졸업작품 최종발표(LED CUBE 8X8X8)

발 표 일 자 : 2012 년 5 월 21일

담 당 교 수 : 남 상 현 교수님참 가 인 원 : 김 정 섭

위 성 규김 영 일

목 차설계목적작품소개작품구동 제어원리회로분석결과

목적

AVR 을 통한 디지털 신호의 생성과 C 언어를 통한 신호의 다양한 가공을 경험한다 .

생성된 신호를 직관적인 영역으로 해석 가능한 출력회로를 구성하여 둘의 상관관계를 알아본다 .

작품소개

LED512 개를 8X8X8 큐브 모양으로

배치하고 신호에 의해 이를 제어하여

그래픽효과를 얻는 작품

작품구동

LED 의 제어원리

1. LED 의 8 개의 + 극을 기둥모양으로 연결하여 . 총 64 그룹을 만든다

2. LED 의 64 개의 –극을 Z 평면을 1 그룹으로 하여 쇼트시키고 총 8 그룹을 생성한다 .

LED 의 제어원리

각 그룹을 큐브모양으로 쌓아 올린다 .

밑에 구멍을 뚫어 각 그룹을 제어선으로 연결한다 .

1 1 0 00 1 0 1

1

0

0

1

0

1

0

1

LED 의 제어원리

가장 최소한의 입력선으로 LED512 개를 개별적으로 컨트롤하기 위함

LED 의 제어원리

신호생성 / 해석법

직교좌표계에서 X 축을 담당하는 PORT A (3BIT) Y 축을 담당하는 PORT B (8BIT) Z 축을 담당하는 PORT C (8BIT) 신호를 출력한다

PORT A(3BIT)

PORT B(8BIT)

PORT C(8BIT)

LAYER 디코더EN 단자

디코더입력단자

신호생성 / 해석법예를들어 000, 00000001, 00000010 의 신호는

PORT A 에서 000 신호는 디코더들의 1 번핀이 ON 이 되므로 X=0 평면에 LED 에 신호 입력

PORT B 에서 00000001 1 번 디코더만 ON 이 되므로 Y=0 평면의 LED 에 신호입력

PORT C 에서 00000010 신호를 발생 시켰다면 Z = 1 평면의 LED 에 전위차를 생성

즉 신호영역을 모두 만족하는 (0,0,1) 에 해당하는 LED 에만 불이들어오게 된다 .

PORT B ,PORTC 의 신호는 십진수로 해석될수 없으므로 배열 함수를 이용하여 십진수의 영역으로 바꿔준다 .

00

00

0

0

0

1

0

0

00

0

00

0

1

1

1

NOT1

1

1

1

1

000_00000001_00001000

신호생성 / 해석법

8 개의 디코더가 ATMEGA 의 신호를 받아 직교좌표의 X,Y 축을담당

PORT C 의 신호는 Z 축을 제어하여 LED 양단의 전위차를 컨트롤

디코더

디코더

디코더

TD62783

ULN2803

제어회로분석

PORT A

PORT B

PORT C

5V 레귤레이터

ATMEGA

128

LED 사망 방지용 저항

디코더의 출력은 복수로써 존재할수 없기에 빠른 스위칭 (ms 단위 ) 으로 복수의출력처럼 보이는 착시현상을 이용하여 평면을 만든다 .

TD62783 은 ATMEGA 의 5V 신호를 12V 레벨로 업 시켜주는 역할

PORT A

PORT B

제어회로분석

TD61783 과 마찬가지로 5V 의 신호를 12V 레벨로 업시키는 역할

TD61783 과 다른점은 안에 NOT 게이트가 내장되어있다 .

그러므로 PORT A 와 C 가 HI 가 뜨면 LED 의 양단에 전위차가 생기는셈 ( 제어의 편의를 위함 )

PORT C

PORT C 의 입력을 받아 LED 의 캐소드에 연결되어 Z 축을 제어한다 .

ULN2803

제어회로분석

작 품 결 론ATMEGA 와 AVRstudio 를 이용한 신호생성 과 신호처리 회로를 구현해보면서 회로구성을 통하여 신호를 직관적인 결과물로 출력하는 과정을 이해할수있었다 .

학부시절에는 C 언어를 배우며 덧셈 , 뺄셈으로 과연 전자제품이 되는가 ? 라는 의문이 있었지만 코딩과정을 진행하며 덧셈 , 뺄셈 , 반복문 , 조건연산 등 으로 기계가 돌아가는걸 확인할수 있었다 .

그외에 칩의 오작동을 방지하기 위한 커패시터 디커플링 결합 , 신호를 전력레벨로 업시키는 소자의 사용 , 레귤레이터소자 , 배선 패턴 , 전선처리 등 힘들었지만 많은 지식을 쌓을 수 있었던 설계경험이였다 .

감사합니다 .