קוביית LED 4x4x4: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

תצוגת LED תלת מימדית מדהימה. 64 נוריות מרכיבות קובייה זו על 4 על 4 על 4, הנשלטת על ידי מיקרו בקר Atmel Atmega16. כל LED יכול להתייחס בנפרד בתוכנה, ומאפשר לו להציג הנפשות תלת מימד מדהימות! קוביית LED 8x8x8 זמינה כעת, לפי דרישה פופולרית:

שלב 1: מה שאתה צריך

קודם כל, אתה צריך לא מעט זמן להלחם יחד 64 נוריות;) רשימת ידע:

• כישורי אלקטרוניקה והלחמה בסיסיים
• דע כיצד לתכנת מיקרו -בקר AVR - לא אסקור זאת במדריך זה.

רשימת רכיבים:

• פרוטובארד. הסוג בעל עיגולי נחושת.
• מיקרו -בקר Atmel AVR Atmega16
• מתכנת לתכנת את Atmega16
• 64 נוריות
• 2 נוריות סטטוס. השתמשתי באדום וירוק. (אופציונאלי)
• שבב Max232 rs-232, או שווה ערך.
• 16 נגדים עבור נוריות. (100-400 אוהם) יחזור לזה.
• נגד נגד 470 אוהם. עבור מערכות LED
• 1x נגד 10k
• הנגד 4x 2.2k
• 4 x טרנזיסטור NPN BC338 (או טרנזיסטור אחר המסוגל להחליף mA 250 אייש)
• קבל 1x10uF
• קבל 1000uF
• קבלים קרמיים של 6x 0.1uF
• קבלים קרמיים מסוג 22pF
• 1x קריסטל 14.7456 מגהרץ
• כפתור מישוש 2x
• מתג pwr אופציונלי
• מחבר להספק 12V
• מחבר אופציונלי להספק 5V

שלב 2: ריבוב

כיצד לשלוט על 64 נוריות LED ללא שימוש בחוטים בודדים? רִבּוּב!

הפעלת חוט לאנודה של כל הלד תהיה כמובן לא מעשית, ונראית ממש רע. אחת הדרכים לעקוף זאת היא לפצל את הקובייה ל -4 שכבות של 16x16 נוריות LED. כל הנורות המיועדות בעמודה אנכית חולקות אנודה משותפת (+). כל הלדים על שכבה אופקית חולקים קתודה משותפת (-). עכשיו אם אני רוצה להאיר את הנורית בפינה השמאלית העליונה מאחור (0, 0, 3), אני פשוט מספק GND (-) לשכבה העליונה, ו- VCC (+) לעמודה בפינה השמאלית. אם אני רק רוצה להאיר לד אחד בכל פעם, או רק להאיר יותר משכבה אחת בו זמנית.. זה עובד מצוין. עם זאת, אם אני רוצה להאיר גם את הפינה הימנית התחתונה בחזית (3, 3, 0), אני נתקל בבעיות. כשאני מספק GND לשכבה התחתונה ו- VCC לעמודה השמאלית הקדמית, אני גם מדליק את הפנס הימני העליון בחלק הקדמי (3, 3, 3) ואת הנורית השמאלית התחתונה מאחור (0, 0, 0). אי אפשר לעקוף את אפקט הרפאים הזה בלי להוסיף 64 חוטים בודדים. הדרך לעקוף אותה היא להאיר רק שכבה אחת בכל פעם, אך לעשות זאת כל כך מהר שהעין לא מזהה שרק שכבה אחת מוארת בכל עת. זה מסתמך על תופעה הנקראת התמדה של ראייה. כל שכבה היא תמונה 4x4 (16). אם נבהב 4 16 תמונות לד אחת בכל פעם, ממש מהר, נקבל תמונה תלת מימדית 4x4x4!

שלב 3: הכנת הקוביה, תבנית

רשתות הלחמה של נוריות 4x4 ביד חופשית ייראו נורא! כדי לקבל 4 רשתות 4x4 מושלמות של נוריות LED, אנו משתמשים בתבנית כדי להחזיק אותן במקום. רציתי להפוך את הקוביה לקלה ככל האפשר, ולכן בחרתי להשתמש בנורות הלדים. רגליים משלך ככל האפשר. המרחק בין הקווים ברשת נקבע על פי אורך רגלי הלד. גיליתי ש -25 מ מ (כסנטימטר) הוא המרחק האופטימלי בין כל הלד (בין מרכז כל לד) כלומר לאפשר הלחמה ללא הוספה או חיתוך חוט.

• מצא פיסת עץ גדולה מספיק כדי ליצור רשת 4x4 של 2, 5 ס"מ על.
• ציירו רשת קווים 4x4.
• עושים שקעים בכל הצמתים בעזרת אגרוף מרכזי.
• מצא מקדח שהופך חורים קטנים מספיק כך שהלד יישאר חזק במקומו, וגדול מספיק כך שניתן יהיה לשלוף את הלייד בקלות (מבלי לכופף את החוטים..).
• מקדחים את 16 החורים.
• תבנית ה- ledcube שלך הסתיימה.

שלב 4: הכנת הקובייה, הלחמת השכבות

אנו יוצרים את הקובייה ב -4 שכבות של 4x4 נוריות ואז מלטשים אותן יחד. צור שכבה:

• הכניסו את הלדים לאורך הגב ולאורך צד אחד, והלחמו אותם יחד
• הכנס שורה נוספת של נוריות הלחמה והלחם אותן יחד. בצעו שורה אחת בכל פעם כדי להשאיר מקום למגהץ הלחמה!
• חזור על השלב הנ"ל פעמיים נוספות.
• הוסף סוליה צולבת בחזית שבה השורות המובילות אינן מחוברות.
• חזור על הפעולה 4 פעמים.

שלב 5: הכנת הקובייה, חיבור השכבות

כעת, כשיש לנו את 4 השכבות האלה, כל שעלינו לעשות הוא להלחים אותן יחד.

החזר שכבה אחת אחורה לתבנית. זו תהיה השכבה העליונה, אז בחר את היפה ביותר:) הניח שכבה נוספת למעלה, ויישר את אחת הפינות בדיוק 25 מ מ (או כל מרחק שהשתמשת ברשת שלך) מעל השכבה הראשונה. זהו המרחק בין חוטי הקתודה. החזק את הפינה במקומה ביד עוזרת והלחם את האנודה הפינה של השכבה הראשונה לאנודה הפינה של השכבה השנייה. עשו זאת לכל הפינות. בדוק אם השכבות מיושרות בצורה מושלמת בכל המידות. אם לא להתכופף קצת להתאמה. או הלחמה מחדש של מרחק הגובה שהוא כבוי. כאשר הם מיושרים באופן מושלם, הלחמו יחד את 12 האנודות הנותרות יחד. חזור 3 פעמים.

שלב 6: בחירת ערכי הנגד

ישנם שני דברים שכדאי לזכור בעת בחירת ערך הנגד עבור הנורות שלך.

1) הנורות 2) ה- AVR ל- AVR יש דירוג זרם משולב מקסימלי של 200 mA. זה נותן לנו 12mA לעבודה עם כל LED. אתה גם לא רוצה לחרוג מהזרם המרבי שאליו מדורגות הדורות שלך. השתמשתי בנגדים של 220 אוהם בקוביה שלי. זה נתן לי בערך 12mA לכל לד.

שלב 7: הבקר

המעגלים השולטים בקוביית הלד מתוארים בתמונה הסכמטית המצורפת.

ממשק RS-232 הוא אופציונלי. ואפשר להשמיט. כלומר IC2 וכל הרכיבים המחוברים אליו. תוכנות Firmware עתידיות יאפשרו תקשורת מחשבים.. התחל בלהניח את כל הרכיבים על הלוח שלך בפריסה המאפשרת לכל הרכיבים להתחבר לכמות מינימלית של חוטים. אם הכל מתאים, הלחם את המעגל. לא אתן עוד הוראות בנושא, מכיוון שהמעגל כנראה יראה שונה מאוד מקובייה לקובייה, תלוי בגודל הלוח וכו '. מידע על אופן חיבור הקוביה למעגל הבקר נמצא בהמשך שלב.

שלב 8: חיבור הקובייה

תמונות מסבירות זאת טוב יותר ממילים. אנא ראה את התמונות.

שלב 9: הידור ותכנות

כעת יש לך קוביית לד. כדי להשתמש בה, היא זקוקה לתוכנה כלשהי. יצרתי מנהל התקן עבור עיבוד שטח נתונים תלת -ממדי על הקוביה ומתפקד להצגת כמה אפקטים ויזואליים מגניבים על הקובייה. תוכל להשתמש בקוד שלי, לכתוב משלך או לבנות על הקוד שלי ותעשה עוד אפקטים. אם אתה עושה אפקטים משלך, אנא שלח לי את הקוד. אני משתוקק לראות מה אתם מצליחים להכין את התוכנית. פשוט פתח שורת פקודה, הזן את הספרייה עם קוד המקור "make" בשורת הפקודה. אם ברצונך להשתמש ב- ATMega32 במקום ב- ATMega16, פשוט שנה את הגדרת mcu ב- Makefile והרכב מחדש (הקלד make). אם אתה משתמש ב- m32 ואינך עושה את השלב הזה, הקוביה לא תאתחל כראוי (הנורות האדומות והירוק ימשיכו להבהב לנצח). כעת עליך לקבל קובץ בשם main.hex בספריית המקורות. השלב הבא יראה לך כיצד להכניס את הקוד הזה לקוביה שלך.

שלב 10: תכנות את הבקר

אם אתה נתקל בבעיות עם מהירות ו/או כמה נוריות לא נדלקות. אנא קרא את השלב הזה בעיון. כדי לתכנת את המיקרו -בקר, אני משתמש ב- avrdude ובתכנת USBTinyISP.

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

הדוגמאות שלי יהיו במערכת אובונטו לינוקס. ההליך אמור להיות זהה למדי ב- Windows, אך אינני יכול לעזור לך בכך. אם אתה משתמש במתכנת אחר, קרא את המדריך של אותו מתכנת ושל avrdude. ראשית, בואו נראה אם נוכל ליצור קשר עם ה- AVR. חבר את המתכנת לקוביה ולמחשב שלך. הפקודה היא "avrdude -c usbtiny -p m16 ", כאשר -c מציין את המתכנת ו -p את דגם ה- AVR. אתה יכול לראות את הפלט בתמונות למטה. עכשיו, העלה את הקושחה: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". בינתיים הקוביה אמורה לאתחל מחדש ולהתחיל לעשות דברים. הוא יפעל במהירות של 1 מגה -הרץ (לאט מאוד) באמצעות המתנד הפנימי שלו. וחלק מהנורות לא יפעלו, כיוון שכמה יציאות GPIO משמשות ל- JTAG כברירת מחדל. כדי לאפשר את המתנד החיצוני ולהשבית את JTAG, עלינו לתכנת את בתים הנתיכים: run "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "ו-" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". היזהר בעת ביצוע שלב זה! אם אתה טועה, אתה יכול להרוס לצמיתות את המיקרו -בקר שלך! אם אתה משתמש במיקרו -בקר אחר מה- ATMega16, הקפד לקרוא בעיון את גליון הנתונים לפני החלפת בתים הנתיכים! לאחר כתיבת בייטים הנתיכים הנכונים, הקוביה אמורה לאתחל ולהתחיל לפעול במהירות קבועה כאשר כל הנורות פועלות. תהנה מהקובייה החדשה שלך: ד

שלב 11: צא לגדול - 8x8x8

לאחר שהכנתי את קוביית 4x4x4 די מפוארת, הכנתי גם קובייה ענקית של 8x8x8. אני אכין מדריך לזה כשיהיה לי זמן. בינתיים ראו תמונות:-)

אתה יכול למצוא את גרסת 8x8x8 כאן: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ אנא דרג את ההוראה אם אתה אוהב את זה!:)