LED kubas 4x4x4: 11 žingsnių (su paveikslėliais)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Įspūdingas 3 matmenų LED ekranas. 64 šviesos diodai sudaro šį 4 x 4 x 4 kubą, valdomą „Atmel Atmega16“mikrovaldiklio. Į kiekvieną šviesos diodą galima kreiptis atskirai programinėje įrangoje, leidžiant rodyti nuostabias 3D animacijas! 8x8x8 LED kubas dabar prieinamas pagal populiarią paklausą:

1 žingsnis: ko jums reikia

Visų pirma, jums reikia šiek tiek laiko, kad sulydytumėte 64 lemputes;) Žinių sąrašas:

• Pagrindiniai elektronikos ir litavimo įgūdžiai
• Žinokite, kaip užprogramuoti AVR mikrovaldiklį - aš to neaprašysiu šioje instrukcijoje.

Komponentų sąrašas:

• Protoboard. Tipas su variniais apskritimais.
• Atmel AVR Atmega16 mikrovaldiklis
• Programuotojas programuoti „Atmega16“
• 64 šviesos diodai
• 2 būsenos šviesos diodai. Naudojau raudoną ir žalią. (neprivaloma)
• „Max232 rs-232“lustas arba lygiavertis.
• 16 rezistorių šviesos diodams. (100–400 omų) grįš prie to.
• 2x rezistorius 470 omų. būsenos indikatoriams
• 1x 10k rezistorius
• 4x 2,2k rezistorius
• 4x NPN tranzistorius BC338 (arba kitas tranzistorius, galintis perjungti 250 mA mA)
• 1x 10uF kondensatorius
• 1x 1000uF kondensatorius
• 6x 0,1uF keraminis kondensatorius
• 2x 22pF keraminis kondensatorius
• 1x 14,7456 MHz kristalas
• 2x lytėjimo mygtukas
• pasirenkamas pwr jungiklis
• 12V maitinimo jungtis
• pasirenkama jungtis, skirta 5 V galiai

2 žingsnis: multipleksavimas

Kaip valdyti 64 šviesos diodus nenaudojant 64 atskirų laidų? Sudėtinis!

Paleisti laidą prie kiekvieno LED anodo akivaizdžiai būtų nepraktiška ir atrodytų tikrai blogai. Vienas iš būdų tai išvengti yra padalinti kubą į 4 sluoksnius 16x16 šviesos diodų. Visi šviesos diodai, sulygiuoti vertikaliame stulpelyje, turi bendrą anodą (+). Visi horizontalaus sluoksnio šviesos diodai turi bendrą katodą (-). Dabar, jei noriu uždegti šviesos diodą viršutiniame kairiajame kampe gale (0, 0, 3), aš tiesiog tiekiu GND (-) viršutiniam sluoksniui, o VCC (+)-kairiajame kampe esančiam stulpeliui. Jei noriu uždegti tik vieną šviesos diodą vienu metu arba uždegti tik daugiau nei vieną sluoksnį vienu metu.. tai veikia gerai. Tačiau jei aš taip pat noriu apšviesti apatinį dešinįjį kampą priekyje (3, 3, 0), susiduriu su problemomis. Kai tiekiu GND į apatinį sluoksnį ir VCC į priekinį kairįjį stulpelį, aš taip pat užsidegu viršutinį dešinįjį šviesos diodą priekyje (3, 3, 3) ir apatinį kairįjį šviesos diodą gale (0, 0, 0). Šio dubliavimo efekto neįmanoma išspręsti nepridėjus 64 atskirų laidų. Būdas, kaip jį išspręsti, yra vienu metu apšviesti tik vieną sluoksnį, tačiau tai padaryti taip greitai, kad akis neatpažintų, jog bet kuriuo metu dega tik vienas sluoksnis. Tai grindžiama reiškiniu, vadinamu regėjimo atkaklumu. Kiekvienas sluoksnis yra 4x4 (16) vaizdas. Jei greitai po vieną mirksės 4 16 LED vaizdų, gausime 4x4x4 3D vaizdą!

3 žingsnis: sukurkite kubą, šabloną

4x4 šviesos diodų litavimo tinkleliai laisva ranka atrodytų baisiai! Norėdami gauti 4 tobulus 4x4 šviesos diodų tinklelius, mes naudojame šabloną, kad juos laikytume. Norėjau, kad kubas būtų kuo lengvesnis, todėl nusprendžiau naudoti šviesos diodus kiek įmanoma labiau savo kojas. Atstumą tarp linijų tinklelyje nustatė LED kojų ilgis. Radau, kad 25 mm (apie colį) buvo optimalus atstumas tarp kiekvieno šviesos diodo (tarp kiekvieno šviesos diodo centro, tai yra!), Kad būtų galima lituoti nepridedant ar pjaunant laidą.

• Raskite medžio gabalą, kuris būtų pakankamai didelis, kad ant jo būtų 4, 5 cm dydžio tinklelis.
• Nubrėžkite 4x4 linijų tinklelį.
• Centriniu štampavimu padarykite įlenkimus visuose susikirtimuose.
• Raskite gręžtuvą, kurio skylės būtų pakankamai mažos, kad šviesos diodas tvirtai liktų savo vietoje, ir pakankamai didelis, kad jį būtų galima lengvai ištraukti (nelenkiant laidų..).
• Gręžkite 16 skylių.
• Jūsų „ledcube“šablonas baigtas.

4 žingsnis: kubo gamyba, sluoksnių litavimas

Mes gaminame kubą iš 4 sluoksnių 4x4 šviesos diodų, tada juos lituojame. Sukurkite sluoksnį:

• Įdėkite šviesos diodus išilgai nugaros ir iš vienos pusės ir lituokite juos kartu
• Įdėkite kitą šviesos diodų eilę ir lituokite juos kartu. Atlikite vieną eilę, kad paliktumėte vietą lituokliui!
• Pakartokite aukščiau aprašytą veiksmą dar 2 kartus.
• Pridėkite kryžminę atramą priekyje, kur nėra sujungtos vedamos eilės.
• Pakartokite 4 kartus.

5 žingsnis: kubo kūrimas, sluoksnių sujungimas

Dabar, kai turime tuos 4 sluoksnius, viskas, ką turime padaryti, tai juos lituoti.

Įdėkite vieną sluoksnį atgal į šabloną. Tai bus viršutinis sluoksnis, todėl rinkitės gražiausią:) Ant viršaus uždėkite kitą sluoksnį ir išlyginkite vieną iš kampų lygiai 25 mm (arba bet kokį atstumą, kurį naudojote tinklelyje) virš pirmojo sluoksnio. Tai yra atstumas tarp katodo laidų. Pagalbos ranka laikykite kampą vietoje ir lituokite pirmojo sluoksnio kampinį anodą prie antrojo sluoksnio kampinio anodo. Padarykite tai visiems kampams. Patikrinkite, ar sluoksniai yra visiškai suderinti visuose matmenyse. Jei ne šiek tiek sulenkti, kad sureguliuotumėte. Arba iš naujo lituokite aukščio atstumą. Kai jie bus visiškai suderinti, lituokite 12 likusių anodų. Pakartokite 3 kartus.

6 žingsnis: rezistorių verčių pasirinkimas

Renkantis savo LED rezistorių vertę, reikia turėti omenyje du dalykus.

1) Šviesos diodai 2) AVR AVR maksimali kombinuota srovė yra 200 mA. Tai suteikia mums 12 mA dirbti su vienu šviesos diodu. Jūs taip pat nenorite viršyti didžiausios srovės, kuria jūsų indikatoriai yra įvertinti. Savo kube naudojau 220 omų rezistorius. Tai man davė apie 12 mA vienam šviesos diodui.

7 žingsnis: valdiklis

Ledinį kubą valdančios grandinės aprašytos pridedamame scheminiame paveikslėlyje.

RS-232 sąsaja yra neprivaloma. ir galima praleisti. Tai yra IC2 ir visi prie jo prijungti komponentai. Ateities programinė įranga įgalins ryšį su kompiuteriu. Pradėkite išdėstydami visus plokštės komponentus taip, kad visi komponentai būtų prijungti minimaliu kiekiu laidų. Jei viskas tinka, lituokite grandinę. Daugiau jokių nurodymų apie tai neduosiu, nes grandinė tikriausiai labai skirsis nuo kubo, priklausomai nuo plokštės dydžio ir pan. Informacija apie tai, kaip prijungti kubą prie valdiklio grandinės, yra kitame žingsnis.

8 žingsnis: prijunkite kubą

Nuotraukos tai paaiškina geriau nei žodžiai. Prašome žiūrėti paveikslėlius.

9 žingsnis: sudarykite ir programuokite

Dabar turite led kubą. Kad ja būtų galima naudotis, tam reikia tam tikros programinės įrangos. Sukūriau tvarkyklę, leidžiančią kubeliui sukurti 3D duomenų erdvę, ir funkcijas, kad kube būtų rodomi puikūs vaizdiniai efektai. Galite naudoti mano kodą, rašyti savo arba kurti mano kodą ir padaryti daugiau efektų. Jei kuriate savo efektus, atsiųskite man kodą. Nekantrauju pamatyti, ką jūs darote! Norėdami sudaryti programą. Tiesiog atidarykite komandų eilutę, komandų eilutėje įveskite katalogą su šaltinio kodo tipu „make“. Jei norite naudoti „ATMega32“, o ne „ATMega16“, tiesiog pakeiskite „mcu“nustatymą „Makefile“ir pakartotinai sukompiliuokite („make“). Jei naudojate m32 ir neatliekate šio veiksmo, kubas tinkamai neįsijungs (raudonos ir žalios lemputės mirksės amžinai). Dabar šaltinio kataloge turėtumėte turėti failą pavadinimu main.hex. Kitas žingsnis parodys, kaip tą kodą įvesti į savo kubą.

10 veiksmas: užprogramuokite mikrovaldiklį

Jei kyla problemų dėl greičio ir (arba) kai kurie šviesos diodai neužsidega. Prašome atidžiai perskaityti šį žingsnį. Norėdami užprogramuoti mikrovaldiklį, naudoju avrdude ir USBTinyISP programuotoją.

• https://savannah.nongnu.org/projects/avrdude/
• https://www.ladyada.net/make/usbtinyisp/
• https://www.adafruit.com/index.php?main_page=index&cPath=16

Mano pavyzdžiai bus „Ubuntu Linux“sistemoje. Procedūra turėtų būti beveik identiška „Windows“, tačiau aš negaliu jums padėti. Jei naudojate kitą programuotoją, perskaitykite to programuotojo vadovą ir avrdude. Pirmiausia pažiūrėkime, ar galime užmegzti ryšį su AVR. Prijunkite programuotoją prie savo kubo ir kompiuterio. Komanda yra „avrdude -c usbtiny -p m16 ", kur -c nurodo programuotoją ir -p AVR modelį. Išvestį galite pamatyti žemiau esančiuose paveikslėliuose. Dabar įkelkite programinę -aparatinę įrangą: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Iki šiol kubas turėtų būti paleistas iš naujo ir pradėti veikti. Jis veiks 1 MHz dažniu (labai lėtai), naudodamas vidinį osciliatorių. Kai kurie šviesos diodai neveiks, nes kai kurie GPIO prievadai JTAG naudojami pagal numatytuosius nustatymus. Norėdami įjungti išorinį generatorių ir išjungti JTAG, turime užprogramuoti saugiklių baitus: paleiskite „avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse“: w: 0xef: m "ir" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Būkite atsargūs atlikdami šį veiksmą! Jei suklydote, galite visam laikui sunaikinti savo mikrovaldiklį! Jei naudojate kitą mikrovaldiklį nei „ATMega16“, prieš keisdami saugiklių baitus, būtinai atidžiai perskaitykite duomenų lapą! Parašę teisingus saugiklių baitus, kubas turėtų būti paleistas iš naujo ir pradėti veikti įprastu greičiu, kai visi šviesos diodai veikia. Mėgaukitės nauju kubu: D

11 veiksmas: padidinkite - 8x8x8

Padaręs šį gana išgalvotą 4x4x4 kubą, aš taip pat padariau didžiulį 8x8x8 kubą. Kai turėsiu laiko, padarysiu pamoką. Tuo tarpu žiūrėkite nuotraukas:-)

8x8x8 versiją rasite čia: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Jei patinka, įvertinkite šią pamokomą pamoką!:)