LED -kuutio 4x4x4: 11 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

Upea 3 -ulotteinen LED -näyttö. 64 LEDiä muodostaa tämän 4 x 4 x 4 -kuution, jota ohjaa Atmel Atmega16 -mikro -ohjain. Jokainen LED voidaan käsitellä erikseen ohjelmistossa, jolloin se voi näyttää hämmästyttäviä 3D -animaatioita! 8x8x8 LED-kuutio nyt saatavana suuren kysynnän mukaan:

Vaihe 1: Mitä tarvitset

Ensinnäkin tarvitset melko vähän aikaa juottaaksesi yhteen 64 lediä;) Tietoluettelo:

• Elektroniikan ja juottamisen perustaidot
• Osaat ohjelmoida AVR -mikrokontrollerin - en käsittele sitä tässä ohjeessa.

Komponenttiluettelo:

• Protoboard. Tyyppi, jossa on kuparipiirejä.
• Atmel AVR Atmega16 mikro -ohjain
• Ohjelmoija ohjelmoimaan Atmega16
• 64 lediä
• 2 tilan lediä. Käytin punaista ja vihreää. (valinnainen)
• Max232 rs-232 -piiri tai vastaava.
• 16 vastusta ledeille. (100-400 ohmia) palaa tähän.
• 2x vastus 470 ohmia. tilan ledeille
• 1x vastus 10k
• 4x vastus 2.2k
• 4x NPN-transistori BC338 (tai muu transistori, joka pystyy vaihtamaan 250-ish mA: n)
• 1x 10uF kondensaattori
• 1x 1000uF kondensaattori
• 6x 0,1uF keraaminen kondensaattori
• 2x 22pF keraaminen kondensaattori
• 1x kide 14,7456 MHz
• 2x kosketuspainike
• valinnainen pwr -kytkin
• liitin 12V jännitteelle
• lisävarusteena saatava liitin 5 voltin jännitteelle

Vaihe 2: Multipleksointi

Kuinka ohjata 64 LEDiä ilman 64 yksittäistä johtoa? Moninkertaistaminen!

Johdon käyttäminen kunkin ledin anodille olisi ilmeisesti epäkäytännöllistä ja näyttäisi todella pahalta. Yksi tapa kiertää tämä on jakaa kuutio neljään 16x16 LED -kerrokseen. Kaikki pystysuoraan sarakkeeseen kohdistetut LEDit jakavat yhteisen anodin (+). Kaikilla vaakasuoran kerroksen LEDeillä on yhteinen katodi (-). Jos haluan nyt sytyttää LEDin vasemmassa yläkulmassa takana (0, 0, 3), annan vain GND (-): n yläkerrokseen ja VCC: n (+) vasemman kulman sarakkeeseen. Jos haluan sytyttää vain yhden ledin kerrallaan tai vain useamman kuin yhden kerroksen kerrallaan, tämä toimii hyvin. Jos kuitenkin haluan myös valaista oikean alakulman edestä (3, 3, 0), kohtaan ongelmia. Kun annan GND: n alemmalle kerrokselle ja VCC: n vasemmanpuoleiselle sarakkeelle, sytytän myös etuoikean oikean led -valon (3, 3, 3) ja vasemman alakulman LED -valon takana (0, 0, 0). Tätä haamukuvaa ei voi kiertää lisäämättä 64 yksittäistä johtoa. Tapa kiertää sitä on sytyttää vain yksi kerros kerrallaan, mutta tee se niin nopeasti, että silmä ei tunnista, että vain yksi kerros palaa milloin tahansa. Tämä perustuu ilmiöön nimeltä Persistence of vision. Jokainen kerros on 4x4 (16) kuva. Jos vilkkumme 4 16 led -kuvaa yksi kerrallaan, todella nopeasti, saamme 4x4x4 3d -kuvan!

Vaihe 3: Kuution, mallin tekeminen

4x4 -LEDien juotosverkot vapaalla kädellä näyttäisivät kauhealta! Saadaksemme 4 täydellistä 4x4 -LED -ruudukkoa käytämme mallia pitämään ne paikoillaan Halusin tehdä kuution mahdollisimman helpoksi, joten päätin käyttää LED -valoja omat jalat mahdollisimman paljon. Ristikon viivojen välinen etäisyys päätettiin LED -jalkojen pituuden perusteella. Huomasin, että 25 mm (noin tuumaa) oli optimaalinen etäisyys jokaisen ledin välillä (jokaisen ledin keskipisteen välissä!), Jotta juottaminen olisi mahdollista ilman langan lisäämistä tai leikkaamista.

• Etsi tarpeeksi suuri puukappale, jotta voit tehdä 2,5 x 4 cm: n ruudukon.
• Piirrä 4x4 ruudukko viivoja.
• Tee kolhuja kaikkiin leikkauspisteisiin keskirei'ityksellä.
• Etsi poranterä, joka tekee reikistä tarpeeksi pieniä, jotta ledi pysyy tukevasti paikallaan, ja riittävän suuri, jotta ledi voidaan helposti vetää ulos (taittamatta johtoja..).
• Poraa 16 reikää.
• Ledcube -mallisi on valmis.

Vaihe 4: Kuution valmistus, juotos kerrokset

Teemme kuution 4 kerroksessa 4x4 lediä ja juotamme ne yhteen.

• Aseta LEDit taakse ja toiselle puolelle ja juota ne yhteen
• Aseta toinen LED -rivi ja juota ne yhteen. Tee yksi rivi kerrallaan, jotta jätät paikan juotosraudalle!
• Toista yllä oleva vaihe vielä 2 kertaa.
• lisää ristikiinnitys eteen, missä led -rivit eivät ole kytkettynä.
• Toista 4 kertaa.

Vaihe 5: Kuution valmistus, kerrosten yhdistäminen

Nyt kun meillä on nämä 4 kerrosta, meidän tarvitsee vain juottaa ne yhteen.

Laita yksi kerros takaisin malliin. Tämä on yläkerros, joten valitse kaunein:) Aseta toinen kerros päälle ja kohdista yksi kulmista täsmälleen 25 mm (tai mikä tahansa etäisyys, jota käytit ruudukossa) ensimmäisen kerroksen yläpuolelle. Tämä on katodijohtojen välinen etäisyys. Pidä kulma paikallaan avustavalla kädellä ja juota ensimmäisen kerroksen kulma -anodi toisen kerroksen kulma -anodiin. Tee tämä kaikille kulmille. Tarkista, ovatko kerrokset täysin linjassa kaikissa mitoissa. Jos ei taivuta hieman säätääksesi. Tai juota uudelleen korkeusetäisyys, joka on pois päältä. Kun ne ovat täysin kohdakkain, juota loput 12 anodia yhteen. Toista 3 kertaa.

Vaihe 6: Vastusarvojen valinta

Ledien vastusarvon valinnassa on pidettävä mielessä kaksi asiaa.

1) LEDit 2) AVR AVR: n maksimivirta on 200 mA. Tämä antaa meille 12 mA: n työskentelyn LEDiä kohti. Et myöskään halua ylittää lediesi enimmäisvirtaa. Käytin 220 ohmin vastuksia kuutiossa. Tämä antoi minulle noin 12mA per led.

Vaihe 7: Ohjain

LED -kuutiota ohjaavat piirit on kuvattu liitteenä olevassa kaavamaisessa kuvassa.

RS-232-liitäntä on valinnainen. ja voidaan jättää pois. Se on IC2 ja kaikki siihen liittyvät komponentit. Tulevat laiteohjelmistot mahdollistavat PC -viestinnän. Aloita asettamalla kaikki piirilevyn komponentit asettelulle, joka mahdollistaa kaikkien komponenttien yhdistämisen minimaalisen määrän johtoja. Jos kaikki sopii, juota piiri. En anna enempää ohjeita tästä, koska piiri näyttää todennäköisesti hyvin erilaiselta kuutiosta riippuen piirilevyn koosta jne. Tietoja kuution johtamisesta ohjainpiiriin on seuraavassa askel.

Vaihe 8: Kiinnitä kuutio

Kuvat selittävät tämän paremmin kuin sanat. Katso kuvat.

Vaihe 9: Käännä ja ohjelmoi

Sinulla on nyt led -kuutio. Sen käyttäminen edellyttää ohjelmistoa. Olen tehnyt ohjaimen 3D -tietotilan luomiseksi kuutioon ja toiminnot, jotka näyttävät hienoja visuaalisia tehosteita kuutiossa. Voit käyttää koodiani, kirjoittaa oman tai rakentaa Jos teet omia tehosteitasi, lähetä minulle koodi. Odotan innolla, mitä te teette! Ohjelman kokoaminen. Avaa vain komentokehote, kirjoita komentoriville hakemisto, jonka lähdekoodityyppi on "make". Jos haluat käyttää ATMega32: ta ATMega16: n sijasta, muuta vain Make -tiedoston mcu -asetusta ja käännä uudelleen (kirjoita make). Jos käytät m32 -laitetta etkä tee tätä vaihetta, kuutio ei käynnisty kunnolla (punaiset ja vihreät valot vilkkuvat ikuisesti) Lähdehakemistossa pitäisi nyt olla tiedosto nimeltä main.hex. näyttää kuinka saat koodin kuutioon.

Vaihe 10: Ohjelmoi mikro -ohjain

Jos sinulla on ongelmia nopeuden kanssa ja/tai jotkin LED -valot eivät syty. Lue tämä vaihe huolellisesti. Ohjelmoidaksesi mikro -ohjaimen käytän avrdudea ja USBTinyISP -ohjelmoijaa.

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

Esimerkkini ovat Ubuntu Linux -järjestelmässä. Menettelyn pitäisi olla melko identtinen Windowsissa, mutta en voi auttaa sinua siinä. Jos käytät toista ohjelmoijaa, lue kyseisen ohjelmoijan ja avrdude -käyttöopas. Ensinnäkin, katsotaanpa vain, saammeko yhteyden AVR: ään. Yhdistä ohjelmoija kuutioon ja tietokoneeseen. Komento on "avrdude -c usbtiny -p m16 ", jossar -c määrittää ohjelmoijan ja -p AVR -mallin. Näet tuotoksen alla olevissa kuvissa. Lataa nyt laiteohjelmisto: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Tähän mennessä kuution pitäisi käynnistyä uudelleen ja alkaa tehdä asioita. Se toimii 1 MHz: n taajuudella (hyvin hitaasti) käyttämällä sen sisäistä oskillaattoria. Ja jotkut ledit eivät toimi, koska joitain GPIO -portteja käytetään oletusarvoisesti JTAG: ssä. Jos haluat ottaa ulkoisen oskillaattorin käyttöön ja poistaa JTAG: n käytöstä, meidän on ohjelmoitava sulaketavu: run "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "ja" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Ole varovainen, kun teet tämän vaiheen! Jos ymmärrät väärin, voit tuhota mikrokontrollerisi pysyvästi! Jos käytät jotakin muuta mikrokontrolleria kuin ATMega16, muista lukea taulukko huolellisesti ennen sulakkeen tavujen vaihtamista! Kun olet kirjoittanut oikeat sulaketavut, kuution tulee käynnistyä uudelleen ja alkaa toimia normaalilla nopeudella kaikkien ledien ollessa toiminnassa. D

Vaihe 11: Suuri - 8x8x8

Tämän melko hienon 4x4x4 -kuution valmistamisen jälkeen olen myös tehnyt valtavan 8x8x8 -kuution. Teen siihen ohjeen, kun minulla on aikaa. Katso samalla kuvia:-)

Löydät 8x8x8-version täältä: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Arvioi tämä ohje, jos pidät siitä!:)