LED Cube 4x4x4: 11 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Гайхамшигтай 3 хэмжээст LED дэлгэц. 64 LED нь Atmel Atmega16 микроконтроллероор хянагддаг 4 -ээс 4 -ээс 4 шоо дөрвөлжин юм. LED бүрийг тус тусад нь програм хангамжаар шийдвэрлэх боломжтой бөгөөд ингэснээр гайхалтай 3d анимацийг үзүүлэх боломжтой болно! 8x8x8 хэмжээтэй LED шоо түгээмэл хэрэглэгчийн хүсэлтээр худалдаанд гарлаа:

Алхам 1: Танд хэрэгтэй зүйл

Нэгдүгээрт, 64 ледийг хамт гагнахад нэлээд хугацаа шаардагдана;) Мэдлэгийн жагсаалт:

• Цахилгаан бараа, гагнуурын үндсэн ур чадвар
• AVR микроконтроллерыг хэрхэн програмчлах талаар мэдэх - Би үүнийг энэ зааварчилгаанд хамруулахгүй.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн жагсаалт:

• Protoboard. Зэсийн тойрог бүхий төрөл.
• Atmel AVR Atmega16 микроконтроллер
• Atmega16 програмчлах програмист
• 64 Ледс
• 2 статусын гэрэл. Би улаан, ногоон өнгийг ашигласан. (заавал биш)
• Max232 rs-232 чип эсвэл түүнтэй тэнцэх чип.
• LED -д зориулсан 16 резистор. (100-400ohms) үүнийг буцааж авах болно.
• 2х эсэргүүцэл 470 ом. статусын гэрлийн хувьд
• 1х резистор 10к
• 4х эсэргүүцэл 2.2k
• 4x NPN транзистор BC338 (эсвэл 250 иш мА сэлгэх чадвартай бусад транзистор)
• 1x 10uF конденсатор
• 1x 1000uF конденсатор
• 6х 0.1uF керамик конденсатор
• 2х 22pF керамик конденсатор
• 1х болор 14.7456 МГц
• 2х мэдрэгчтэй товчлуур
• нэмэлт pwr шилжүүлэгч
• 12V хүчдэлийн холбогч
• 5 вольтын нэмэлт холбогч

Алхам 2: Мультиплекс хийх

64 тусдаа утас ашиглахгүйгээр 64 LED -ийг хэрхэн хянах вэ? Multiplexing!

Лед бүрийн анод руу утас ажиллуулах нь практик биш бөгөөд үнэхээр муу харагдах болно. Үүнийг даван туулах нэг арга бол шоо дөрвөлжин 16x16 LED -тэй хуваах явдал юм. Босоо багананд байрлуулсан бүх LED нь нийтлэг анод (+) хуваалцдаг. Хэвтээ давхарга дээрх бүх LED нь нийтлэг катод (-) хуваалцдаг. Одоо хэрэв би арын зүүн дээд буланд байгаа LED-ийг асаахыг хүсч байвал (0, 0, 3), би дээд давхаргад GND (-), зүүн буланд байгаа баганад VCC (+) өгдөг. Хэрэв би зөвхөн нэг л гэрлийг нэг дор асаахыг хүсч байвал эсвэл нэгээс олон давхаргыг нэгэн зэрэг асаахыг хүсч байвал энэ нь сайн ажилладаг. Гэсэн хэдий ч хэрэв би урд талын баруун доод буланг гэрэлтүүлэхийг хүсч байвал (3, 3, 0) асуудалтай тулгардаг. Би GND -ийг доод давхаргад, VCC -ийг зүүн урд талын баганад нийлүүлэхдээ урд талын баруун дээд удирдамжийг (3, 3, 3), арын зүүн доод LED -ийг (0, 0, 0) гэрэлтүүлдэг.. Энэхүү хий үзэгдлийг 64 бие даасан утас нэмэлгүйгээр шийдвэрлэх боломжгүй юм. Үүнийг тойрч гарах арга бол зөвхөн нэг давхаргыг гэрэлтүүлэх боловч үүнийг маш хурдан хийх тул нүд хэзээ ч ганцхан давхаргыг асааж байгааг хүлээн зөвшөөрдөггүй. Энэ нь алсын харааны тогтвортой байдал хэмээх үзэгдэлд тулгуурладаг. Давхарга бүр нь 4х4 (16) хэмжээтэй зураг юм. Хэрэв бид 4 16 LED зургийг нэг нэгээр нь, үнэхээр хурдан асаах юм бол 4x4x4 хэмжээтэй 3d дүрсийг авах болно!

Алхам 3: Шоо, загвар хийх

4х4 хэмжээтэй LED -ийн гагнуурын сүлжээ нь үнэхээр аймшигтай харагдаж байна! 4х4 хэмжээтэй 4 ширхэг LED гэрлийг авахын тулд бид тэдгээрийг байрлуулах загварыг ашиглана. аль болох хөлөө эзэмших. Сүлжээ дэх шугамын хоорондох зайг LED хөлний уртаар шийдсэн. Утас нэмж, огтлохгүйгээр гагнах ажлыг идэвхжүүлэхийн тулд 25 мм (нэг инч орчим) нь туяа бүрийн хоорондох хамгийн оновчтой зай гэдгийг олж мэдэв.

• 2х5см хэмжээтэй 4х4 хэмжээтэй тор хийх хангалттай том мод хай.
• 4х4 хэмжээтэй шугам зур.
• Бүх уулзвар дээр төв цоолтуурын тусламжтайгаар хонхорхой хий.
• Цооногийг хангалттай жижиг байлгах өрөмдлөгийг олоорой, ингэснээр хөтөч нь бат бэх байх болно, мөн утсыг амархан сугалж авахын тулд (утсыг гулзайлгахгүйгээр..) хангалттай том болгоорой.
• 16 цооног өрөмдөх.
• Таны ledcube загвар бэлэн боллоо.

Алхам 4: Шоо хийх, давхаргыг гагнах

Бид шоо 4x4 ледийн 4 давхаргаар хийж, дараа нь гагнана.

• LED -ийг ар тал ба хажуу талаас нь тавиад хамтдаа гагна
• LED -ийн өөр эгнээ оруулж, тэдгээрийг хамтдаа гагнана. Гагнуурын төмрийг байрлуулахын тулд нэг эгнээ хий.
• Дээрх алхамыг дахин 2 удаа давтана.
• удирдсан эгнээ холбогдоогүй урд талд хөндлөн бэхэлгээ нэмнэ.
• 4 удаа давтана.

Алхам 5: Шоо хийх, давхаргыг холбох

Одоо бид эдгээр 4 давхаргатай болсон тул тэдгээрийг гагнах л үлдлээ.

Загвар дээр нэг давхаргыг буцааж оруулна уу. Энэ нь дээд давхарга байх болно, тиймээс хамгийн хөөрхөнийг нь сонгоорой:) Дээрээс нь өөр давхарга тавиад нэг буланг нь эхний давхаргаас яг 25 мм (эсвэл сүлжээндээ ашиглаж байсан зай) тэгшлээрэй. Энэ бол катодын утас хоорондын зай юм. Туслах гараараа буланг барьж, эхний давхаргын булангийн анодыг хоёр дахь давхаргын булангийн анод руу гагнана. Үүнийг бүх буланд хий. Давхаргууд нь бүх хэмжээсээр төгс нийцсэн эсэхийг шалгаарай. Хэрэв тохируулахын тулд бага зэрэг нугалж болохгүй. Эсвэл өндөр зайг дахин гагнах нь унтраалттай байна. Тэдгээрийг төгс тохируулсны дараа үлдсэн 12 анодыг гагнана. 3 удаа давтана.

Алхам 6: Эсэргүүцлийн утгыг сонгох

Ледийн резисторийн утгыг сонгохдоо хоёр зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

1) LED 2) AVR AVR нь хамгийн их хосолсон гүйдлийн хүчин чадалтай 200 мА байна. Энэ нь нэг LED -тэй ажиллахад 12 мА өгдөг. Та мөн LED -ийнхээ хамгийн их гүйдэлээс хэтрэхийг хүсэхгүй байна. Би шоо дээрээ 220 ом эсэргүүцэл ашигласан. Энэ нь надад нэг LED тутамд 12 мА орчим хүч өгсөн.

Алхам 7: Хянагч

Лед шоо хянадаг хэлхээг хавсаргасан бүдүүвч зураг дээр тайлбарласан болно.

RS-232 интерфэйс нь заавал биш юм. мөн орхигдуулж болно. Энэ бол IC2 ба түүнтэй холбогдсон бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд юм. Ирээдүйн програм хангамжууд нь компьютерийн холболтыг идэвхжүүлнэ. Эхлэхийн тулд бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хамгийн бага утсаар холбох боломжийг олгодог схем дээр байрлуулна уу. Хэрэв бүх зүйл тохирсон бол хэлхээг гагнана уу. Би энэ талаар заавар өгөхгүй, учир нь хэлхээ нь шоо, шоо хоорондоо ялгаатай байх болно, энэ нь хэлхээний самбарын хэмжээ, хэмжээ зэргээс хамаарна. Кубыг хянагчийн хэлхээнд хэрхэн холбох тухай мэдээллийг дараагийн хэсэгт өгөх болно. алхам

Алхам 8: Кубыг утсаар холбоно уу

Зургууд үүнийг үгээр илүү сайн тайлбарлаж өгдөг. Зургуудыг үзээрэй.

Алхам 9: Эмхэтгэх, програмчлах

Та одоо удирдсан кубтай боллоо. Үүнийг ашиглахын тулд танд зарим програм хангамж хэрэгтэй болно. Би шоо дээр 3d өгөгдлийн орон зай гаргах драйвер хийсэн бөгөөд куб дээр зарим гайхалтай харааны эффектүүдийг харуулах функцтэй байна. Та миний кодыг ашиглаж, өөрийн кодоо бичиж эсвэл үргэлжлүүлж болно. Хэрэв та өөрийн эффектээ хийвэл надад кодыг илгээнэ үү. Залуус та нарын юу хийж байгааг харахыг хүсч байна! Хөтөлбөрийг эмхэтгэхийн тулд. Командын сурталчилгааг нээгээд командын мөрөнд "make" гэсэн эх код бүхий директорыг оруулна уу. Хэрэв та ATMega16 -ийн оронд ATMega32 ашиглахыг хүсвэл Makefile дахь mcu тохиргоог өөрчилж, дахин эмхэтгэнэ үү. Хэрэв та m32 -ийг ашиглаж, энэ алхамыг хийхгүй бол шоо зөв ачаалахгүй болно (улаан, ногоон гэрэл үүрд анивчих болно). Одоо та эх лавлахад main.hex нэртэй файлтай байх ёстой. Дараагийн алхам Энэ кодыг таны куб руу хэрхэн оруулахыг танд үзүүлэх болно.

Алхам 10: Микроконтроллерыг програмчилна уу

Хэрэв танд хурд болон/эсвэл зарим LED гэрэл асахгүй байхад асуудал гарвал. Энэ алхамыг анхааралтай уншина уу. Микроконтроллерыг програмчлахын тулд би avrdude болон USBTinyISP програмыг ашигладаг.

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

Миний жишээ бол Ubuntu Linux систем дээр байх болно. Уг процедур нь Windows дээр бараг ижил байх ёстой, гэхдээ би танд тусалж чадахгүй. Хэрэв та өөр програмист ашиглаж байгаа бол тэр програмистын гарын авлагыг уншиж, эхний ээлжинд AVR -тэй холбоо барьж чадах эсэхийг харцгаая. Программистыг өөрийн куб болон компьютерт холбоно уу. "Avrdude -c usbtiny -p m16 ", wherer -c нь програмист, -p AVR загварыг тодорхойлдог. Та гаралтыг доорх зургуудаас харж болно. Одоо firmware -ийг байршуулаарай: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Одоогоор куб дахин ачаалж, хийж эхлэх ёстой. Энэ нь дотоод осциллятор ашиглан 1 МГц (маш удаан) дээр ажиллах болно. Зарим liod ажиллахгүй, учир нь зарим GPIO портуудыг JTAG -д ашигладаг бөгөөд гадаад осцилляторыг идэвхжүүлэх, JTAG -ийг идэвхгүй болгохын тулд бид гал хамгаалагчийн байтыг програмчлах хэрэгтэй: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "ба" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Энэ алхамыг хийхдээ болгоомжтой байгаарай! Хэрэв та буруу ойлговол та микроконтроллероо бүрмөсөн устгах боломжтой! Хэрэв та ATMega16 -аас өөр микроконтроллер ашиглаж байгаа бол гал хамгаалагчийн байтыг солихын өмнө өгөгдлийн хүснэгтийг анхааралтай уншаарай! Гал хамгаалагчийн зөв байтыг бичсэний дараа куб дахин ачаалагдаж бүх ледүүд ажиллаж байгаа үед тогтмол хурдтай ажиллаж эхлэх ёстой. Д.

Алхам 11: Том хэмжээтэй байх - 8x8x8

Энэхүү 4x4x4 хэмжээтэй шоо хийсний дараа би бас 8x8x8 хэмжээтэй маш том шоо хийлээ. Би түүнд зав гарвал зааварчилгаа өгөх болно. Энэ хооронд зургуудыг үзээрэй:-)

Та 8x8x8 хувилбарыг эндээс олж болно: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Хэрэв танд таалагдаж байвал энэхүү зааварчилгааг үнэлнэ үү!:)