Informe Matriz De Leds Original
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
INGENIERIA ELECTRONICA
INDICE GENERAL: CAPÍTULOS: 1. ANALISIS DE LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER. 1.1.
Problema a resolver
1.2.
Objetivo principal
1.3.
Objetivos secundarios.
1.4.
Justificación
1.5.
Alcance y limitaciones
1.6.
Solución del problema.
2. MARCO TEÓRICO
3. DISEÑO DEL INDICADOR DE MENSAJES
3.1.
Diagrama de bloques.
3.2.
Desarrollo de la etapa 1
3.3.
Desarrollo de la etapa 2
3.4.
Desarrollo de la etapa 3
3.5.
Desarrollo de la etapa 4
3.6.
Desarrollo de la etapa 5
4. CODIGO UTILIZADO
5. ANÁLISIS DE COSTOS 1 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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6. ANEXOS 6.1.
ESQUEMATICOS
6.2.
FOTOS DE CONSTRRUCCION DEL EQUIPO
6.3.
HOJAS DE COMPONENTES
7. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
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CAPITULO 1
PROBLEMA A RESOLVER Diseñar y construir un indicador de mensajes mediante diodos led’s de alta luminosidad de 18 filas por 18 columnas, en el que se debe observar lo siguiente Aparecer el nombre y apellido de cada integrante del grupo durante 5 segundos
uno a continuación de otro Aparecen los nombres de los integrantes moviéndose de izquierda a derecha Aparecen los nombres de los integrantes moviéndose de derecha a izquierda Aparece una figura navideña (camello, árbol, papa noel) moviéndose Todas estas indicaciones graficas aparecen una a continuación de otra OBJETIVO GENERAL Construir y diseñar un letrero mensajero constituido a base de led`s de alta luminosidad, para así poner en practica los conocimientos aprendidos y ver las aplicaciones de todas sus funcionalidades de dicho proyecto.
OBJETIVOS ESPECIFICOS Observar la constitución de los led`s de alta luminosidad. 3 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Analizar el como se va a realizar las conexiones respectivas para que el proyecto se llegue a desarrollar.
Controlar el desplazamiento de los caracteres que se van a mostrar en el mensajero. Diseñar un circuito que este a acorde de los requerimientos que se solicita. JUSTIFICACION El proyecto ha realizarse sirve para poder darnos cuenta de cómo se puede crear un mensajero de led`s y en donde se puede aplicar o de que forma podría introducirse en el mercado para así beneficiar a los distintos sectores de la comunidad como es el caso de los bancos, tiendas comerciales, bares y restaurantes, escuelas, comunicación a los empleados, señalamiento de seguridad, Automatización industrial, hospitales, avisos publicitarios, vidriarías, teatros y cines, mostradores de ayuda, transporte, lotería, indicador de direcciones etc.
ALCANCES Y LIMITACIONES En este proyecto se pretenden identificar los servicios que el mensajero luminoso puede prestar a la comunidad, así como de sus recursos tecnológicos que en el se refiere para la creación.
ALCANCES El letrero luminoso puede mostrar nuestros nombres de una manera animada como es de forma de izquierda a derecha y viceversa. Este letrero se puede ver con facilidad desde una distancia prudente de 10 metros por cuanto consta de los led`s de alta luminosidad. Un alcance de este proyecto es que su estética quede de una forma que llame la atención para así poder vender.
LIMITACIONES: El problema que se puede presentar posiblemente es que en este letrero mensajero no se pueden presentar animaciones como son imágenes.
Por el tamaño de este letrero no se podrían presentar videos ni el auto respectivo. Otra dificultad que se puede presentar es que el mensajero programado no se puede programar continuamente.
SOLUCION DEL PROBLEMA Para la posible solución de nuestro problema se podría indicar que se ha utilizado led`s de alta luminosidad para que tenga una buena visibilidad también el mensajero consta de un microcontrolador que es el que controla todas los caracteres que van a salir en el mensajero como es la forma de izquierda a derecha y de derecha a izquierda de cómo puede quedar estático, este letrero debe constar de una presentación optima para poderlo vender. LETRERO DE LED`S
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FIG:1 http://www.todoleds.com/articulo-letrero-luminoso-con -diodos-leds.thm
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CAPITULO 2
MARCO TEORICO En este capitulo procederemos a hablar acerca de todo el aspecto teórico en el que hemos tomado en cuenta para realizar nuestro proyecto y revisar las características que cada una de estas partes conlleva. En estos diferentes aspectos consta de las partes que hemos investigado para proseguir adelante en el proyecto es decir seguir un cierto numero de pasos que nos serán de gran utilidad. En los pasos a seguir tenemos el encendido de un led y respectivamente el funcionamiento de la matriz de a base de led’s, el multiplexado, su utilidad, el brillo de un led, etc.
ENCENDIDO DE UN LED Este punto se va a saber como es el encendido de un led mediante un microcontrolador su conexión para encender seria la siguiente: Conectamos el ánodo del led al PIC, El cátodo a una resistencia y el extremo de este a Vcc.
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Cuando en el funcionamiento del pin en el microcontrolador está en “1”, el LED se prende. Esta seria una forma de conectar el led pero en nuestro caso no nos funcionaria debido a que al momento de construir el mensajero este esquema no sirve, ya que al utilizar cierta cantidad de led’s necesitaríamos tener un microcontrolador que tenga como mínimo ese número de pines de salida, lamentablemente este coexiste en el mercado.
EL HARDWARE El hardware esencialmente consta de una matriz de led’s queriéndose similar a la de una pantalla, esta conformada con led’s de un mismo color en este caso de el rojo pero no obstante se podría utilizar diferentes colores o incluso aprovechando la ventaja del los LEDs RGB, que pueden mostrar de diferente color.
TECNICA DEL MULTIPLEXADO Esta técnica permite utilizar unos pocos pines de entrada y salida del microcontrolador desarrollando esta técnica se podría manejar una serie de circuitos integrados que gobiernen al led y así hacerlo funcionar. Una de las formas que existe en esta técnica nos podríamos referir al registro de desplazamiento Y así es como vamos a realizar nuestro proyecto, un registro de desplazamiento funciona de la misma manera en que funciona una fila de larga espera. Por un extremo los van ingresando, y por el otro los que van saliendo. En un registro de desplazamiento, tenemos “0” y “1”lo bueno de esta técnica es que utilizamos muy pocos pines del microcontrolador como son tres los mismos que se van a encargar de realizar diferentes casos el primero de ellos lo llamaremos “DATA” es el encargado de identificar si introduciremos ya sea “0” o un “1”. En el segundo es el “CLOCK” seria el que seleccione y confirme que dato mismo se va a ingresar. Y el tercero aunque no indispensable el reset que es el encargado de limpiar la fila con ceros en todas las salidas.
FIG 1 http:://Funcionamiento de una matriz de LEDs - Ucontrol.htm
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CIRCUITO CONTROLADOR Esta parte seria la parte fundamental al momento de realizar el mensajero y estará encargado de cómo se va a prender el led mediante órdenes enviadas a las columnas y filas mediante el registro de desplazamiento. Como en el mensajero vamos a tener las filas que son 18 en algún momento desearemos que todos los led’s estén prendidos como una precaución y también seria una obligación no conectar directamente a los pines de salida del microcontrolador porque la corriente seria muy alta y podría afectar seriamente al pic una forma de que no pase esto es la conexión de un transistor capaz de soportar este pesote corriente.
Fig 2 http:://Funcionamiento de una matriz de LEDs - Ucontrol.htm
EL SOFTWARE El mensajero deberá contar con una programación para el microcontrolador para que este le gobierne y poner lo que se desea que salga en el mensajero puede ser de tipo BASIC (del PIC simulator ) para que cada uno lo adecue a su proyecto. Como primer paso para proceder a la programación es “barrido” del mensajero debe hacerse por filas. Es decir, mostraremos el contenido de la primera fila, esperamos un tiempo determinado (unos pocos milisegundos), mostramos el de la segunda fila, esperamos nuevamente, y así hasta llegar a la última fila. El motivo de no emplear las columnas para realizar el barrido es que como son más numerosas, el tiempo total que se necesita para “escribir” por filas es mucho menor que el necesario para escribir por columnas, y en la práctica eso significa que el brillo de nuestro cartel será mucho mayor si lo hacemos por filas, ya que cada LED permanecerá encendido 1/5 del tiempo. Si lo hiciésemos por columnas, cada LED estaría (en este ejemplo) encendido solo 1/50 del tiempo, por lo que su brillo seria unas 10 veces menor.
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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN. Para el diseño del letrero de leds se necesito tener en cuenta ciertos aspectos importantes de funcionamiento; como por ejemplo la gran cantidad de leds que se va a manejar, que por ende conlleva a 2 nuevos problemas; uno de ellos es tener la suficiente corriente para el proceso de encendido de los leds y otro es la gran cantidad de salidas para el control de las 18 columnas. En este capítulo se busca explicar la forma en que se resolvieron estos problemas y para tener una idea general de cómo se construyo el proyecto se indicara el diagrama de bloques a continuación.
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CAPITULO 3 DISEÑO DEL INDICADOR DE MENSAJES DIAGRAMA DE BLOQUES. En el siguiente grafico se muestra la estructura general del circuito:
Fuente de alimentación.
Etapa de control. (Micro controlador)
Etapa de barrido. (Demultiplexor es)
Etapa de potencia. (Transistores)
Matriz de Led’s.
Explicación de Etapas.
ETAPA 1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN. La fuente fue diseñada teniendo en cuenta que alimentaria dos etapas importantes, una de ellas es la parte de control que consta del micro controlador ATMEGA164 y de los de-multiplexores y la otra etapa de potencia que consta de los transistores que accionarán la pantalla de led’s o matriz de led’s. 10 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Para la fuente de voltaje se ha colocado un regulador de 15V a 24 V, 1A que sería suficientemente eficaz para entregar la corriente necesaria, tanto para la etapa de potencia y a la etapa de control. Se tomo en cuenta que sería adecuado colocar un regulador de voltaje 7805 para las etapas principales que son la etapa de control y la etapa de potencia.
ETAPA 2 DE CONTROL. La etapa de control consta principalmente de un micro controlador que realiza el direccionamiento de información hacia las filas y columnas, de la matriz de led’s. Para el control de las columnas, el micro controlador es auxiliado por los demultiplexores, que recibirán las instrucciones provenientes del micro controlador y así activarán una columna a la vez, de esa forma se realizara el barrido de las columnas mientras que otro puerto del micro controlador realizara el control de las 18 filas.
ETAPA 3 DE BARRIDO. La etapa de barrido consta de 1 de multiplexor Mitsubishi; este permite el control de 16 salidas las cuales serán el control de 18 columnas de la matriz de led’s.
ETAPA 4 DE POTENCIA. Esta etapa consta principalmente de 18 transistores 2N2907 para la conmutación de las 18 columnas y 36 transistores 2N3004 para la conmutación de las 18 columnas. Los transistores se encuentran en una configuración de conmutación, que serán los encargados de conectar de desconectar cada uno de los led’s de la matriz. Al realizar el barrido de las columnas se necesita enviar una señal de OL de los demultiplexor hacia la base de los transistores 2N2907 para que estos se encagen de conmutar los leds hacia una señal de 5volt. Para activar la parte negativa de los leds de la matriz se colocaron los transistores 2N3904 que se activaran por medio del micro controlador que tendrá que enviar una señal de 1L hacia los transistores de manera que estos conmuten hacia el negativo de los led’s de la matriz.
ETAPA 5 MATRIZ DE LEDS. La matriz de led’s es un circuito donde todos los negativos provenientes de los led’s son conectados entre sí para formar una fila y los positivos sobrantes serán las columnas de la matriz. Para entender de mejor manera se mostrara en la siguiente figura.
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En si la matriz de leds será una pequeña pantalla que lograra mostrar los mensajes o información que se programe en el micro controlador.
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CAPITULO 4
CODIGO UTILIZADO $crystal = 8000000 Dim Mm As Byte Dim Cc As Byte Dim F As Byte Dim A As Word Dim B As Byte Dim C As Byte Dim T As Word Dim J As Word Dim R As Word Dim X As Byte Dim Y As Byte Dim M As Word Ddra = &B11111111 Porta = &B00000000 13 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
$regfile = "m164Pdef.dat" Ddrb = &B11111111 Portb = &B00000000 Ddrc = &B11111111 Portc = &B00000000 Ddrd = &B11111111 Portd = &B00000000 Inicio: Portb = 0 X=0 M = 1100 J=0 Do Do
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Incr R If J > 1000 Then Mm = 10 Else Mm = 1 End If If R = Mm Then R=0 If X = 0 Then Incr J If X = 1 Then Decr J End If For A = 1 To 15 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Portb = A Waitms 1 Waitus 500 Next A Portb = 0 A = 16 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else 14 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Set Portd.2 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.2 A = 17 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Set Portd.3 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.3 A = 18 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6
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Else Set Portd.6 End If Set Portd.4 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.4 Loop Until J = M If X = 0 Then X=1 M=0 Else X=0 M = 1100 End If Loop End 'end program Dddd: If Cc.0 = 0 Then Reset F.7 If Cc.1 = 0 Then Reset F.6 If Cc.2 = 0 Then Reset F.5 If Cc.3 = 0 Then Reset F.4 If Cc.4 = 0 Then Reset F.3 If Cc.5 = 0 Then Reset F.2 If Cc.6 = 0 Then Reset F.1 If Cc.7 = 0 Then Reset F.0 If Cc.0 = 1 Then Set F.7 If Cc.1 = 1 Then Set F.6 If Cc.2 = 1 Then Set F.5 If Cc.3 = 1 Then Set F.4 If Cc.4 = 1 Then Set F.3 If Cc.5 = 1 Then Set F.2 If Cc.6 = 1 Then Set F.1 If Cc.7 = 1 Then Set F.0
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Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'G1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B10000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B11111111
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Data &B00000000 Data &B00000000
Tabla1:
Data 'E1 Data &B11111111 Data &B11111111
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Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'R1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B10000000 Data &B11000000 Data &B11100000 Data &B01110000 Data &B00111000 Data &B00011111 Data &B00001111 Data &B00000111
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Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'A1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B11000000 Data &B11000000
Data 'R1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B10000000 Data &B11000000 Data &B11100000 Data &B01110000 Data &B00111000 Data &B00011111 Data &B00001111 Data &B00000111
Data 'D1 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111
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Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00001110 Data &B11011100
Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'O1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B11111111 Data &B11111110
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Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 Data ' Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000
Data 'C1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00001110 Data &B00011100
Data 'O1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111
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Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'R1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B10000000 Data &B11000000 Data &B11100000 Data &B01110000 Data &B00111000 Data &B00011111 Data &B00001111 Data &B00000111
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Data 'E1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B11000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00001111 Data &B00011111
Data 'Z1 ' Data &B00000111 Data &B00001111 Data &B00011111 Data &B00111111 Data &B01111111 Data &B11111111 Data &B11110111 Data &B11100111 Data &B11000111 Data &B10000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111
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INGENIERIA ELECTRONICA
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Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000110 Data &B00100001 Data &B00001001 Data &B00100001 Data &B00000110 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00001110
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
Data &B00011100 Data &B00111000 Data &B11100000 Data &B10000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00111111 Data &B01001000 Data &B01001000 Data &B00111111 Data &B00000000 Data &B01111100 Data &B00000010 Data &B00000001 Data &B01111110 Data &B00000000 Data &B01000001 Data &B01111111 Data &B01000001 Data &B00000000 Data &B01111110 Data &B01000001 Data &B00101110 Data &B00000000 Data &B11111110 Data &B00000010 Data &B00000010 Data &B00000010 Data &B11111100 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000
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INGENIERIA ELECTRONICA
Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B10000000 Data &B01000000 Data &B00100000 Data &B00011111 Data &B00000010 Data &B00000100 Data &B10001000 Data &B01001000 Data &B00101000 Data &B00010000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 '******************************* ******************************** ****
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INGENIERIA ELECTRONICA
CAPITULO 5
ANÁLISIS DE COSTOS En este capitulo se analiza los costos, donde identificaremos los recursos necesarios para llevar a cabo el proyecto. Entre otros factores, analiza el costo del proyecto, se vera reflejado en los siguientes términos donde se especificara el equipo, los materiales, la mano de obra, diseño esto nos da como resultado el costo total de proyecto.
Costos de elementos Lista de materiales y precios
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Cantidad
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Materiales
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valor unitario
valor total
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1
atmega 164
6,46
6,46
324
Led`s de alta Luminosidad
0.16
51.84
18
Transistores (2907)
0.25
4.50
0,10
3.60
36
Transistores
(3904)
79
Resistencias
0.02
1.58
1
Demux (Mitsubishi)
2,50
2.50
1
Reguladores (7805)
0.52
0.52
3
Capacitor electrolíticos
0.30
0.90
3
Capacitor cerámicos
0.10
0,30
1
bornera
0,30
0,30
5
sócalo
0,40
2.00
1
rollo de estaño
4,5
4,5
1
crema de soldar
2,5
2,5
1
litro de tiñer
1,25
1,25
1
caja de proyecto
15
15
varios
10 TOTAL
107.75
COSTO DE MANO DE OBRA En el desarrollo de la construcción del proyecto, se ha tonado en cuenta las diferentes actividades para terminar el proceso en cual determinamos un valor de mano de obra es de $20 dólares americanos.
COSTO DE IMPRESIÓN DE LA PLACA El diseño de las pistas implica mucho más tiempo de desarrollo por lo que el valor es un poco más alto pues la placa fue hecha en fibra de vidrio, metalizada y a doble lado, el valor de la impresión es de $100 dólares americanos
COSTO DE EQUIPO TERMINADO El valor del proyecto terminado es la suma de los materiales, mano de obra e impresión de pistas, software que se empleara el AVR
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materiales mano de obra
107,75 20.00
placa
100.00
TOTAL
227.75
El valor aproximado del producto terminado es de $227.75 dólares americanos.
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ANEXOS
DISEÑO DE LA PLACA
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ESQUEMATICOS
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FOTOS DE CONSTRUCCION DEL EQUIPO
Demux y micro procesador
placa terminada con led´s
La caja terminada
HOJAS DE COMPONENTES ATmega164P/324P/644P 35 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Diagrama de bloques
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Multiplexor
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Como en el mensajero vamos a tener las filas que son 18 en algún momento desearemos que todos los led’s estén prendidos como una precaución y también sería una obligación no conectar directamente a los pines de salida del micro controlador porque la corriente sería muy alta y podría afectar seriamente al pic una forma de que no pase esto es la conexión de un transistor capaz de soportar este pesote corriente. Este mensajero puede ser utilizado para varias aplicaciones, como son anuncios publicitarios, indicación de transito, indicación de mensajes, etc. Es muy importante tomar en cuenta la polaridad de los elementos al soldarlos ya que si no se considera esta recomendación se pude causar un daño en la placa. Para que los led´s tengan un correcto funcionamiento, se debe tomar en cuenta que puede ser un problema de la placa, y la suelda, para eso se utiliza el tiñer con el cual se limpia la placa. Se debe fijar bien en la polarización del regulador, y también se llego a la conclusión que con 24 voltios se mejora el brillo de los led´s.
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INDICE GENERAL: CAPÍTULOS: 1. ANALISIS DE LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER. 1.1.
Problema a resolver
1.2.
Objetivo principal
1.3.
Objetivos secundarios.
1.4.
Justificación
1.5.
Alcance y limitaciones
1.6.
Solución del problema.
2. MARCO TEÓRICO
3. DISEÑO DEL INDICADOR DE MENSAJES
3.1.
Diagrama de bloques.
3.2.
Desarrollo de la etapa 1
3.3.
Desarrollo de la etapa 2
3.4.
Desarrollo de la etapa 3
3.5.
Desarrollo de la etapa 4
3.6.
Desarrollo de la etapa 5
4. CODIGO UTILIZADO
5. ANÁLISIS DE COSTOS 1 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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6. ANEXOS 6.1.
ESQUEMATICOS
6.2.
FOTOS DE CONSTRRUCCION DEL EQUIPO
6.3.
HOJAS DE COMPONENTES
7. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
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CAPITULO 1
PROBLEMA A RESOLVER Diseñar y construir un indicador de mensajes mediante diodos led’s de alta luminosidad de 18 filas por 18 columnas, en el que se debe observar lo siguiente Aparecer el nombre y apellido de cada integrante del grupo durante 5 segundos
uno a continuación de otro Aparecen los nombres de los integrantes moviéndose de izquierda a derecha Aparecen los nombres de los integrantes moviéndose de derecha a izquierda Aparece una figura navideña (camello, árbol, papa noel) moviéndose Todas estas indicaciones graficas aparecen una a continuación de otra OBJETIVO GENERAL Construir y diseñar un letrero mensajero constituido a base de led`s de alta luminosidad, para así poner en practica los conocimientos aprendidos y ver las aplicaciones de todas sus funcionalidades de dicho proyecto.
OBJETIVOS ESPECIFICOS Observar la constitución de los led`s de alta luminosidad. 3 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Analizar el como se va a realizar las conexiones respectivas para que el proyecto se llegue a desarrollar.
Controlar el desplazamiento de los caracteres que se van a mostrar en el mensajero. Diseñar un circuito que este a acorde de los requerimientos que se solicita. JUSTIFICACION El proyecto ha realizarse sirve para poder darnos cuenta de cómo se puede crear un mensajero de led`s y en donde se puede aplicar o de que forma podría introducirse en el mercado para así beneficiar a los distintos sectores de la comunidad como es el caso de los bancos, tiendas comerciales, bares y restaurantes, escuelas, comunicación a los empleados, señalamiento de seguridad, Automatización industrial, hospitales, avisos publicitarios, vidriarías, teatros y cines, mostradores de ayuda, transporte, lotería, indicador de direcciones etc.
ALCANCES Y LIMITACIONES En este proyecto se pretenden identificar los servicios que el mensajero luminoso puede prestar a la comunidad, así como de sus recursos tecnológicos que en el se refiere para la creación.
ALCANCES El letrero luminoso puede mostrar nuestros nombres de una manera animada como es de forma de izquierda a derecha y viceversa. Este letrero se puede ver con facilidad desde una distancia prudente de 10 metros por cuanto consta de los led`s de alta luminosidad. Un alcance de este proyecto es que su estética quede de una forma que llame la atención para así poder vender.
LIMITACIONES: El problema que se puede presentar posiblemente es que en este letrero mensajero no se pueden presentar animaciones como son imágenes.
Por el tamaño de este letrero no se podrían presentar videos ni el auto respectivo. Otra dificultad que se puede presentar es que el mensajero programado no se puede programar continuamente.
SOLUCION DEL PROBLEMA Para la posible solución de nuestro problema se podría indicar que se ha utilizado led`s de alta luminosidad para que tenga una buena visibilidad también el mensajero consta de un microcontrolador que es el que controla todas los caracteres que van a salir en el mensajero como es la forma de izquierda a derecha y de derecha a izquierda de cómo puede quedar estático, este letrero debe constar de una presentación optima para poderlo vender. LETRERO DE LED`S
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FIG:1 http://www.todoleds.com/articulo-letrero-luminoso-con -diodos-leds.thm
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CAPITULO 2
MARCO TEORICO En este capitulo procederemos a hablar acerca de todo el aspecto teórico en el que hemos tomado en cuenta para realizar nuestro proyecto y revisar las características que cada una de estas partes conlleva. En estos diferentes aspectos consta de las partes que hemos investigado para proseguir adelante en el proyecto es decir seguir un cierto numero de pasos que nos serán de gran utilidad. En los pasos a seguir tenemos el encendido de un led y respectivamente el funcionamiento de la matriz de a base de led’s, el multiplexado, su utilidad, el brillo de un led, etc.
ENCENDIDO DE UN LED Este punto se va a saber como es el encendido de un led mediante un microcontrolador su conexión para encender seria la siguiente: Conectamos el ánodo del led al PIC, El cátodo a una resistencia y el extremo de este a Vcc.
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Cuando en el funcionamiento del pin en el microcontrolador está en “1”, el LED se prende. Esta seria una forma de conectar el led pero en nuestro caso no nos funcionaria debido a que al momento de construir el mensajero este esquema no sirve, ya que al utilizar cierta cantidad de led’s necesitaríamos tener un microcontrolador que tenga como mínimo ese número de pines de salida, lamentablemente este coexiste en el mercado.
EL HARDWARE El hardware esencialmente consta de una matriz de led’s queriéndose similar a la de una pantalla, esta conformada con led’s de un mismo color en este caso de el rojo pero no obstante se podría utilizar diferentes colores o incluso aprovechando la ventaja del los LEDs RGB, que pueden mostrar de diferente color.
TECNICA DEL MULTIPLEXADO Esta técnica permite utilizar unos pocos pines de entrada y salida del microcontrolador desarrollando esta técnica se podría manejar una serie de circuitos integrados que gobiernen al led y así hacerlo funcionar. Una de las formas que existe en esta técnica nos podríamos referir al registro de desplazamiento Y así es como vamos a realizar nuestro proyecto, un registro de desplazamiento funciona de la misma manera en que funciona una fila de larga espera. Por un extremo los van ingresando, y por el otro los que van saliendo. En un registro de desplazamiento, tenemos “0” y “1”lo bueno de esta técnica es que utilizamos muy pocos pines del microcontrolador como son tres los mismos que se van a encargar de realizar diferentes casos el primero de ellos lo llamaremos “DATA” es el encargado de identificar si introduciremos ya sea “0” o un “1”. En el segundo es el “CLOCK” seria el que seleccione y confirme que dato mismo se va a ingresar. Y el tercero aunque no indispensable el reset que es el encargado de limpiar la fila con ceros en todas las salidas.
FIG 1 http:://Funcionamiento de una matriz de LEDs - Ucontrol.htm
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CIRCUITO CONTROLADOR Esta parte seria la parte fundamental al momento de realizar el mensajero y estará encargado de cómo se va a prender el led mediante órdenes enviadas a las columnas y filas mediante el registro de desplazamiento. Como en el mensajero vamos a tener las filas que son 18 en algún momento desearemos que todos los led’s estén prendidos como una precaución y también seria una obligación no conectar directamente a los pines de salida del microcontrolador porque la corriente seria muy alta y podría afectar seriamente al pic una forma de que no pase esto es la conexión de un transistor capaz de soportar este pesote corriente.
Fig 2 http:://Funcionamiento de una matriz de LEDs - Ucontrol.htm
EL SOFTWARE El mensajero deberá contar con una programación para el microcontrolador para que este le gobierne y poner lo que se desea que salga en el mensajero puede ser de tipo BASIC (del PIC simulator ) para que cada uno lo adecue a su proyecto. Como primer paso para proceder a la programación es “barrido” del mensajero debe hacerse por filas. Es decir, mostraremos el contenido de la primera fila, esperamos un tiempo determinado (unos pocos milisegundos), mostramos el de la segunda fila, esperamos nuevamente, y así hasta llegar a la última fila. El motivo de no emplear las columnas para realizar el barrido es que como son más numerosas, el tiempo total que se necesita para “escribir” por filas es mucho menor que el necesario para escribir por columnas, y en la práctica eso significa que el brillo de nuestro cartel será mucho mayor si lo hacemos por filas, ya que cada LED permanecerá encendido 1/5 del tiempo. Si lo hiciésemos por columnas, cada LED estaría (en este ejemplo) encendido solo 1/50 del tiempo, por lo que su brillo seria unas 10 veces menor.
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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN. Para el diseño del letrero de leds se necesito tener en cuenta ciertos aspectos importantes de funcionamiento; como por ejemplo la gran cantidad de leds que se va a manejar, que por ende conlleva a 2 nuevos problemas; uno de ellos es tener la suficiente corriente para el proceso de encendido de los leds y otro es la gran cantidad de salidas para el control de las 18 columnas. En este capítulo se busca explicar la forma en que se resolvieron estos problemas y para tener una idea general de cómo se construyo el proyecto se indicara el diagrama de bloques a continuación.
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CAPITULO 3 DISEÑO DEL INDICADOR DE MENSAJES DIAGRAMA DE BLOQUES. En el siguiente grafico se muestra la estructura general del circuito:
Fuente de alimentación.
Etapa de control. (Micro controlador)
Etapa de barrido. (Demultiplexor es)
Etapa de potencia. (Transistores)
Matriz de Led’s.
Explicación de Etapas.
ETAPA 1 FUENTE DE ALIMENTACIÓN. La fuente fue diseñada teniendo en cuenta que alimentaria dos etapas importantes, una de ellas es la parte de control que consta del micro controlador ATMEGA164 y de los de-multiplexores y la otra etapa de potencia que consta de los transistores que accionarán la pantalla de led’s o matriz de led’s. 10 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Para la fuente de voltaje se ha colocado un regulador de 15V a 24 V, 1A que sería suficientemente eficaz para entregar la corriente necesaria, tanto para la etapa de potencia y a la etapa de control. Se tomo en cuenta que sería adecuado colocar un regulador de voltaje 7805 para las etapas principales que son la etapa de control y la etapa de potencia.
ETAPA 2 DE CONTROL. La etapa de control consta principalmente de un micro controlador que realiza el direccionamiento de información hacia las filas y columnas, de la matriz de led’s. Para el control de las columnas, el micro controlador es auxiliado por los demultiplexores, que recibirán las instrucciones provenientes del micro controlador y así activarán una columna a la vez, de esa forma se realizara el barrido de las columnas mientras que otro puerto del micro controlador realizara el control de las 18 filas.
ETAPA 3 DE BARRIDO. La etapa de barrido consta de 1 de multiplexor Mitsubishi; este permite el control de 16 salidas las cuales serán el control de 18 columnas de la matriz de led’s.
ETAPA 4 DE POTENCIA. Esta etapa consta principalmente de 18 transistores 2N2907 para la conmutación de las 18 columnas y 36 transistores 2N3004 para la conmutación de las 18 columnas. Los transistores se encuentran en una configuración de conmutación, que serán los encargados de conectar de desconectar cada uno de los led’s de la matriz. Al realizar el barrido de las columnas se necesita enviar una señal de OL de los demultiplexor hacia la base de los transistores 2N2907 para que estos se encagen de conmutar los leds hacia una señal de 5volt. Para activar la parte negativa de los leds de la matriz se colocaron los transistores 2N3904 que se activaran por medio del micro controlador que tendrá que enviar una señal de 1L hacia los transistores de manera que estos conmuten hacia el negativo de los led’s de la matriz.
ETAPA 5 MATRIZ DE LEDS. La matriz de led’s es un circuito donde todos los negativos provenientes de los led’s son conectados entre sí para formar una fila y los positivos sobrantes serán las columnas de la matriz. Para entender de mejor manera se mostrara en la siguiente figura.
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En si la matriz de leds será una pequeña pantalla que lograra mostrar los mensajes o información que se programe en el micro controlador.
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CAPITULO 4
CODIGO UTILIZADO $crystal = 8000000 Dim Mm As Byte Dim Cc As Byte Dim F As Byte Dim A As Word Dim B As Byte Dim C As Byte Dim T As Word Dim J As Word Dim R As Word Dim X As Byte Dim Y As Byte Dim M As Word Ddra = &B11111111 Porta = &B00000000 13 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
$regfile = "m164Pdef.dat" Ddrb = &B11111111 Portb = &B00000000 Ddrc = &B11111111 Portc = &B00000000 Ddrd = &B11111111 Portd = &B00000000 Inicio: Portb = 0 X=0 M = 1100 J=0 Do Do
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Incr R If J > 1000 Then Mm = 10 Else Mm = 1 End If If R = Mm Then R=0 If X = 0 Then Incr J If X = 1 Then Decr J End If For A = 1 To 15 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Portb = A Waitms 1 Waitus 500 Next A Portb = 0 A = 16 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else 14 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Set Portd.2 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.2 A = 17 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6 Else Set Portd.6 End If Set Portd.3 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.3 A = 18 T=A+J Porta = Lookup(t , Tabla1) Cc = Lookup(t , Tabla2) Gosub Dddd Portc = F C = Lookup(t , Tabla3) If C.6 = 0 Then Reset Portd.7 Else Set Portd.7 End If If C.7 = 0 Then Reset Portd.6
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Else Set Portd.6 End If Set Portd.4 Waitms 1 Waitus 500 Reset Portd.4 Loop Until J = M If X = 0 Then X=1 M=0 Else X=0 M = 1100 End If Loop End 'end program Dddd: If Cc.0 = 0 Then Reset F.7 If Cc.1 = 0 Then Reset F.6 If Cc.2 = 0 Then Reset F.5 If Cc.3 = 0 Then Reset F.4 If Cc.4 = 0 Then Reset F.3 If Cc.5 = 0 Then Reset F.2 If Cc.6 = 0 Then Reset F.1 If Cc.7 = 0 Then Reset F.0 If Cc.0 = 1 Then Set F.7 If Cc.1 = 1 Then Set F.6 If Cc.2 = 1 Then Set F.5 If Cc.3 = 1 Then Set F.4 If Cc.4 = 1 Then Set F.3 If Cc.5 = 1 Then Set F.2 If Cc.6 = 1 Then Set F.1 If Cc.7 = 1 Then Set F.0
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Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'G1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B10000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B11111111
Return
Data &B00000000 Data &B00000000
Tabla1:
Data 'E1 Data &B11111111 Data &B11111111
15 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
&B11111110
&B11111111
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Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B10000111 Data &B11000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00000111 Data &B00001111 Data &B00011111
Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11000000 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 Data 'R1 Data &B11111111 Data &B11111111 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B00000000 Data &B10000000 Data &B11000000 Data &B11100000 Data &B01110000 Data &B00111000 Data &B00011111 Data &B00001111 Data &B00000111
&B11111111
&B11111111
16 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
&B11111111
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INGENIERIA ELECTRONICA
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17 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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24 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
INGENIERIA ELECTRONICA
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25 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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INGENIERIA ELECTRONICA
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&B00000000
&B00000000
Data &B00000000 Data &B00000000 26 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
&B11111111
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INGENIERIA ELECTRONICA
&B11111110
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&B00000000
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&B00000000
27 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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28 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
INGENIERIA ELECTRONICA
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
INGENIERIA ELECTRONICA
CAPITULO 5
ANÁLISIS DE COSTOS En este capitulo se analiza los costos, donde identificaremos los recursos necesarios para llevar a cabo el proyecto. Entre otros factores, analiza el costo del proyecto, se vera reflejado en los siguientes términos donde se especificara el equipo, los materiales, la mano de obra, diseño esto nos da como resultado el costo total de proyecto.
Costos de elementos Lista de materiales y precios
29 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Cantidad
INGENIERIA ELECTRONICA
Materiales
30 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
valor unitario
valor total
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
INGENIERIA ELECTRONICA
1
atmega 164
6,46
6,46
324
Led`s de alta Luminosidad
0.16
51.84
18
Transistores (2907)
0.25
4.50
0,10
3.60
36
Transistores
(3904)
79
Resistencias
0.02
1.58
1
Demux (Mitsubishi)
2,50
2.50
1
Reguladores (7805)
0.52
0.52
3
Capacitor electrolíticos
0.30
0.90
3
Capacitor cerámicos
0.10
0,30
1
bornera
0,30
0,30
5
sócalo
0,40
2.00
1
rollo de estaño
4,5
4,5
1
crema de soldar
2,5
2,5
1
litro de tiñer
1,25
1,25
1
caja de proyecto
15
15
varios
10 TOTAL
107.75
COSTO DE MANO DE OBRA En el desarrollo de la construcción del proyecto, se ha tonado en cuenta las diferentes actividades para terminar el proceso en cual determinamos un valor de mano de obra es de $20 dólares americanos.
COSTO DE IMPRESIÓN DE LA PLACA El diseño de las pistas implica mucho más tiempo de desarrollo por lo que el valor es un poco más alto pues la placa fue hecha en fibra de vidrio, metalizada y a doble lado, el valor de la impresión es de $100 dólares americanos
COSTO DE EQUIPO TERMINADO El valor del proyecto terminado es la suma de los materiales, mano de obra e impresión de pistas, software que se empleara el AVR
31 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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INGENIERIA ELECTRONICA
materiales mano de obra
107,75 20.00
placa
100.00
TOTAL
227.75
El valor aproximado del producto terminado es de $227.75 dólares americanos.
32 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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INGENIERIA ELECTRONICA
ANEXOS
DISEÑO DE LA PLACA
33 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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ESQUEMATICOS
34 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
INGENIERIA ELECTRONICA
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INGENIERIA ELECTRONICA
FOTOS DE CONSTRUCCION DEL EQUIPO
Demux y micro procesador
placa terminada con led´s
La caja terminada
HOJAS DE COMPONENTES ATmega164P/324P/644P 35 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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Diagrama de bloques
36 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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INGENIERIA ELECTRONICA
Multiplexor
37 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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INGENIERIA ELECTRONICA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Como en el mensajero vamos a tener las filas que son 18 en algún momento desearemos que todos los led’s estén prendidos como una precaución y también sería una obligación no conectar directamente a los pines de salida del micro controlador porque la corriente sería muy alta y podría afectar seriamente al pic una forma de que no pase esto es la conexión de un transistor capaz de soportar este pesote corriente. Este mensajero puede ser utilizado para varias aplicaciones, como son anuncios publicitarios, indicación de transito, indicación de mensajes, etc. Es muy importante tomar en cuenta la polaridad de los elementos al soldarlos ya que si no se considera esta recomendación se pude causar un daño en la placa. Para que los led´s tengan un correcto funcionamiento, se debe tomar en cuenta que puede ser un problema de la placa, y la suelda, para eso se utiliza el tiñer con el cual se limpia la placa. Se debe fijar bien en la polarización del regulador, y también se llego a la conclusión que con 24 voltios se mejora el brillo de los led´s.
38 Sistemas Micro procesados Matriz de led’s
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