LED kocka 4x4x4: 11 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Csodálatos 3 dimenziós LED kijelző. 64 LED alkotja ezt a 4 x 4 x 4 kockát, amelyet egy Atmel Atmega16 mikrokontroller vezérel. A szoftverben minden LED külön -külön címezhető, így elképesztő 3D -s animációkat jeleníthet meg! A 8x8x8 LED kocka már elérhető, népszerű igény szerint:

1. lépés: Amire szüksége van

Először is elég sok időre van szüksége a 64 led összeforrasztásához;) Tudáslista:

• Alapvető elektronikai és forrasztási ismeretek
• Tudja meg, hogyan kell programozni egy AVR mikrokontrollert - ebben az útmutatóban nem fogok kitérni rá.

Komponensek listája:

• Protoboard. A típus rézkarikákkal.
• Atmel AVR Atmega16 mikrokontroller
• Programozó az Atmega16 programozására
• 64 LED
• 2 állapotjelző. Pirosat és zöldet használtam. (választható)
• Max232 rs-232 chip, vagy azzal egyenértékű.
• 16 ellenállás LED -ekhez. (100-400ohm) visszatér erre.
• 2x ellenállás 470 ohm. státusz ledekhez
• 1x 10k ellenállás
• 4x 2,2k ellenállás
• 4x NPN BC338 tranzisztor (vagy más tranzisztor, amely képes 250 ish mA váltására)
• 1x 10uF kondenzátor
• 1x 1000uF kondenzátor
• 6x 0,1uF kerámia kondenzátor
• 2x 22pF kerámia kondenzátor
• 1x 14,7456 MHz kristály
• 2x tapintható gomb
• opcionális pwr kapcsoló
• csatlakozó 12V tápellátáshoz
• opcionális csatlakozó 5V -os tápellátáshoz

2. lépés: Multiplexelés

Hogyan vezérelhető 64 LED 64 külön vezeték nélkül? Multiplexelés!

Egy vezeték vezetése az egyes LED -ek anódjához nyilvánvalóan nem lenne praktikus, és nagyon rosszul nézne ki. Az egyik módja annak, hogy ezt megkerülje, ha felosztja a kockát 4 réteg 16x16 LED -re. A függőleges oszlopba igazított összes LED közös anóddal rendelkezik (+). A vízszintes réteg összes LED-je közös katóddal rendelkezik (-). Ha most meg akarom világítani a LED-et a bal felső sarokban a hátsó részen (0, 0, 3), akkor csak a felső réteghez GND-t (-), a bal sarokban pedig a VCC-t (+) adom. Ha egyszerre csak egy ledet akarok felgyújtani, vagy egyszerre csak egynél több réteget világítok meg, ez jól működik. Ha azonban elöl is meg akarom világítani a jobb alsó sarkot (3, 3, 0), akkor problémákba ütközöm. Amikor GND -t szállítok az alsó réteghez, és VCC -t a bal első oszlophoz, akkor kigyulladok az elülső jobb felső ledben (3, 3, 3) és a bal alsó LED -ben a hátsó LED -ben (0, 0, 0). Ezt a szellemképet 64 egyéni vezeték hozzáadása nélkül lehetetlen megkerülni. A körüljárás módja az, hogy egyszerre csak egy réteget világítson meg, de olyan gyorsan, hogy a szem nem ismeri fel, hogy bármikor csak egy réteg világít. Ez a látás állandóságának nevezett jelenségre támaszkodik. Minden réteg 4x4 (16) kép. Ha egyenként villogunk 4 16 LED -es képen, nagyon gyorsan, akkor 4x4x4 -es 3D -s képet kapunk!

3. lépés: A kocka, sablon elkészítése

A szabadkézi 4x4 -es LED -ek forrasztórácsai szörnyen néznének ki! Ahhoz, hogy 4 tökéletes 4x4 -es LED -rácsot kapjunk, sablont használunk, hogy a helyükön tartsuk őket. A kockát a lehető legegyszerűbbé akartam tenni, ezért a LED -ek használatát választottam lehetőleg saját lábát. A rácsok közötti távolságot a LED -lábak hossza határozta meg. Megállapítottam, hogy 25 mm (körülbelül egy hüvelyk) volt az optimális távolság az egyes vezetékek között (az egyes ledek középpontja között!), Hogy lehetővé tegye a forrasztást vezeték hozzáadása vagy vágása nélkül.

• Keressen egy olyan fadarabot, amely elég nagy ahhoz, hogy 2 x 5 cm -es 4x4 -es rácsot készítsen.
• Rajzoljon egy 4x4 -es vonalrácsot.
• Középső lyukasztással horpadásokat készítsen minden metszéspontban.
• Keressen egy fúrót, amely elég kicsi lyukakat készít ahhoz, hogy a LED szilárdan a helyén maradjon, és elég nagy ahhoz, hogy a LED könnyen kihúzható legyen (anélkül, hogy meghajlítaná a vezetékeket..).
• Fúrja a 16 lyukat.
• A ledcube sablon elkészült.

4. lépés: A kocka elkészítése, a rétegek forrasztása

A kockát 4 réteg 4x4 ledből készítjük, majd összeforrasztjuk őket. Hozzon létre egy réteget:

• Helyezze be a LED -eket a hátsó és az egyik oldalon, és forrasztja össze őket
• Helyezzen be egy másik sor LED -et, és forrasztja össze őket. Végezzen egy -egy sort, hogy hagyjon helyet a forrasztópáka számára!
• Ismételje meg a fenti lépést még kétszer.
• adjon hozzá kereszttartót az elejére, ahol a ledes sorok nincsenek összekötve.
• Ismételje meg 4 -szer.

5. lépés: A kocka elkészítése, a rétegek összekapcsolása

Most, hogy megvan ez a 4 réteg, nincs más dolgunk, mint összeforrasztani őket.

Tegyen vissza egy réteget a sablonba. Ez lesz a felső réteg, ezért válassza ki a legszebbet:) Tegyen egy másik réteget a tetejére, és igazítsa az egyik sarkot pontosan 25 mm -re (vagy bármilyen távolságra, amelyet a rácsban használt) az első réteg fölé. Ez a távolság a katód vezetékek között. Segítő kézzel tartsa a sarkát a helyén, és forrasztja az első réteg sarokanódját a második réteg sarokanódjához. Tegye ezt az összes sarokhoz. Ellenőrizze, hogy a rétegek tökéletesen illeszkednek -e minden méretben. Ha nem hajlít egy kicsit a beállításhoz. Vagy újraforrasztani a magassági távolságot. Ha tökéletesen illeszkednek, forrasztja össze a fennmaradó 12 anódot. Ismételje meg 3 -szor.

6. lépés: Az ellenállási értékek kiválasztása

Két dolgot kell szem előtt tartani, amikor ellenállást választ a LED -ekhez.

1) A LED -ek 2) Az AVR Az AVR maximális kombinált áramerőssége 200 mA. Ez 12 mA -t biztosít számunkra LED -enként. Ezenkívül nem kívánja túllépni a LED -ek maximális áramerősségét. 220 ohmos ellenállásokat használtam a kockámon. Ez körülbelül 12 mA -t adott ledenként.

7. lépés: A vezérlő

A led kockát vezérlő áramköröket a mellékelt sematikus kép írja le.

Az RS-232 interfész opcionális. és kihagyható. Ez az IC2 és az összes csatlakoztatott alkatrész. A jövőbeli firmware -k lehetővé teszik a PC -s kommunikációt. Kezdje azzal, hogy az összes komponenst elhelyezi az áramköri lapon olyan elrendezésben, amely lehetővé teszi az összes komponens minimális mennyiségű vezetékkel történő csatlakoztatását. Ha minden megfelel, forrasztja az áramkört. Nem adok erre további utasításokat, mivel az áramkör valószínűleg kockánként nagyon másképp fog kinézni, attól függően, hogy mekkora az áramköri lap stb. lépés.

8. lépés: Csatlakoztassa a kockát

A képek ezt jobban megmagyarázzák, mint a szavak. Kérjük, nézze meg a képeket.

9. lépés: Fordítás és programozás

Most van egy led kocka. Ahhoz, hogy használni tudja, szüksége van némi szoftverre. Illesztőprogramot készítettem a kocka 3D adattérének megjelenítéséhez, és olyan funkciókat, amelyek néhány hűvös vizuális hatást jelenítenek meg a kockán. Használhatja a kódomat, írhat sajátot, vagy építhet tovább kódomat, és további effektusokat készítek. Ha saját effektusokat készít, kérjük, küldje el nekem a kódot. Kíváncsian várom, mit csináltok! A program összeállításához. Csak nyisson meg egy parancssort, írja be a könyvtárat a "make" forráskóddal a parancssorba. Ha ATMega32 -t szeretne használni az ATMega16 helyett, csak módosítsa az mcu beállítást a Makefile -ban és fordítsa újra (írja be a make). Ha az m32 -t használja, és nem teszi meg ezt a lépést, a kocka nem indul el megfelelően (a piros és a zöld fények örökre villogni fognak). Most a main.hex nevű fájlnak kell lennie a forráskönyvtárban. megmutatja, hogyan lehet bevinni ezt a kódot a kockába.

10. lépés: Programozza be a mikrokontrollert

Ha problémákat tapasztal a sebességgel és/vagy néhány LED nem világít. Kérjük, figyelmesen olvassa el ezt a lépést. A mikrokontroller programozásához az avrdude és az USBTinyISP programozót használom.

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

Példáim egy Ubuntu Linux rendszeren lesznek. Az eljárásnak nagyjából azonosnak kell lennie Windows rendszeren, de ebben nem tudok segíteni. Ha másik programozót használ, olvassa el az adott programozó és avrdude kézikönyvét. Először is nézzük meg, hogy fel tudjuk -e venni a kapcsolatot az AVR -rel. Csatlakoztassa a programozót a kockához és a számítógéphez. A parancs az "avrdude -c usbtiny -p m16 ", ahol -c adja meg a programozót, és -p az AVR modellt. A kimenetet az alábbi képeken láthatja. Most töltse fel a firmware -t: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Mostanra a kocka újraindul, és elkezdi csinálni. 1mhz -en fog futni (nagyon lassan) a belső oszcillátorával. És néhány LED nem fog működni, mert egyes GPIO portokat alapértelmezés szerint a JTAG használ. A külső oszcillátor engedélyezéséhez és a JTAG letiltásához be kell programoznunk a biztosíték bájtjait: run "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "és" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Legyen óvatos, amikor ezt a lépést végzi! Ha rosszul gondolja, véglegesen tönkreteheti a mikrokontrollert! Ha az ATMega16 -tól eltérő mikrovezérlőt használ, olvassa el figyelmesen az adatlapot, mielőtt kicseréli a biztosíték bájtjait! A megfelelő biztosítékbájtok beírása után a kockának újra kell indulnia, és normál sebességgel kell működnie, minden led működőképes állapotban. Élvezze az új kockát: D

11. lépés: Nagyítás - 8x8x8

Miután elkészítettem ezt a meglehetősen divatos 4x4x4 kockát, készítettem egy hatalmas 8x8x8 kockát is. Ha lesz időm, megtanulok valamit. Közben nézd meg a képeket:-)

A 8x8x8 verziót itt találja: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Kérjük, értékelje ezt az oktathatót, ha tetszik!:)