern ser activadas o desactividadaso si prefiere el usuario puede dejar las opciones por default.

Figura 13: Pestaa ConfiguracinImagen tomada del Programa WinPic800


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1.6.2.2 GRABAR, LEER, BORRAR Y DETECTAR LOS DATOS EN ELMICROCONTROLADOR

Despus de haber revisado las pantallas principales del WinPic800, a continuacin serevisar los modos de grabacin, lectura, borrado y deteccin del microcontrolador.

Cuando se ha colocado el microcontrolador en el dispositivo de grabacin y sedesea que WinPic800 detecte automticamente el microcontrolador y el tamao dememoria del mismo se deber ubicar sobre el cono sealado dar un clic. Se desplegarun mensaje indicando los datos del microcontrolador

Para leer los datos que se encuentran almacenados en el microcontrolador hay que

ubicarse sobre el cono indicado y dar un clic. Los datos sern cargados y se mostrarnen las pantallas de Cdigo y Datos que se revis anteriormente.

En caso de que los datos ledos del microcontrolador ya no sean necesarios y serequiera borrarlos o eliminaros, se ubica sobre el cono indicado y se procede a

dar un clic. Pero hay que tener en cuenta que esta accin eliminar por completo losdatos en el microcontrolador y no podrn recuperarse.

1.6.3 MICROSOFT VISUAL STUDIO 2005Visual Studio es un conjunto completo de herramientas de desarrollo para la

generacin de aplicaciones Web ASP.NET, Servicios Web XML, aplicaciones deescritorio y aplicaciones mviles. Visual Basic, Visual C++, Visual C# y Visual J#utilizan el mismo entorno de desarrollo integrado (IDE), que les permite compartirherramientas y facilita la creacin de soluciones en varios lenguajes. Asimismo, dichoslenguajes aprovechan las funciones de .NET Framework, que ofrece acceso atecnologas clave para simplificar el desarrollo de aplicaciones Web ASP y ServiciosWeb XML2.

2http://msdn.microsoft.com/es-es/library/aa291755(VS.71).aspx

Lee los datosdel microcontrolador

Graba los datosen el microcontrolador

Verifica los datosdel microcontrolador

Elimina los datosdel microcontrolador

Deteccin automticadel microcontrolador


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Figura 14: Pantalla principal Microsoft Visual Studio 2005Imagen tomada del Software Microsoft Visual Studio 2005

Este software de desarrollo es muy poderoso, por lo que se lo utilizar para realizar lainterfaz grfica para el envo de la informacin desde el computador hacia la Matriz deLED mediante una comunicacin USB.

Como se mencion anteriormente, Microsoft Visual Studio 2005 posee variasherramientas de desarrollo, por lo que para el desarrollo de la interfaz de comunicacincon la matriz se elige Visual Basic.

1.6.3.1 MICROSOFT VISUAL BASIC 2005Microsoft Visual Basic 2005 es una evolucin del lenguaje Visual Basic que estdiseado para generar de manera productiva aplicaciones con seguridad de tipos yorientadas a objetos. Visual Basic permite a los desarrolladores centrar el diseo enWindows, el Web y dispositivos mviles. Como con todos los lenguajes que tienen por

objetivo Microsoft .NET Framework, los programas escritos en Visual Basic sebenefician de la seguridad y la interoperabilidad de lenguajes3.

Esta herramienta de desarrollo es poderosa y muy conocida por los desarrolladores desistemas, su mayor potencial es el Desarrollo Orientado a Objetos y la capacidad de

poder combinarse con otras herramientas de desarrollo de Microsoft Visual Studio 2005como son Visual C#, Visual J# y Visual C++.

3http://msdn.microsoft.com/es-es/library/aa291755(VS.71).aspx


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1.6.3.2 CREAR UN PROYECTO EN MICROSFT VISUAL STUDIO 2005Para crear un nuevo proyecto en Microsoft Visual Studio 2005, se siguen los siguientes

pasos:

Dirigirse a la parte donde muestra la figura 15, ubicarse donde dice Create Project y darun clic.

Figura 15: Crear un proyecto en Microsoft Visual StudioImagen tomada del Software Microsoft Visual Studio 2005

La opcin de Open Project sirve para abrir proyectos ya creados por el usuario.

La siguiente ventana que aparece, permite al usuario escoger que tipo de herramienta vautilizar para el desarrollo del proyecto, en este caso escoger Visual Basic y en la parteque dice Visual Studio installed templates seleccionar Windows Aplication. Acontinuacin se debe dar un nombre al proyecto y una ubicacin para almacenar.

Figura 16: Seleccin, Ubicacin y Nombre del proyectoImagen tomada del Software Microsoft Visual Studio 2005

Nombre del

Proyecto

Ubicacin del

Proyecto


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CAPTULO II

2 MARCO TERICOMediante este proyecto de tesis se desea mostrar el diseo, desarrollo y construccin deuna Matriz de LED de 16 filas y 24 columnas, la cual es un medio impactante y prctico

para comunicar informacin de una manera atractiva y agradable a la vista del usuario ocliente dependiendo de la manera que se utilice a la Matriz de LED.

2.1 ELECTRNICA DIGITAL

La electrnica digital es una parte de la electrnica que se encarga de sistemaselectrnicos en los cuales la informacin est codificada en dos nicos estados. A

dichos estados se les puede llamar "verdadero" o "falso", o ms comnmente 1 y 0.Electrnicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, alos que se les denomina niveles lgicos, tpicos en toda seal digital4.

Figura 17: Ejemplo de un Circuito Digital

Los avances alcanzados en el campo de la electrnica digital han permitido el desarrolloy la fabricacin masiva, a bajo costo, de calculadoras de bolsillo, relojes digitales,computadoras personales, robots, y toda una generacin de aparatos y sistemasinteligentes de uso domestico, comercial, industrial, automotriz, cientfico, mdico, etc.

La electrnica digital es muy importante para todas las personas que estn relacionadasde una u otra forma con el mundo de la electrnica, ya sea como entretenimiento(hobby) o como parte de su profesin o de su formacin acadmica. Incluso lostcnicos en productos tradicionalmente anlogos como televisores, equipos de sonidoy de comunicacin se encontrarn cada da con ms circuitos digitales en su trabajodiario.

4http://es.wikipedia.org/wiki/Electrnica_Digital


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2.1.1 CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DIGITALES

Los Sistemas digitales han sido una de las revoluciones tecnolgicas ms importantes ydecisivas de las ltimas dcadas. Su evolucin vertiginosa ha cambiado el ritmo deltiempo y representa el liderazgo tecnolgico de la vida moderna.

Se puede clasificar a los Sistemas Digitales de la siguiente manera:

Sistemas Cableados Combinacionales Secuenciales Memorias Convertidores

Sistemas Programados Microprocesadores Microcontroladores

2.2 MICROCONTROLADORES PIC

Hoy en da, en el mercado encontramos una gran cantidad de microcontroladores, enespecial los PIC de Microchip, que es una marca muy conocida a nivel mundial debidoa su gran variedad de microcontroladores que permiten adaptarse a las necesidades de

cada aplicacin y tambin son los nmero uno en ventas.

Para adquirir un microcontrolador primero se debe saber que es en realidad, comofunciona, cual es su estructura interna y qu modelo puede cubrir las expectativas.

2.2.1 QU ES UN MICROCONTROLADOR?

Un microcontrolador es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar lasrdenes grabadas en su memoria5.

Es un dispositivo electrnico capaz de llevar a cabo procesos lgicos. Estos procesos o

acciones son programados en lenguaje ensamblador por el usuario, y son introducidosen este a travs de un programador6.

2.2.2 COMPONENTES PRINCIPALES DE UN MICROCONTROLADOR

Las partes internas de un microcontrolador son fijas y no se pueden alterar, sus partesprincipales son las siguientes:

5 CORRALES V. Santiago, Electrnica Prctica con Microcontroladores Pic, Impreso en Ecuador, Agosto2006 Pg. 96 http://www.olimex.cl/present.php?page=que_es_un_microcontrolador


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Procesador. Memoria no voltil para contener el programa. Memoria de Lectura y escritura para guardar los datos. Lneas de Entrada y Salida para controlar los perifricos.

Comunicacin Paralelo. Comunicacin Serie. Comunicacin USB.

Recursos Auxiliares. Circuito de reloj.

Temporizadores. Perro guardin (Watchdog). Conversores A/D y D/A. Comparadores Analgicos. Proteccin ante fallos de Alimentacin. Estado de reposo de bajo consumo7.

2.2.3 ARQUITECTURA INTERNA DEL MICROCONTROLADOR

Existen dos tipos de arquitecturas en las que estn basados los microcontroladores yson:

Arquitectura de VON NEUMANN. Arquitectura HARVARD.

2.2.3.1 ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

Dispone de una sola memoria principal donde se almacena datos e instrucciones deforma indistinta. A dicha memoria se accede a travs de un sistema de buses nico(direccin, datos y control).8

7ANGULO U. Jos, Microcontroladores Pic Diseo Prctico, Segunda Edicin, Editorial MC GrawHill ao

1999 Pg. 5.8

CORRALES V. Santiago, Electrnica Prctica con Microcontroladores Pic, Impreso en Ecuador, Agosto

2006 Pg. 11


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Figura 18: Arquitectura de Von NeumannFuente: www.geocities.com/itselektric/doc/arq.htm

2.2.3.2 ARQUITECTURA HARVARD.

Dispone de dos memorias independientes, una que contiene solo instrucciones, y otraque contiene solo datos. Ambas disponen de sus respectivos sistemas de buses deacceso y es posible realizar operaciones de acceso (Lectura o Escritura)

simultneamente en ambas memorias, esta es la estructura para los PIC.9

Figura 19: Arquitectura HarvardFuente: www.geocities.com/itselektric/doc/arq.htm

9CORRALES V. Santiago, Electrnica Prctica con Microcontroladores Pic, Impreso en Ecuador, Agosto

2006 Pg. 11


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2.3 MICROCONTROLADOR PIC16F62X

Uno de los microcontroladores ms populares en la actualidad, soporta 1000 ciclos deescritura en su memoria flash y 1.000.000 de ciclos en su memoria EEPROM, lamemoria de programa que posee es de 2048 palabras (words), memoria de datos

EEPROM es de 128 bytes, la memoria de acceso aleatorio (RAM) es de 224 bytes, 16pines de entrada y salida, y posee 2 comparadores.

A ms de esto posee grandes ventajas como son: Comunicacin AUSART, Osciladorinterno de 4MHz, Mster Clear (MCLR) programable, etc.10

Figura 20: Microcontrolador Pic16F627A/28AImagen tomada Anexo 1 (Adobe Reader)

La alimentacin del microcontrolador PIC en general es de 5V (Vcc=Vdd), este valorpuede variar desde 3V hasta 5.5V. Posee a ms de ello 2 puertos de I/O del puerto A yel Puerto B, los cuales trabajan a 8 bits cada uno y entregan 25mA por cada pin, y enmodo sumidero pueden soportar hasta 25mA por cada pin.

CARACTERISTICAS PIC16F628AFrecuencia de operacin DC a 20 MHzMemoria de programa 3.5K

Nmero de instrucciones 2048RAM 224 bytesEEProm 128 bytesMdulo CCP 1

10CORRALES V. Santiago, Electrnica Prctica con Microcontroladores Pic, Impreso en Ecuador, Agosto

2006 Pg. 13


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Comparadores 2Power On Reset YesBrown-out Detect YesProgramacin bajatensin YesComunicacin serie AUSART*

Timers1x16-bit 2x8-bit WDT

W/RCTensin de ReferenciaVref YesI/O sink/source 25mAIn-Circuit Serial Program Yes

Tabla 2: Caractersticas Microcontrolador Pic16F628A

(Informacin tomada del ANEXO 1)Diseado por Santiago Ortiz

Como caracterstica adicional cabe sealar la opcin de oscilador interno sin lanecesidad de componentes externos, mejorando la integracin del hardware y reduccinde costes.

2.4 USB (Universal Serial Bus)

USB Universal Serial Bus es una interface plug & play entre la PC y ciertos

dispositivos tales como teclados, mouse, scanner, impresoras, mdem, placas de sonido,cmaras, etc.

Una caracterstica importante es que permite a los dispositivos trabajar a velocidadesmayores, en promedio a unos 12 Mbps, esto es ms o menos de 3 a 5 veces ms rpidoque un dispositivo de puerto paralelo y de 20 a 40 veces ms rpido que un dispositivode puerto serial.11

Figura 21: Conector USB

Fuente: www.es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_Serie_Universal

11 http://www.usb.org/home


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2.4.1 DISPOSITIVOS USB

Existen cuatro tipos de dispositivos USB

Baja velocidad (1.0): Tasa de transferencia de hasta 1'5 Mbps (192 KB/s).Utilizado en su mayor parte por dispositivos de interfaz humana (Humaninterface device, en ingls) como los teclados, los ratones y los joysticks.Velocidad completa (1.1):Tasa de transferencia de hasta 12 Mbps (1'5 MB/s).sta fue la ms rpida antes de la especificacin USB 2.0, y muchos dispositivosfabricados en la actualidad trabajan a esta velocidad. Estos dispositivos dividenel ancho de banda de la conexin USB entre ellos, basados en un algoritmo de

bferes FIFO.Al ta velocidad (2.0):Tasa de transferencia de hasta 480 Mbps (60 MB/s).Sper velocidad (3.0): Actualmente en fase experimental y con tasa de

transferencia de hasta 4.8 Gbps (600 MB/s). Esta especificacin ser lanzada amediados de 2008 por Intel, de acuerdo con informacin recabada de Internet.La velocidad del bus ser diez veces ms rpida que la del USB 2.0, debido a lasustitucin del enlace tradicional por uno de fibra ptica que trabaja conconectores tradicionales de cobre, para hacerlo compatible con los estndaresanteriores. Se espera que los productos fabricados con esta tecnologa lleguen alconsumidor en 2009 o 2010.

Figura 22: Tipos diferentes de conectores USB (de izquierda a derecha): Micro USB,mini USB, tipo B, hembra tipo A, tipo A

Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_Serie_Universal

Bsicamente, USB 2.0 incluye todo lo que ofrece USB 1.1 y aade el modo de altavelocidad. USB 2.0 tambin usa el mismo tipo de cables y conectores para conectar losdispositivos de alta velocidad, sin embargo los concentradores (hubs) USB clsicosralentizarn los dispositivos USB 2.0. Otro requisito es que es necesario un controladorde host para USB 2.0 si queremos tener disponibles la conexin de alta velocidad conun dispositivo de este tipo12.

12 http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_Serie_Universal
http://es.wikipedia.org/wiki/Tasa_de_transferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/FIFOhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intelhttp://es.wikipedia.org/wiki/FIFOhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/HIDhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tasa_de_transferencia


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2.4.2 ACCESORIOS USB

En el mercado existe una gran variedad de accesorios USB, gracias a su facilidad deconexin son compatibles con dispositivos como telfonos celulares, cmaras digitales,filmadoras, ipods, parlantes, etc13.

A continuacin se citan ciertos accesorios con sus caractersticas:

EJEMPLOS DE DISPOSITIVOS USB

Este revolucionario disco USB le permite almacenar hasta64 MB de datos, archivos e informacin. Es ms pequeoque un bolgrafo y es totalmente seguro. Puede grabarsemillones de veces y es totalmente seguro. El ordenador lo ve

como un disco ms al que puede leer, escribir, copiar yformatear. Compatible con PC y Macintosh. Windows 95,98, Me, 2000, NT y XP. Totalmente inmune a los camposmagnticos, el polvo, la suciedad, los golpes y lasvibraciones. En Windows Millenium, 2000 y XP no necesitadrivers.

Ahora puede utilizar el monitor de su PC como monitor devdeo. Admite seales de vdeo compuesto y SVHS tanto dePAL como de NTSC. Funciona incluso con el ordenadorapagado.

GrabBee es un dispositivo de captura de vdeo y audio USB.Su tamao es tan reducido que le cabr en la palma de lamano, y resulta ideal tanto para equipos de sobremesa como

para porttiles, ya que se alimenta directamente del busUSB.

PCBridge permite la transferencia instantnea de ficheros aalta velocidad (8 Mbps) entre dos ordenadores PC. Suconexin USB evita la necesidad de instalar tarjetas de red.Compatible con Windows 95, Windows 98 y NT.

13 http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_Serie_Universal
http://www.monografias.com/trabajos7/arch/arch.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/segu/segu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/segu/segu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/w311w95/w311w95.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/ms-windows/ms-windows.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/trdecom/trdecom.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/w311w95/w311w95.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/guiawin98/guiawin98.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/guiawin98/guiawin98.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/w311w95/w311w95.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/trdecom/trdecom.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/ms-windows/ms-windows.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/w311w95/w311w95.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/segu/segu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/segu/segu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/arch/arch.shtml


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Este cable convertidor de USB a serie RS232, le permiteconectar dispositivos serie en ordenadores que no tienen

puerto serie o lo tienen ocupado. Funciona en Windows 98,Me, 2000. Velocidad del puerto: de 1200 a 115200 baudios.

Cable convertidor de USB a puerto paralelo, que permiteconectar una impresora con conexin centronics a unordenador que disponga de conexin USB. Compatible conWindows 95, 98, ME y 2000. Mac OS 8.6, OS 9.0 osuperior. Se alimenta directamente desde el propio bus USB.

2.4.3 BENEFICIOS DEL DISPOSITIVO USB

Conexin ms sencilla (Un solo tipo de cable)

Gracias al USB prcticamente no se registrarn errores al momento de instalar laimpresora, cmara digital o scanner, etc. Slo existe un tipo de cable (USA A-B) conconectores distintos en cada extremo, de manera que es imposible conectarloerrneamente.

Plug and Play

Cuando se conecta una impresora, cmara fotogrfica, o scanner a travs de la interfaceUSB, no es necesario apagar el equipo ni hacer que el sistema busque el nuevoHardware ya que el sistema automticamente reconoce el dispositivo conectado einstala los controladores adecuados.

Hot Pluggable.

El usuario podr conectar y desconectar los dispositivos USB las veces que quiera sinque tenga que apagar y encender la mquina

Mayor Rendimiento

Velocidad. La gran ventaja de usar el puerto USB en las Mac y PC es la velocidad detransferencia de los datos desde el ordenador a la impresora, cmaras digitales, scanner,etc., hasta 12 Mbps.

Soporte Multiplataforma

Responde a todas las necesidades de los usuarios con el mismo hardware para todas lasplataformas; las cmaras, scanner e impresoras al tener USB son soportadas tanto en PC

como en MAC. Con todas estas ventajas est claro porque los fabricantes de
http://www.monografias.com/trabajos/guiawin98/guiawin98.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos5/resudeimp/resudeimp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/ms-windows/ms-windows.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/resudeimp/resudeimp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/resudeimp/resudeimp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/ms-windows/ms-windows.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/resudeimp/resudeimp.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/reparacion-pc/reparacion-pc.shtml#DIFSERIEhttp://www.monografias.com/trabajos/guiawin98/guiawin98.shtml


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ordenadores hoy en da optaron por el USB como mejor interface que el Paralelo de PCo el Serial de MAC.

Mltiples Dispositivos Conectados de Manera Simultnea.

La tecnologa USB permite conexiones en funcionamiento, para que los usuariospuedan incorporar una impresora fcilmente y cuando lo necesiten, en USB, es posibleconectar hasta 127 dispositivos a nuestra computadora14.

2.5 MATRIZ DE LED

Matriz es la cantidad de puntos luminosos que componen el cartel. Se la expresa encantidad de filas por cantidad de columnas. De la matriz dependen la visibilidad delcartel, la calidad de su tipografa y la cantidad de caracteres visibles. Los puntosimportantes antes de crear una matriz de LED son los siguientes:

Sobre los LED (elementos de luz que componen cada punto): Su cantidad, color,ngulo de visualizacin, consumo y luminosidad.

Sobre la programacin: los modos de hacerla, y qu tan sencilla o complicada es,hay distintas letras y efectos.

La capacidad de la memoria.

El diseo y elegancia.

La confiabilidad y durabilidad.

Capacidad de Visualizacin15.2.5.1 ALCANCE VISUAL DE LA MATRIZ DE LEDSe denomina visibilidado alcance visual al rango de distancias desde donde el cartel

puede ser ledo por una persona con vista normal.

Un cartel de LED se lee desde ms lejos que uno convencional (impreso) con la mismaaltura de letra, porque las letras son luminosas. Si la matriz es buena, un letrero pasa-mensajes de 5 cm de altura de letra se lee perfectamente desde 25 metros.

El tamao influye en la visibilidad de lejos, pero no tanto como la matriz y el dimetrode cada punto luminoso. De lejos, un display de 5 cm de altura se ve casi tanto comouno de 7 cm, si es que sus dimetros de LED son iguales.

14http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_de_Serie_Universal

15 http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm
http://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtml


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2.5.2 BRILLO DE LA MATRIZ DE LEDEl brillo de los carteles para mensajes se clasifica generalmente en:

Brillo estndar: Se usan poco, en carteles de bajo costo tales como los

importados ms econmicos.

Figura 23: Matriz de LED de brillo estndarFuente: www.tecnika.com.ar/carteles/LED.htm

Alto brillo: Son los ms empleados.

Hper/Super brillo: Se usan exclusivamente para carteles para exteriores quetengan incidencia directa de la luz solar.

Figura 24: Matriz de LED de Hiper/Super brilloFuente: www.tecnika.com.ar/carteles/LED.htm

El brillo ms adecuado depender de la intensidad de la luz que incida sobre el letrero.Por ejemplo, si va a recibir luz solar directa durante la mayor parte de la jornada,convendr utilizar un letrero de super/hper brillo, los cuales se especifican como aptos

para tal aplicacin.


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Un brillo excesivo hace incmoda la lectura, as que para estudiar la necesidad de uncartel para sol directo hay que analizar la proporcin del tiempo que vaya a estarrecibiendo sol directo sobre el total16.

2.5.3 NGULO DE VISUALIZACIN DE LA MATRIZ DE LEDEste parmetro indica que tan "de costado" se puede colocar sin dejar de poder leer elcartel. En algunos modelos es muy amplio, mientras que en otros se necesita estar

parado prcticamente de frente para poder leerlos.

A mayor ngulo de visualizacin, mayor rea de captacin. Por ejemplo, el rea decobertura de un cartel con ngulo de visualizacin de 60 es de solo un tercio de la deuno con ngulo de 180. Eso quiere decir que el segundo transmite mensajes a tres vecesms pblico17.

2.5.4 MEMORIA DE LA MATRIZ DE LEDMuchas aplicaciones requieren carteles con memorias que conserven su contenidoaunque estn apagados. Esto se sola implementar con pilas recargables, que estabansoldadas dentro del cartel. El problema con esas pilas es que su vida til es corta (3 a 5aos). Entonces, los carteles requeran mantenimiento a los pocos aos de uso.

Hoy en da se utiliza tecnologa EEPROM para prescindir de pilas, disminuyendo asradicalmente el tiempo entre mantenimientos18.

2.5.5 CONFIABILIDAD Y DURABILIDAD DE LA MATRIZ DE LED

Un producto confiable ahorra dolores de cabeza y costos de mantenimiento. Laconfiabilidad depende de la calidad de los componentes utilizados y del diseo.

La durabilidad es especialmente importante en los carteles electrnicos porque suelenmantenerse encendidos durante todo el da, acelerndose el desgaste. Hay variosindicios de confiabilidad que ustedes pueden evaluar, tales como la calidad del gabinete,la uniformidad del brillo de los LED y la potencia de la fuente (que por lo general serelaciona con su peso)19.

16http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm

17 http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm18

http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm19 http://www.indicart.com.ar/letreros-electronicos.htm
http://www.indicart.com.ar/l130esp.htmhttp://www.indicart.com.ar/confiab.htmhttp://www.indicart.com.ar/confiab.htmhttp://www.indicart.com.ar/l130esp.htm


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2.6 BIBLIOTECAS DE ENLACE DINAMICO (DINAMIC LINKING LIBRARY)DLL es la sigla de Dynamic Linking Library (Bibliotecas de Enlace Dinmico), trminocon el que se refiere a los archivos con cdigo ejecutable que se cargan bajo demandadel programa por parte del sistema operativo. Esta denominacin se refiere a los

sistemas operativos Windows siendo la extensin con la que se identifican los ficheros,aunque el concepto existe en prcticamente todos los sistemas operativos modernos.

Las DLLs son o pueden verse como la evolucin de las bibliotecas estticas y de formaanloga contienen funcionalidad o recursos que utilizan otras aplicaciones. Sinembargo, su uso proporciona algunas ventajas:

Reducen el tamao de los archivos ejecutables: Gran parte del cdigo puedeestar almacenado en bibliotecas y no en el propio ejecutable lo que redunda enuna mejor modularizacin.Pueden estar compartidas entre varias aplicaciones: Si el cdigo essuficientemente genrico, puede resultar de utilidad para mltiples aplicaciones(por ejemplo, la MFC es una biblioteca dinmica con clases genricas querecubren la API grfica de Windows y que usan gran parte de las aplicaciones).Facilitan la gestin y aprovechamiento de la memoria del sistema: La cargadinmica permite al sistema operativo aplicar algoritmos que mejoren elrendimiento del sistema cuando se carguen estas bibliotecas. Adems, al estarcompartidas, basta con mantener una copia en memoria para todos los

programas que la utilicen.Brindan mayor flexibilidad frente a cambios: Es posible mejorar elrendimiento o solucionar pequeos errores distribuyendo nicamente una nuevaversin de la biblioteca dinmica. Nuevamente, est correccin o mejora ser

aprovechada por todas las aplicaciones que compartan la biblioteca20

.El formato de archivopara los DLL es el mismo que para los archivos EXE. Como enEXE, los DLL pueden contener cdigos, datos y recursos.

2.6.1 LIBRERA MCHID.DLL

La librera mcHID.dll funciona como un driver y permite reconocer dispositivos deinterfaz humana (HID). Esta DLL es proporcionada por MECANIQUE, creadaespecialmente para los microcontroladores 18F4550, ya que estos microcontroladores

poseen o mejor dicho trabajan con un puerto de comunicacin USB.

Para descargarse informacin y la DLL basta con dirigirse a la siguiente direccinhttp: //www.mecanique.co.uk/products/usb/easyhid.html. Adems en este sitio web se

puede encontrar ejemplos de cmo utilizar dicha DLL.

20http://es.wikipedia.org/wiki/DLL
http://es.wikipedia.org/wiki/Siglahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo_inform%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_ejecutablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Extensi%C3%B3n_de_archivohttp://es.wikipedia.org/wiki/MFChttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_de_programaci%C3%B3n_de_aplicacioneshttp://www.alegsa.com.ar/Dic/formato.phphttp://www.alegsa.com.ar/Dic/archivo.phphttp://www.alegsa.com.ar/Dic/exe.phphttp://www.alegsa.com.ar/Dic/exe.phphttp://www.alegsa.com.ar/Dic/archivo.phphttp://www.alegsa.com.ar/Dic/formato.phphttp://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_de_programaci%C3%B3n_de_aplicacioneshttp://es.wikipedia.org/wiki/MFChttp://es.wikipedia.org/wiki/Extensi%C3%B3n_de_archivohttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_ejecutablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo_inform%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sigla


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2.6.1.1 VARIABLES PRINCIPALES PARA LA UTILIZACION DE LALIBRERA MCHID.DLL

VendorID. Valor entero que especifica el VendorID del dispositivo USB.

ProductID. Valor entero que especifica el ProductID del dispositivo USB

BufferInSize. No cero, valor entero que especifica el tamao (en bytes) delpaquete de los datos que el dispositivo de USB enviar al PC.

BufferOutSize. No cero, valor entero que especifica el tamao (en bytes) delpaquete de los datos que el PC enviar al dispositivo de USB.

BufferIn(). Arreglo de Byte que contiene el paquete de los datos recibidos deldispositivo de USB. Los datos empezarn en BufferIn(1).

BufferOut(). Arreglo de byte que contiene el paquete de los datos que seenviar al dispositivo de USB.

2.6.1.2 CLASES Y FUNCIONES PRINCIPALES PARA LA UTILIZACIN DELA LIBRERA MCHID.DLL

PublicFunction ConnectToHID(ByReftargetForm As Form) AsBoolean.

Esta funcion permite la conexin con la DLL y a su vez permite recibir mensajesde notificacion indicando si se encuentra conectado un dispositivo USB. Recibeun valor por referencia del tipo Form.

PublicFunction DisconnectFromHID() AsBoolean

Esta funcin permite cerrar la conexin con la DLL

PrivateFunction WinProc(ByVal pHWnd AsInteger, ByVal pMsg As Integer,ByVal wParam AsInteger, ByVal lParam AsInteger) AsInteger.

Esta funcin es la encargada de controlar las interrupciones, es decir, la quenotificar los eventos que ocurren con el dispositivo USB.

o Case Is = NOTIFY_PLUGGED. Este evento notifiica cuando undispositivo de interfaz humana(HID) a sido conectado en la PC.

o Case Is = NOTIFY_UNPLUGGED. Este evento notifiica cuando undispositivo de interfaz humana(HID) a sido desconectado de la PC.

o Case Is = NOTIFY_CHANGED. Este evento notifiica cuando undispositivo de interfaz humana(HID) a sufrido algun cambio.


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o Case Is = NOTIFY_READ. Este evento notifiica cuando un dispositivode interfaz humana(HID) esta leyendo y enviando datos.

Adems de lo anteriormente mencionado esta funcin permite generar lossiguientes eventos en el formulario principal de la aplicacin.

o MainForm.OnPlugged(ByVal pHandle as long)o MainForm.OnUnplugged(ByVal pHandle as long)o MainForm.OnChanged()o MainForm.OnRead(ByVal pHandle as long)

hidWriteEx(ByVal pVendorID AsInteger, ByVal pProductID AsInteger, ByRefpData AsByte) AsBoolean.

Esta funcin se utiliza para enviar los datos al dispositivo USB


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CAPTULO III

3. ANLISIS, DESARROLLO Y CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO

3.1 ANLISIS DE LOS COMPONENTES NECESARIOS PARA LA

CONSTRUCCIN DEL PROTOTIPO MATRIZ DE LED

Para la construccin de este prototipo, existe en el mercado una gran variedad decomponentes para la creacin de la Matriz de LED. Pero antes de elegirlos, se debetener en cuenta que cumplan con los requisitos que se mencionan a continuacin:

La transmisin de datos desde la computadora hacia la Matriz de LED debe sermediante comunicacin USB.

La Matriz de LED debe poseer un tamao adecuado para que puedan serfcilmente legibles los mensajes y animaciones (en este caso la Matriz de LEDser de 16 x 24).

Los LED (Ligth Emiting Diode) deben tener un color y brillo que sea agradablea la vista del usuario y a la misma vez llamativo.

3.2 COMPONENTES DE LA PARTE ELECTRNICA DEL PROTOTIPOMATRIZ DE LED

Teniendo en cuenta todos los puntos anteriormente mencionados, y de acuerdo a unaminuciosa investigacin, se ha llegado a la conclusin que los componentes necesarios

para la construccin de este prototipo son los siguientes:

Microcontrolador PIC 18F4550

Decodificador DM74LS154

2 Memorias 24LC512

3 Tpic6b595

16 Tip127

384 LED de alto brillo

1 LED multicolor

16 resistencias de 10K3 pulsadores

4 resistencias de 3.9K

1 reloj de 12MHz

2 capacitores de 22F

1 capacitor de 47F/25v

2 resistencias de 2K

2 resistencias de 470

30 Headers


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24 resistencias de 100

5 capacitores 0.1F

Fuente de voltaje de 12 voltios 2 Amperios

Todos estos componentes existen en el mercado y son muy fcil de adquirirlos por loque han siso tomados en cuentas para la construccin del Prototipo.

3.2.1 MICROCONTROLADOR PIC 18F4550

Se escogi en especial este microcontrolador ya que de acuerdo a sus especificaciones ytecnologa satisface las necesidades para el desarrollo de este proyecto de tesis. Suscaractersticas principales son:

Arquitectura Harvard. 77 instrucciones. Desde 18 a 80 pines. Hasta 64 Kbytes de programa. Frecuencia mxima de reloj 40MHz. Pila de 32 niveles. Mltiples frecuencias de interrupcin Perifricos de comunicacin avanzada (CAN y USB).

Figura 25: Microcontrolador Pic 18F4550Imagen tomada Anexo 2 (Adobe Reader)


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Otras caractersticas importantes del Microcontrolador PIC 18F4550 son las memorias,las interrupciones, temporizadores, mdulos de comparacin que son muy necesarios almomento de programarlo.

Tabla 2: Caractersticas Microcontrolador Pic 18F4550Diseado por Santiago Ortiz

3.2.1.1 ORGANIZACIN DE MEMORIAS MICROCONTROLADOR PIC18F4550

Memoria de Programa: Memoria flash interna de 32.768 bytes.o Almacena instrucciones, constantes y datos.o Puede ser escrita/leda mediante un programador externo o durante la

ejecucin programa mediante unos punteros. Memoria de acceso aleatorio (RAM) de datos: RAM esttica (SRAM) interna de

2048 bytes en los que estn incluidos los registros de funcin especial.o Almacena datos de forma temporal durante la ejecucin del programa.o Puede ser escrita/leda en tiempo de ejecucin mediante diversas

instrucciones.

CARACTERISTICAS PIC 18F4550Frecuencia de Operacin DC - 48 MHzMemoria de Programa (bytes) 32768Memoria de Programa (instrucciones) 16384RAM de Datos (bytes) 2048EEPROM Datos (bytes) 256Puertos de Entrada/Salida PUERTOS A,B,C,D,EInterrupciones 20Temporizadores 4

Mdulos de Comparacin/Captura/PWM (CCP) 1Mdulos de Comparacin/Captura/PWM mejorado(ECCP) 1Canales de Comunicacin Serie MSSP, USARTCanal USB 1Puerto Paralelo de Transmisin de datos (SPP) SI (1)Canales de Conversin A/D de 10 bits 13 PUERTOSComparadores Analgicos 2Juego de Instrucciones 75 INSTRUCCIONES (83 ext.)Encapsulados 40-pin PDIP, 44-pin QFN,

44-pin TQFP


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Memoria EEPROM de datos: Memoria no voltil de 256 bytes.o Almacena datos que se deben conservarse an en ausencia de tensin de

alimentacin.o Puede ser escrita/leda en tiempo de ejecucin.

Pila: Bloque de 31 palabras de 21 bits.o Almacena la direccin de la instruccin que debe ser ejecutada despus de

una interrupcin de subrutina. Memoria de Configuracin; memoria en los que se incluye los bits de

configuracin (12 bytes de memoria flash) y los registros de identificacin (2 bytesde memoria de solo lectura)21.

3.2.2 DECODIFICADORDM74LS154

El DM74LS154 es un decodificador de 4 lneas a 16 lneas; es decir, que posee 4 lneas

de entrada y 16 lneas de salidas utiliza circuitera de TTL para decodificar(transformar) cuatro cdigos binario de entrada en uno de diecisis mutuamenteexcluyentes en la salida, cuando tanto los estrobos de entrada, G1 y G2, son LOW.22

Figura 26: Decoder/Demultiplexer 74LS154Imagen tomada Anexo 3

La funcin demultiplexor se realiza mediante el uso de las 4 lneas de entrada paradireccionar a la lnea de salida, pasando datos de uno de los pines de entrada hacia elotro pin de entrada cuando este LOW. Cuando sus pines de entrada estn HIGH, todassus salidas son elevadas HIGH.

21Anexo 2

22 Anexo 3


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42

Estos demultiplexores son adecuados para la aplicacin de alto rendimiento dememoria de decodificadores.

Todas las entradas estn en el buffer y estas entradas estn sujetas a diodos, previstaspara reducir al mnimo los efectos de lnea de transmisin y, as

simplificar el diseo del sistema.23

3.2.2.1 CARACTERSTICAS PRINCIPALES DM74LS154

Decodifica 4 cdigos binarios de entrada en uno de las 16 salidas.Demultiplexor realiza la funcin de distribucin de datos de una lnea de entradaa uno de las 16 de salidas.Las entradas sujetas a los diodos simplifican el diseo del sistemaAltas salidas fan-out, low-impedance, totem-poleRetraso de la propagacin tpico

o 3 niveles de lgica 23nso Strobe 19ns

Disipacin de potencia tpica 45 mW

3.2.2.2 MODO DE EMPLEO DM74LS154

Para un funcionamiento adecuado del DM74LS154 se debe tener en cuenta el modo deconfiguracin que se debe poner al momento de ingresar los cuatro cdigos binarios enlas lneas de entrada, para segn esto, poder controlar las lneas de salida que se vaya autilizar.

Figura 27: Tabla de Configuracin DM74LS154Imagen tomada Anexo 3

23 Anexo 3


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43

Como se puede observar en la figura 27, las lneas de salida estn distribuidas desde el 0a 15, por lo que, para poder utilizar la lnea de salida 0 debemos tener en las lneas deentrada A = L, B = L, C = L, D = L y G1 = L, G2 = L.Para controlar las dems lneas de salida basta con combinar los estados de Low y Highen las lneas de entradas y GI, G2.

Nota: Low = 0L y High = 1L

3.2.3 TPIC6B595

El TPIC6B595 es monoltico, de alta tensin, medio actual de energa de 8 bits deregistro de desplazamiento, diseado para su uso en sistemas que requierenrelativamente carga alta de energa.

El dispositivo contiene un built-in o seal de tensin en los resultados de inductivotransitorio de proteccin. Las aplicaciones de potencia de conductor incluyen rels,

solenoides, y otros medios de corriente o de alta tensin de carga.24

Figura 28: Tpic6B595Imagen tomada Anexo 4

La caracterstica ms importante de este dispositivo es la salida en serie (SEROUT), quepermite la conexin en cascada de los datos del registro a otros dispositivos del mismotipo.

El TPIC6B595 puede operar en el caso de funcionamiento de temperatura de -40 C a125 C.

24Anexo 4


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44

3.2.4 MEMORIAS 24LC512

Esta es una memoria serie del tipo 64K x 8 E2PROM, es decir, una memoriaelctricamente borrable de 512 Kb, capaz de operar en un amplio rango de tensiones(2.5 a 5.5v) y a una frecuencia mxima de reloj de 400KHz.

Figura 29: Memoria 24LC512

Este dispositivo permite realizar lecturas aleatorias y secuenciales de hasta 512 Kbps, esdecir, el espacio total direccionable que puede ser ampliado hasta 4 Mbps mediante lautilizacin de tres lneas adicionales de direccionamiento que permiten conectar hastaocho dispositivos en un mismo bus.25

3.2.4.1 CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE LA MEMORIA 24LC512

Las caractersticas principales de la Memoria 24LC512 son:

Tecnologa CMOS de baja potencia:o La corriente mxima en escritura es de 5 mA a 5.5Vo La corriente mxima en lectura es de 400 A a 5.5Vo La corriente de espera (standby) a 5.5V son 100 nA

El bus formado por dos hilos con una interfaz serie, compatible con el estndarI2C.Proteccin de escritura del hardware.En un mismo ciclo pueden ser realizadas operaciones de borrado y escritura.

La capacidad de cada pgina de escritura es de 128 bytes.Circuito interno de supresin de ruido.Hasta 1.000.000 de ciclos de borrado y escrituraEl tiempo mximo de escritura por ciclo es de 5ms.El dispositivo cuenta con una proteccin contra las descargas de electricidadesttica de 4.000V.Acabados disponibles para soldaduras estndares y libres de plomo. (obligatorioa partir de Julio de 2005)Tiempo mximo de permanencia de datos de 200 aos.

25Anexo 5


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45

Rangos de temperaturas de funcionamiento:o Industrial (I): -40C a +85C.o Automocin (E): -40C a +125C26.

3.2.4.2 CARACTERTICAS ELCTRICAS DE LA MEMORIA 24LC512

Tensin de alimentacin (Vcc)............6,5VTemperatura de almacenaje................-65C a +150C.Temperatura de uso............-40C a +125C.ESD proteccin de los pines. 4 KV.

3.2.4.3 DESCRIPCIN DEL BUS I2C

El bus I2C fue diseado principalmente para la implementacin de un camino de datosa corta distancia. Diseado por Philips, este sistema de intercambio de informacin atravs de tan solo dos cables permite a circuitos integrados y mdulos OEM interactuarentre s a velocidades relativamente lentas. Emplea comunicacin serie, utilizando unconductor para manejar el timming (pulsos de reloj) y otro para intercambiar datos.

Este bus se basa en tres seales:

SDA (System Data)por la cual viajan los datos entre los dispositivos.SCL (System Clock)por la cual transitan los pulsos de reloj que sincronizan elsistema.GND (Masa) Interconectada entre todos los dispositivos "enganchados" al bus.

Las lneas SDA y SCL son del tipo drenador abierto, similares a las de colector abiertopero asociadas a un transistor de efecto de campo ( FET). Se deben poner en estadoalto (conectar a la alimentacin por medio de resistores Pull-Up) para construir unaestructura de bus tal que se permita conectar en paralelo mltiples entradas y salidas27.

3.2.5 LED DE ALTO BRILLO

Estos diodos emisores de luz (LED) son los ms utilizados para la construccin de estetipo de Matriz de LED, ya que poseen un brillo adecuado y permiten una visualizacinagradable a la vista del usuario.

Se utilizar este tipo de LED ya que se los puede conseguir muy fcilmente en elmercado y, adems de esto existen de varios colores por lo que tenemos para elegircomo va a estar conformada la matriz de LED. Para este prototipo de matriz de LED

publicitaria se usarn los de color azul ya que no son muy comunes verlos.

3.3 JUSTIFICACIN DE LOS ELEMENTOS REQUERIDOSLa construccin de una Matriz de LED publicitaria puede llegar a ser muy costosadependiendo las necesidades que se desee satisfacer, por lo que los dispositivos

26Anexo 5

27 Anexo 5


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46

mencionados anteriormente para la construccin de este prototipo no son muy caros yms que todo son muy fciles de conseguir.

3.4 CIRCUITO DEL MICROCONTROLADOR PIC18F4550

Este circuito es el principal, el cual est encargado de controlar todos los componentesde la Matriz de LED, hay que tener en mente que se necesita tener una adecuadaconfiguracin para que su funcionamiento sea el correcto ya que una configuracininadecuada puede causar daos en el microcontrolador o en los dispositivos conectadosa l.

Figura 30: Configuracin de los pines del Microcontrolador Pic18f4550

Para empezar a configurar el Microcontrolador Pic18f4550 se debe tener los siguientesmateriales:

Un reloj externo de 12MHzUn capacitor de 47FDos capacitores de 22FUna resistencia de 3.9K

El pin 1 (MCLR/Vpp) va ir conectado hacia la resistencia de 3.9K y esta a su vez vair hacia Vcc (5v), esto es para que exista corriente en el microcontrolador y puedafuncionar, si no se hacemos esto, el microcontrolador no funcionar.


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47

Los pines 11,32 (Vdd) van conectados a Vcc (5v), los pines 12,31 (Vss) van conectadosa GND (tierra).

El pin 13 (OSC1/CLKIN) y pin 14 (OSC2/CLKOUT) van conectados hacia el reloj de

12Mhz como se puede observar en la figura 29, cada pin de este reloj va estar seguidade un condensador de 22F y dirigidos a GND (tierra). Este reloj externo es muyimportante ya que con este se puede controlar los tiempos de ejecucin de procesos delmicrocontrolador.

El pin 18 (RC3/SCK/SCL) ser conectado a un capacitor de 47F y est ir conectado aGND. Esto permite activar el funcionamiento USB del microcontrolador Pic18f4550.

Una vez conectados todos los pines anteriormente mencionados, estar listo elmicrocontrolador para utilizarlo.

3.4.1 SUBCIRCUITO LED BICOLOR DEL MICROCONTROLADORPIC18F4550

Este subcircuito consta de un LED bicolor (rojo y verde), que funcionar o entrar enejecucin al momento de encender la matriz de LED.

Figura 31: Subcircuito Led Bicolor

Este subcircuito consta de 2 resistencias de 470 que van conectadas hacia el diodoemisor de luz (LED), el cual tiene una configuracin de ctodo comn como se muestraen la figura 30. Se encuentran conectadas en el microcontrolador a travs de las entradasPC0 y PC1.

Cuando se enve una seal PC0 = 0 y PC1 = 1 proceder a encenderse el color verde delLED, el cual indicar que en la matriz se encuentra visualizando la informacin

almacenada en el microcontrolador. Si se enva una seal PC0=1 y PC1=0 se encender


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48

el color rojo del LED, este color indica que la matriz se encuentra en espera, es decir,que est aguardando por la informacin que ser enviada desde el computador a travsdel cable USB y la cual ser almacenada en el microcontrolador. Despus de realizarestos procesos el LED cambiar de color a verde que seala que todos los procesos detransmisin han terminado con xito.

Si los dos colores del LED se encienden a la vez, se mostrar un color naranja quesignifica que se ha producido un error. En ese caso se recomienda apagar y volver aencender la matriz.

3.4.2 SUBCIRCUITO PULSADORES MICROCONTROLADOR PIC18F4550

Este subcircuito est conformado por cuatro pulsadores, de los cuales solo se utilizarndos, los de ms restantes quedarn para adicionar algn otro evento a futuro.

Figura 32: Subcircuito Pulsadores

Cada pulsador consta de una resistencia de 3.9K, conectado respectivamente a Vcc yGND como se puede visualizar en la figura 31. Con estos pulsadores se trata decontrolar la matriz de LED de una forma ms fcil, es decir, cuando ya se encuentre

visualizado el mensaje, a travs de estos pulsadores se podr controlar la velocidad en elque se desplazan los mensajes y el tamao de los caracteres.

Los pulsadores estarn en estado de alerta, es decir, enviando una seal de 1 lgico, ycuando un pulsador sea presionado se ver interrumpida esta seal y ser cambiado a 0lgico con lo cual se podr saber que pulsador fue presionado y se realizar la peticinsolicitada. Los pulsadores estn conectados a los pines PA0 = P0, PA1 = P1, PA2 = P2,PA3 = P3 del microcontrolador.


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49

3.4.3 SUBCIRCUITO MEMORIAS DEL MICROCONTROLADOR PIC18F4550

El microcontrolador PIC18F4550 posee una capacidad de 32.768 bytes, por lo que serequiere una memoria adicional que es la 24LC512 que posee una capacidad de 64Kb.

Figura 33: Subcircuito Memoria 24LC512

Para configurar esta memoria se necesita dos resistencias de 2K, el pin SCL vaconectado a una resistencia y de ah a Vcc. Este pin SCL es el reloj de la memoria ycontrola el protocolo de tiempo de los datos.

Lo mismo se hace el pin SDA, se conecta a una resistencia y luego a Vcc. Este pin es el

encargado de enviar y recibir los datos. El resto de pines como se puede observar en lafigura 33 van conectados a Vcc y GND. Los pines a ser utilizados en elmicrocontrolador son PB1 = SCL y PB0 = SDA

Una caracterstica importante de este tipo de memorias, es que, se pueden conectarvarias memorias en secuencia a travs de un bus I2C que utiliza dos lneas paratransmitir la informacin: una para los datos y por otra la seal de reloj. Tambin esnecesaria una tercera lnea, pero esta slo es la referencia (GND). Como suelencomunicarse circuitos en una misma placa que comparten una misma tierra esta tercera

lnea no suele ser necesaria.

Las lneas se llaman:

SDA: datosSCL: relojGND: tierra


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50

Los dispositivos conectados al bus I2C tienen una direccin nica para cada uno.Tambin pueden sermaestros o esclavos. El dispositivo maestro inicia la transferenciade datos y adems genera la seal de reloj, pero no es necesario que el maestro seasiempre el mismo dispositivo, esta caracterstica se la puede ir pasando a losdispositivos que tengan esa capacidad.

Figura 34: Memorias conectadas en Secuencia

Para poder diferenciar las memorias basta con cambiar la configuracin, como se ve enla figura 34 (memoria de lado derecho), el pin A0 se ha conectado a Vcc, mientras queen la memoria de lado izquierdo el pin se encuentra conectado a GND. Con esto ya se

puede utilizar cualquiera de estas dos memorias sin que exista ningn error.

3.5 CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED

La Matriz de LED va tener un tamao de 16 x 24, es decir 16 filas por 24 columnas, loque da un total de 384 LED.

Figura 35: Circuito de los LED


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Como se puede ver en la figura 35, los LED se encuentran conectados a travs deCtodo Comn. Esta circuitera depende del diseo que se le quiera dar a la matriz deLED ya que tambin se le puede conectar mediantenodo Comn.


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Figura 36: Conexin de los 384 LED


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3.6 CIRCUITO PARA EL CONTROL DE FILAS DE LA MATRIZ DE LED

Para controlar las filas de la matriz de LED se utilizar el decodificador DM74LS154.Este dispositivo se caracteriza por tener 4 lneas de entrada y 16 lneas de salida, lo cualfacilita mucho el manejo de las filas de la matriz de LED.

.

Figura 37: Configuracin DM74LS154

Los pines G1 y G2 son los encargados de habilitar o deshabilitar las lneas de salida,como se puede observar en la figura 37, el pin G2 se encuentra conectado a Vcc (1

lgico o High) y G1 est conectado a GND (0 lgico o Low), con esta configuracin seasegura de que ninguna de las lneas de salida estn activadas, ya que puede suceder queexistan datos y puede dar una mala informacin en las lneas de salida. Si se coloca GI yG2 a GND (0 lgico o Low) se habilitar la lnea de salida que se ha activado.

Los pines ABCD se encargan de activar la lnea de salida deseada, tomando en cuentaque el pin A es el menos significativo y el pin D es el ms significativo.

Entradas SalidaG1 G2 D C B A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0


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0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 00 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 00 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1 x x x x 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Tabla 3: Cdigos para habilitar y activar las lneas de salidaDiseado por Santiago Ortiz

Cada lnea de salida del DM74LS154 va conectada a una resistencia de 10K y sta asu vez estar conectada a un TIP 127.

Figura 38: Circuito de Control de Filas

El TIP127 se lo puede describir como una conexin de dos transistores en cascada quegeneran hasta 5 Amperios y sirve para generar ms corriente para los LED.

Con la resistencia de 10K se controlar el TIP127, es decir, permite abrir o cerrar elflujo de corriente para que se active dicho dispositivo.

Los pines que van a ser utilizados del microcontrolador y que van a estar conectados al

DM74LS154 son PB7 = G2, PB6 = D, PB5 = C, PB = B, PB4 = A


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Figura 39: Circuito Completo para el Control de las Filas de la Matriz de LED

Lneas a ser utilizadas en el

Microcontrolador Pic18F4550

Decodificador

DM74LS154


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3.7 CIRCUITO PARA EL CONTROL DE COLUMNAS DE LA MATRIZ DELED.

El control de las columnas de la matriz de LED es un poco ms complejo, ya que sedebe controlar 24 columnas. Para esto se utiliza el circuito TPIC6B595, ya que estedispositivo posee una caracterstica muy interesante que se las describe ms adelante,con la cual se va a poder controlar las 24 columnas.

Figura 40: Configuracin TPIC6B595

El pin SERIN es el encargado de recibir los datos, y con el pin RCLK que es el quepermite que los datos pasen a travs de un pulso de reloj, los cuales se van a irubicando en los pines D0 a D7, Por ejemplo, si se enva 1L al pin SERIN y se da un

pulso de reloj con RCLK, el dato ser almacenado en D0, si se da otro pulso de reloj eldato que se encuentra en D0 pasar a D1 y D0 almacenar el otro dato enviado, y assucesivamente hasta completar los 8 pines de datos que puede almacenar.

El pin SRCLR sirve para poder borrar los datos, deber estar siempre en 1 lgico paraque funcione normalmente y se pueda almacenar los datos, ya que si se pone en 0 lgico

borrar los datos que se encuentran almacenados en los pines D0 a D7.

El pin SRCLK es el que indica cuando los datos estn listos para ser enviados a travsde SEROUT.

Algo adicional para el TPIC6B595, es que debe ir conectado a un capacitor de 0.1F, elcual va a servir para eliminar el ruido que puede existir en el dispositivo. Para cadasalida de los pines de almacenamiento van a ir colocadas una resistencia de 100 para

poder controlar el exceso de corriente que puede tener las columnas.

.

U5


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57

Figura 41: Condensador de 0.1F

La caracterstica principal de este dispositivo es que se lo puede conectar en cascada, esdecir, se puede conectar el nmero de TPIC6B595 que se necesiten. Para este caso seutilizarn tres, como cada uno posee 8 lneas de salida, entonces colocndolos encascada se obtiene un total de 24 lneas de salida.

Para poder saber si la corriente que fluye hacia el TPIC6B595 no es muy fuerte serealiza los siguientes clculos.

La corriente obtenida mediante las formulas anteriormente mencionadas es perfecta parael correcto funcionamiento del TPIC6B595 ya que este dispositivo resiste hasta 150mA.

Los 3 pines principales del TPIC6B595 para el control del registro de desplazamientoson:

SRCLR._Sirve para resetear (borrar) las salidas del dispositivo. SRCLK._Sirve para desplazar los datos a travs de un pulso de reloj.

FORMULA PRINCIPAL

V = VR + VD

CLCULO VOLTAJE

DE LA RESISTENCIA

VR = V VD

VR = 5 1.8

VR = 3.2

CLCULO DE LA

CORRIENTE

VR = I * R

I = VR / R

I = 3.2 / 100

I = 32mA

100

5 v

GND

I1.8 v

V Voltaje

VR Voltaje resistencia

VD Voltaje diodo

I Corriente


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RCLK._ Su funcionamiento es como de un latch, que sirve para mostrar ovisualizar los datos.

Figura 42: Conexin en Cascada TPIC6B595

En la figura 42 se puede observar cmo van a ir conectados en cascada los TPIC6B595,la configuracin antes mencionada no cambia para nada, va a seguir siendo lo mismo,solo el pin SEROUT del primer TPIC6B595 va a conectarse al SERIN del otroTPIC6B595 y as sucesivamente hasta que todos estn conectados.

U5

U6

U7


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59

3.8 CIRCUITO DE LA FUENTE DE LA MATRIZ DE LED

Los LED utilizados en el diseo de este prototipo pueden resisten hasta 12V, pero no serecomienda utilizarlos con esta cantidad de voltaje ya que se pueden quemar, por loque basta si se lo hace funcionar con 5V.

Figura 43: Fuente de Voltaje

La fuente que se puede visualizar en la figura 42 genera 12 voltios y 2 Amperios, peroconsta con un regulador de voltaje a 5 voltios. El motivo por el que se utiliza estafuente, es porque, en el caso que se quiera mostrar que los LED pueden funcionar a 12voltios con esta fuente se puede mostrarlo sin ningn problema.

3.9 COMPLEMENTOS ADICIONALES DE LA MATRIZ DE LED

Para proteger la matriz de LED y darle una presentacin ms agradable, se construyuna caja de madera con la parte frontal cubierta por vidrio en la que se coloc la matriz.Esta caja de madera va a tener las siguientes caractersticas:

El tamao de la caja ser de 40cm de largo (ancho) y 22cm de alto.

3 pulsadores

Un LED multicolor

Un LED normal de color rojo


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60

Un puerto USB para la comunicacin entre la PC y la Matriz de LED

Un interruptor (switch) para encender o apagar la matriz

Figura 44: Vista frontal de la caja de madera

Figura 45: Vista posterior de la caja de madera


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Figura 46: Vista lateral de caja de madera

Como se muestra en la figura 46, los componentes anteriormente mencionados se los hacolocado a un extremo de la caja de madera, la ubicacin de los componentes dependeya del gusto de cada persona.

Cada uno de estos componentes debe tener sus respectivos cables para conectarlos alcircuito de la matriz de LED tal y como se muestra en la figura 47.

Figura 47: Vista interna de la caja de madera

Pulsadores

LEDmulticolor

Puerto paraconectar elcable USB

LED normalde color ro o

Switch deencendido o

apagado


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ICM Cristal de cuarzo 20MHz

REGULADOR DE VOLTAJE 7805

CIRCUITO COMPLETO DE LA MATRIZ DE LED (Parte 1)


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CIRCUITO COMPLETO DE LA MATRIZ DE LED (Parte 2)


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CUADRO DE ELEMENTOS DEL CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED(Parte 1)

CUADRO DE ELEMENTOS DEL CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED(Parte 2)

SIMBOLO ELEMENTO

JP1.JP25 HeadersQ1.Q16 Tip127

D1,D2 LED 1.8vS2,S3,S4,S5 Pulsadores

U2 DM74LS154C5 Capacitor 47F/25vD3 LED multicolor 1.8v

R23,R24 Resistencia 2k/ 1/4wC3,C4 Condensador 22F/50v

R1.R16 Resistencia 10k/ 1/4wR25,R26 Resistencia 470/ 1/4wR22 Resistencia 2.2k/ 1/4w

R17...R21 Resistencia 3.9k/ 1/4wC6,C7 Condensador 0.1F/100v

IC1 Regulador de Voltaje 7805Y1 ICM Cristal de Cuarzo 20MhzU1 Microcontrolador PIC18F4550

U3,U4 MICROCHIP Memoria 24LC512

C2 Capacitor Electroltico 10F/25vC1 Capacitor Electroltico 1000F/25v

SIMBOLO ELEMENTOJP1JP36 HeadersU5,U6,U7 TPIC6B595

R1.R24 Resistencia 100/ 1/4wC1,C2,C3 Condensador 0.1F/100vD1D384 LED de alto brillo color azul 1.8v


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ESQUEMA DE IMPRESIN DEL CIRCUITO MATRIZ DE LED


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66


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67


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ESQUEMA DE UBICACIN FSICA DE LOS COMPONENTES


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69


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PLACA FINAL DEL CIRCUITO DE LA MATRIZ DE LED

Figura 48: Vista posterior de la placa del circuito de la matriz de LED

Figura 49: Vista frontal de la placa del circuito de la matriz de LED


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71

PROCESO FINAL DE VISUALIZACIN DEL PROTOTIPO DE MATRIZ DELED PUBLICITARIA

Conectamos el cable USB a lacomputadora

Conectamos el cable USB a laMatriz de LED

El mensaje es almacenado en elmicrocontrolador

El mensaje es desplegado en laMatriz de LED

El mensaje es enviado desde el

computador hacia la Matriz deLED


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72

3.10 SOFTWARE DESARROLLADO PARA LA UTILIZACIN DELPROTOTIPO DE LA MATRZ DE LED

3.10.1 NECESIDADES DEL PROTOTIPO EN SOFTWARE ALMICROCONTROLADOR

Inicializacin de las variables necesarias para la representacin de los pines decada dispositivo de la matriz de LED.

Instrucciones para desplegar los mensajes y animaciones de acuerdo a lascaractersticas dadas (velocidad, tamao, repeticiones).

Instrucciones para la comunicacin USB entre la PC y la matriz de LED.

Instrucciones para el envo de mensajes desde la PC a la matriz de LED.

3.10.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE INICIALIZACIN DE VARIABLES PARAEL CONTROL DEL MICROCONTROLADOR.

INICIO

DEFINICIN

INTERRUPCIN

TIMER 0

CARGAR DATOS

EN MEMORIA

EEPROM

DEFINIR

VARIABLES

USB

BUFFER

DEFINIR

VARIABLES

PARA

74LS154

1


73/147

73

1

DEFINIR

VARIABLES

PARA

TPIC6B595

DEFINIR

VARIABLES

PARA LA

MEMORIA

DEFINIR

VARIABLES

PARA EL

PIC18F4550

TRANSFORMAR

PINES ANALOGO

A DIGITAL

ANIMACIN

INICIAL LED

MULTICOLOR

ENCENDIDO DE

TODOS LOS LED

DE LA MATRIZ

APAGADO DE

TODOS LOS LED

DE LA MATRIZ

LECTURA DE LOS

DATOS

CARGADOS EN LA

MEMORIA

EEPROM

FIN


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74

1. Se inicia definiendo la interrupcin TIMER 0, la cual va permitir almicrocontrolador reconocer cuando exista una peticin de envo de mensaje por

parte de la PC a la matriz de LED. Esta interrupcin es una de las que posee elmicrocontrolador PIC18F4550.

2. Se cargan datos en la memoria EEPROM del microcontrolador, esto es paracuando se encienda por primera vez la matriz aparezca un mensaje de

bienvenida.

La memoria EEPROM es la encargada de almacenar el ltimo mensaje que hayasido enviado desde la PC a la matriz de LED con todas sus caractersticas, esdecir, velocidad, tamao de letra, animacin, mensaje o ambos (animacin ymensaje).

3. Las variables USB BUFFER nos va permitir la comunicacin USB entre la PC yla matriz de LED.

4. Definimos las variables para la utilizacin del decodificador 74LS154, los cualesvan a representar a los pines de ingreso de datos (Dato D, Dato C, Dato B, DatoA) desde el ms significativo al menos significativo y el pin de control Enb parahabilitar y deshabilitar el decodificador.

5. Para el TPIC6B595, tambin se utilizan variables que representen a los pinesSerIn, SrClr, SrClk, Rclk.

6. Para la utilizacin de las memorias se declaran 2 variables. CPIN va arepresentar al pin de seal de reloj y DPIN representa al pin de datos.

7. Declaramos variables para la identificacin de los prticos A, B, C, D, E delmicrocontrolador.

8. Necesariamente se debe transformar los prticos A y E del microcontrolador quese encuentran en binario a digital.

9. Se programar una animacin inicial con el LED multicolor, que pasa de colorrojo a verde con un retardo de 300ms por 5 veces y se quedar en color verde

para indicar que la matriz LED est correctamente encendida.

10.Despus se realizar un barrido de todos los LED, es decir, se encendern todoslos LED en un mismo instante para verificar que todos estn funcionandocorrectamente.

11.Luego se realizar otro barrido para apagar todos los LED.12.Por ltimo, se leer los datos cargados en la memoria EEPROM y presentados

en la matriz.


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3.10.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA PRINCIPAL DELMICROCONTROLADOR PIC18F4550

LEER DATOS DE LA

MEMORIA EEPROM

DESPLEGAR DATOS

EN LA MATRIZ DE

LED

CHEQUEAR

PULSADOR1

CAMBIAR TIPO Y

TAMAO DE LETRA

SI

NO

CHEQUEAR

PULSADOR

2

CAMBIAR

VELOCIDAD

SI

NO

CHEQUEAR

NUEVO

DATO

HABILITAR

INTERRUPCINSI

NO

RECIBIR DATOS DE

LA PC

TODO ESTA

BIEN

CARGAR DATOS

NUEVOS EN

MEMORIA EEPROM

PONER LED

MULTICOLOR EN

ROJO

PONER LED

MULTICOLOR EN

VERDE1

2

PONER LED

MULTICOLOR ENVERDE


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1. Al encender la matriz de LED lo pri

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