LED Cube 4x4x4: 11 Addım (Şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

İnanılmaz 3 ölçülü LED displey. 64 LED, Atmel Atmega16 mikro nəzarətçisi tərəfindən idarə olunan bu 4 x 4 x 4 kubdan ibarətdir. Hər bir LED, heyrətamiz 3d animasiyalarını göstərməyə imkan verən proqramda fərdi olaraq həll edilə bilər! 8x8x8 LED kubu, populyar tələbatla artıq mövcuddur:

Addım 1: Nə lazımdır

Hər şeydən əvvəl, 64 ledləri birlikdə lehimləmək üçün kifayət qədər vaxt lazımdır;) Bilik siyahısı:

• Əsas elektronika və lehimləmə bacarıqları
• Bir AVR mikro nəzarətçisini necə proqramlaşdıracağınızı bilin - bu təlimatda bunu əhatə etməyəcəyəm.

Komponent siyahısı:

• Protoboard. Mis dairələri olan tip.
• Atmel AVR Atmega16 mikro nəzarətçisi
• Atmega16 proqramlaşdırmaq üçün proqramçı
• 64 Led
• 2 status led. Qırmızı və yaşıldan istifadə etdim. (isteğe bağlı)
• Max232 rs-232 çipi və ya ekvivalenti.
• LEDlər üçün 16 rezistor. (100-400ohms) buna qayıdacaq.
• 2x rezistor 470 ohm. status ledləri üçün
• 1x rezistor 10k
• 4x rezistor 2.2k
• 4x NPN transistor BC338 (və ya 250 iş mA-nı dəyişə bilən digər tranzistor)
• 1 x 10 uF kondansatör
• 1x 1000uF kondansatör
• 6x 0.1uF keramika kondansatörü
• 2 x 22pF keramika kondansatörü
• 1x kristal 14.7456 MHz
• 2x toxunma düyməsi
• isteğe bağlı pwr açarı
• 12v güc üçün bağlayıcı
• 5v güc üçün isteğe bağlı konnektor

Addım 2: Multiplexing

64 fərdi tel istifadə etmədən 64 LED -i necə idarə etmək olar? Multipleksləmə!

Hər bir ledin anoduna bir tel çəkmək, əlbəttə ki, praktik olmayacaq və çox pis görünərdi. Bunun qarşısını almağın bir yolu, kubu 4 qat 16x16 LED -ə bölməkdir. Şaquli bir sütunda hizalanan bütün LEDlər ümumi bir anod (+) bölüşür. Üfüqi bir təbəqədəki bütün LEDlər ümumi bir katod (-) bölüşür. İndi arxadakı sol üst küncdəki LED-i yandırmaq istəsəm (0, 0, 3), yalnız üst təbəqəyə GND (-), sol küncdəki sütuna VCC (+) verirəm. Bir anda yalnız bir led yandırmaq və ya eyni anda birdən çox təbəqəni yandırmaq istəyirsinizsə.. bu yaxşı işləyir. Ancaq öndəki sağ alt küncü işıqlandırmaq istəsəm (3, 3, 0), problemlərlə qarşılaşıram. Alt təbəqəyə GND və sol ön sütuna VCC verdiyim zaman, öndəki yuxarı sağ ledini (3, 3, 3), arxada isə sol aşağı LED -i yandırıram (0, 0, 0). Bu xəyal effektini 64 fərdi tel əlavə etmədən həll etmək mümkün deyil. Ətrafda işləməyin yolu bir anda yalnız bir təbəqəni işıqlandırmaqdır, ancaq o qədər sürətli etmək lazımdır ki, göz heç vaxt yalnız bir təbəqənin yandığını tanımır. Bu, görmə davamlılığı adlı bir fenomenə əsaslanır. Hər bir təbəqə 4x4 (16) ölçüdədir. 4 16 LED şəkli bir anda, həqiqətən sürətli yanıb -söndürsək, 4x4x4 ölçülü 3 boyutlu bir görüntü əldə edirik!

Addım 3: Küp, Şablon Hazırlayın

4x4 LED -lərin sərbəst şəkildə qaynaqlanması qorxunc görünə bilər! 4 mükəmməl 4x4 LED -lər əldə etmək üçün onları yerində saxlamaq üçün bir şablondan istifadə edirik. Kubu mümkün qədər asan etmək istədim, buna görə də LED -lərdən istifadə etməyi seçdim. bacardığınız qədər öz ayaqları. Şəbəkədəki xətlər arasındakı məsafə LED ayaqlarının uzunluğuna görə müəyyən edildi. Tel əlavə etmədən və ya kəsmədən lehimləməyi təmin etmək üçün 25 mm (təxminən bir düym) hər bir led arasındakı optimal məsafə olduğunu (hər bir ledin mərkəzi arasında!) Olduğunu gördüm.

• 2x5 sm ölçüdə 4x4 ölçülü bir ızgara düzəltmək üçün kifayət qədər böyük bir ağac parçası tapın.
• 4x4 ölçüdə bir xətt çəkin.
• Orta kəsici ilə bütün kəsişmələrdə girintilər edin.
• Ledin möhkəm şəkildə yerində qalması üçün çuxurları kifayət qədər kiçik edən və ucun asanlıqla çıxarıla biləcəyi qədər böyük bir qazma ucu tapın (telləri əyilmədən..).
• 16 delik qazın.
• Ledcube şablonunuz hazırdır.

Addım 4: Kub hazırlamaq, Layları lehimləmək

Kubu 4x4 ledli 4 təbəqədə düzəldirik, sonra birlikdə lehimləyirik.

• LEDləri arxa və bir tərəfə qoyun və onları birlikdə lehimləyin
• Başqa bir LED sırası qoyun və onları birlikdə lehimləyin. Lehimləmə dəmiri üçün yer buraxmaq üçün hər dəfə bir sıra edin!
• Yuxarıdakı addımı daha 2 dəfə təkrarlayın.
• Led sıralarının bağlanmadığı ön tərəfə çarpaz dayaqlar əlavə edin.
• 4 dəfə təkrarlayın.

Addım 5: Kub hazırlamaq, qatları birləşdirmək

İndi bu 4 təbəqəyə sahib olduğumuz üçün, onları bir yerdə lehimləməkdir.

Şablona yenidən bir qat qoyun. Bu üst qat olacaq, buna görə ən gözəlini seçin:) Üstünə başqa bir təbəqə qoyun və künclərdən birini birinci təbəqənin üstündən tam olaraq 25 mm (və ya şəbəkənizdə istifadə etdiyiniz məsafəni) hizalayın. Bu, katot telləri arasındakı məsafədir. Bir kömək əli ilə küncü yerində tutun və birinci təbəqənin künc anodunu ikinci təbəqənin künc anoduna lehimləyin. Bunu bütün künclər üçün edin. Qatlamların bütün ölçülərdə mükəmməl uyğunlaşdığını yoxlayın. Düzəltmək üçün bir az əyilməyin. Yoxsa hündürlük məsafəsini yenidən lehimləyin. Mükəmməl hizalandıqda, qalan 12 anodu birlikdə lehimləyin. 3 dəfə təkrarlayın.

Addım 6: Rezistor dəyərlərinin seçilməsi

Ledləriniz üçün bir rezistor dəyəri seçərkən iki şeyi nəzərə almaq lazımdır.

1) LEDlər 2) AVR AVR AVR -nin maksimum birləşdirilmiş cərəyanı 200 mA -dır. Bu, LED başına işləmək üçün bizə 12mA verir. Ledlərinizin qiymətləndirdiyi maksimum cərəyanı aşmaq istəmirsiniz. Küpümdə 220 ohm rezistor istifadə etdim. Bu, hər bir ledə təxminən 12mA verdi.

Addım 7: Nəzarətçi

Led kubunu idarə edən sxemlər əlavə edilmiş sxematik şəkildə təsvir edilmişdir.

RS-232 interfeysi isteğe bağlıdır. və buraxıla bilər. Bu IC2 və ona bağlı olan bütün komponentlərdir. Gələcək proqramlar kompüterlə ünsiyyət qurmağa imkan verəcəkdir.. Bütün komponentlərin minimal miqdarda tel ilə əlaqə qurmasını təmin edən bir sxem üzərində bütün lövhələrinizi elektron kartınıza yerləşdirərək başlayın. Hər şey uyğun gəlirsə, dövrəni lehimləyin. Mən bu barədə başqa heç bir göstəriş verməyəcəyəm, çünki dövrə lövhənin ölçüsündən asılı olaraq kubdan kubdan çox fərqli görünəcək. addım

Addım 8: Kubu bağlayın

Şəkillər bunu sözlərdən daha yaxşı izah edir. Zəhmət olmasa şəkillərə baxın.

Addım 9: Kompilyasiya və Proqramlaşdırma

İndi bir led kubunuz var. İstifadə etmək üçün bəzi proqramlara ehtiyacım var. Küpdə 3d məlumat boşluğu yaratmaq üçün bir sürücü və kubda bəzi sərin vizual effektlər göstərmək üçün funksiyalar hazırladım. Kodumu istifadə edə, öz kodunuzu yaza və ya qura bilərsiniz. mənim kodum və daha çox effektlər. Öz effektlərinizi edirsinizsə, mənə kodu göndərin. Proqramı tərtib etmək üçün uşaqlarınızın nə etdiyini görmək istəyirəm. Yalnız bir əmr açma əmrini açın, əmr satırında "make" mənbə kod tipinə malik olan qovluğa daxil olun. ATMega16 yerinə ATMega32 istifadə etmək istəyirsinizsə, Makefile -də mcu parametrini dəyişdirin və yenidən tərtib edin (yazın). Əgər m32 -dən istifadə edirsinizsə və bu addımı atmasanız, kub düzgün yüklənməyəcək (qırmızı və yaşıl işıqlar əbədi olaraq yanıb -sönəcək). İndi mənbə qovluğunda main.hex adlı bir fayl olmalıdır. bu kodu kubunuza necə daxil edəcəyinizi göstərəcək.

Addım 10: Mikro nəzarətçini proqramlaşdırın

Sürət və/və ya bəzi LED -lərin yanmaması ilə bağlı problemlər yaşayırsınızsa. Zəhmət olmasa bu addımı diqqətlə oxuyun. Mikro nəzarətçini proqramlaşdırmaq üçün avrdude və USBTinyISP proqramçılarından istifadə edirəm.

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

Mənim nümunələrim Ubuntu Linux sistemində olacaq. Prosedur Windows -da çox oxşar olmalıdır, amma bu işdə sizə kömək edə bilmərəm. Başqa bir proqramçıdan istifadə edirsinizsə, o proqramçının təlimatını oxuyun və əvvəlcə AVR ilə əlaqə qura biləcəyimizi görək. Proqramçını kubunuza və kompüterinizə qoşun. "Avrdude -c usbtiny -p" əmridir. m16 ", burada -c proqramçı və -p AVR modelini təyin edir. Aşağıdakı şəkillərdəki çıxışı görə bilərsiniz. İndi firmware yükləyin: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Bu anda kub yenidən başlamalı və işlər görməyə başlamalıdır. Daxili osilatordan istifadə edərək 1mhz -də (çox yavaş) işləyəcək. Və bəzi ledlər işləməyəcək, çünki bəzi GPIO portları JTAG üçün standart olaraq istifadə olunur. Xarici osilatoru işə salmaq və JTAG -ı deaktiv etmək üçün qoruyucu baytları proqramlaşdırmalıyıq: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "və" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Bu addımı atarkən diqqətli olun! Səhv başa düşsəniz, mikrokontrollerinizi həmişəlik məhv edə bilərsiniz! ATMega16 -dan başqa bir mikrokontrolördən istifadə edirsinizsə, sigorta baytlarını dəyişməzdən əvvəl məlumat cədvəlini diqqətlə oxuyun! Doğru sigorta baytlarını yazdıqdan sonra, kub yenidən başlamalı və bütün ledlər işlək vəziyyətdə normal sürətlə işə başlamalıdır. Yeni kubunuzdan zövq alın: D

Addım 11: Böyük gedin - 8x8x8

Bu olduqca xülya 4x4x4 kub hazırladıqdan sonra, böyük bir 8x8x8 kub da hazırladım. Vaxtım olanda bunun üçün təlimat verəcəyəm. Bu arada şəkillərə baxın:-)

8x8x8 versiyasını burada tapa bilərsiniz: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ İstəsəniz bu təlimatı qiymətləndirin!:)