LED -kuup 4x4x4: 11 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:50

Hämmastav kolmemõõtmeline LED -ekraan. 64 LED -i moodustavad selle 4 x 4 x 4 kuubi, mida juhib Atmel Atmega16 mikrokontroller. Iga LED -i saab tarkvaraga eraldi käsitleda, võimaldades sellel kuvada hämmastavaid 3D -animatsioone! 8x8x8 LED-kuup on nüüd saadaval populaarse nõudluse järgi:

Samm: mida vajate

Kõigepealt vajate 64 LED -i kokku jootmiseks üsna palju aega;) Teadmiste loend:

• Elektroonika ja jootmise põhioskused
• Tea, kuidas programmeerida AVR -mikrokontrollerit - selles juhendis ma seda ei käsitle.

Komponentide loend:

• Protoboard. Tüüp vaskringidega.
• Atmel AVR Atmega16 mikrokontroller
• Programmeerija Atmega16 programmeerimiseks
• 64 LEDi
• 2 oleku LED -i. Kasutasin punast ja rohelist. (valikuline)
• Kiip Max232 RS-232 või samaväärne.
• 16 takistit LED -ide jaoks. (100–400 oomi) jõuab selle juurde tagasi.
• 2x takisti 470 oomi. staatuse LED -ide jaoks
• 1x takisti 10k
• 4x takisti 2.2k
• 4x NPN transistor BC338 (või muu transistor, mis suudab lülitada 250-ish mA)
• 1x 10uF kondensaator
• 1x 1000uF kondensaator
• 6x 0,1uF keraamiline kondensaator
• 2x 22pF keraamiline kondensaator
• 1x kristall 14,7456 MHz
• 2x kombatav nupp
• valikuline pwr -lüliti
• pistik 12v toite jaoks
• valikuline pistik 5v toite jaoks

2. samm: multipleksimine

Kuidas juhtida 64 LED -i ilma 64 üksikut juhtmest kasutamata? Mitmekordistamine!

Juhtme juhtimine iga LED -i anoodile oleks ilmselgelt ebapraktiline ja näeks tõesti halb välja. Üks võimalus sellest mööda pääsemiseks on jagada kuubik neljaks 16x16 LED -kihiks. Kõigil vertikaalsesse veergu joondatud valgusdioodidel on ühine anood (+). Kõigil horisontaalse kihi valgusdioodidel on ühine katood (-). Kui ma tahaksin tagumises vasakus ülanurgas LED-i põlema panna (0, 0, 3), siis ma lihtsalt sisestan ülemisele kihile GND (-) ja vasaku nurga veergu VCC (+). Kui ma tahan süttida ainult ühte LED -i korraga või ainult korraga rohkem kui ühte kihti, töötab see hästi. Kui aga tahan ka eesmise parema alumise nurga valgustada (3, 3, 0), tekib mul probleeme. Kui ma tarnin GND -d alumisele kihile ja VCC -d vasakule eesmisele veerule, süttib ka eesmine parempoolne LED (3, 3, 3) ja alumine vasak LED taga (0, 0, 0). Seda kummitavat efekti on võimatu lahendada ilma 64 üksiku juhtme lisamiseta. Selle ümber töötamise viis on valgustada ainult üks kiht korraga, kuid tehke seda nii kiiresti, et silm ei tunneks ära, et igal ajal süttib ainult üks kiht. See põhineb nähtusel, mida nimetatakse nägemise püsivuseks. Iga kiht on 4x4 (16) kujutis. Kui välgutame 4 16 led -pilti ükshaaval, tõesti kiiresti, saame 4x4x4 3D -pildi!

3. samm: kuubi, malli tegemine

4x4 LED -ide jootmisvõred vabakäel näeksid kohutavad välja! 4 täiusliku 4x4 LED -võrgu saamiseks kasutame nende hoidmiseks malli. Tahtsin muuta kuubi võimalikult lihtsaks, seega otsustasin kasutada LED -e oma jalgu nii palju kui võimalik. Ruudustiku joonte vaheline kaugus otsustati LED -jalgade pikkuse järgi. Leidsin, et 25 mm (umbes tolli) oli optimaalne kaugus iga LED -i vahel (iga LED -i keskpunkti vahel!), Et võimaldada jootmist ilma traati lisamata või lõikamata.

• Leidke piisavalt suur puutükk, et teha 4x4 ruudustik 2, 5 cm peale.
• Joonistage joonte 4x4 ruudustik.
• Tehke mõlemale ristmikule mõlgid kesktõmbega.
• Leidke puur, mis teeb augud piisavalt väikeseks, et LED püsiks kindlalt paigal, ja piisavalt suur, et LED -d saaks kergesti välja tõmmata (ilma juhtmeid painutamata..).
• Puurige 16 auku.
• Teie ledcube'i mall on valmis.

4. samm: kuubi tegemine, kihtide jootmine

Valmistame kuubi 4 kihina 4x4 LED -i, seejärel jootame need kokku. Loo kiht:

• Pange LED -id sisse taga ja mööda ühte külge ning jootke need kokku
• Sisestage teine rida LED -e ja jootke need kokku. Tehke üks rida korraga, et jätta jootekolbile koht!
• Korrake ülaltoodud sammu veel 2 korda.
• lisage esiküljele risttugevdus, kus juhitud read ei ole ühendatud.
• Korda 4 korda.

Samm: kuubi tegemine, kihtide ühendamine

Nüüd, kui meil on need 4 kihti, ei jää meil muud üle kui need kokku joota.

Pange üks kiht malli tagasi. See on pealmine kiht, nii et valige kõige ilusam:) Pange teine kiht peale ja joondage üks nurkadest täpselt 25 mm (või mis tahes vahemaa, mida kasutasite oma võrgus) esimese kihi kohal. See on kaugus katoodijuhtmete vahel. Hoidke nurka abikäega paigal ja jootage esimese kihi nurgaanood teise kihi nurgaanoodi külge. Tehke seda kõigi nurkade jaoks. Kontrollige, kas kihid on kõigis mõõtmetes ideaalselt joondatud. Kui ei kohanemiseks veidi painutada. Või jootke see kõrguse kaugus uuesti välja. Kui need on ideaalselt joondatud, jootke ülejäänud 12 anoodi kokku. Korda 3 korda.

6. samm: takisti väärtuste valimine

Valgusdioodide takisti väärtuse valimisel tuleb meeles pidada kahte asja.

1) LED -id 2) AVR AVR -i maksimaalne kombineeritud voolutugevus on 200 mA. See annab meile LED -iga töötamiseks 12 mA. Samuti ei soovi te ületada LED -ide maksimaalset voolu. Kasutasin oma kuubikul 220 oomi takistit. See andis mulle umbes 12mA LED -i kohta.

7. samm: kontroller

LED -kuubikut juhtivaid ahelaid on kirjeldatud lisatud skemaatilisel pildil.

RS-232 liides on valikuline. ja võib ära jätta. See on IC2 ja kõik sellega ühendatud komponendid. Tulevased püsivarad võimaldavad arvutiga suhtlemist. Alustuseks paigutage kõik oma trükkplaadi komponendid paigutusse, mis võimaldab kõigil komponentidel minimaalse hulga juhtmetega ühenduda. Kui kõik sobib, jootke vooluring. Ma ei anna selle kohta rohkem juhiseid, kuna vooluahel näeb kuubikutelt ilmselt väga erinev välja, olenevalt trükkplaadi suurusest jne. Teave kuubi ühendamise kohta kontrolleriahelasse on järgmises samm.

8. samm: ühendage kuubik juhtmega

Pildid selgitavad seda paremini kui sõnad. Palun vaadake pilte.

9. samm: kompileerimine ja programmeerimine

Nüüd on teil led -kuup. Selle kasutamiseks on vaja teatud tarkvara. Olen loonud draiveri kuubikul 3D -andmeruumi renderdamiseks ja funktsioone, mis kuvavad kuubikul lahedaid visuaalseid efekte. Saate kasutada minu koodi, kirjutada ise või tugineda sellele minu koodi ja tehke rohkem efekte. Kui teete oma efekte, saatke mulle kood. Ma ootan huviga, mida te teete! Programmi koostamiseks. Lihtsalt avage käsuviip, sisestage käsureale kataloog, mille lähtekooditüüp on "make". Kui soovite ATMega16 asemel kasutada ATMega32, muutke lihtsalt Makefile'i mcu sätet ja kompileerige uuesti (tüüp make). Kui kasutate m32 ja ei tee seda sammu, ei käivitu kuubik korralikult (punased ja rohelised tuled vilguvad igavesti). Nüüd peaks teil olema lähtekataloogis fail nimega main.hex. Järgmine samm näitab teile, kuidas seda koodi oma kuubikusse saada.

Samm: programmeerige mikrokontroller

Kui teil on probleeme kiirusega ja/või mõni LED ei sütti. Palun lugege seda sammu hoolikalt. Mikrokontrolleri programmeerimiseks kasutan avrdude'i ja USBTinyISP programmeerijat.

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

Minu näited on Ubuntu Linuxi süsteemis. Protseduur peaks Windowsis olema peaaegu identne, kuid ma ei saa teid selles aidata. Kui kasutate mõnda muud programmeerijat, lugege selle programmeerija juhendit ja avrdude. Kõigepealt vaatame, kas saame AVR -iga ühendust. Ühendage programmeerija oma kuubiku ja arvutiga. Käsk on "avrdude -c usbtiny -p m16 ", kus -c määrab programmeerija ja -p AVR -i mudeli. Väljundit näete allolevatel piltidel. Nüüd laadige alla püsivara: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Praeguseks peaks kuup taaskäivituma ja hakkama asju tegema. See töötab sisemise ostsillaatori abil kiirusega 1 MHz (väga aeglaselt). Ja mõned LED -id ei tööta, sest vaikimisi kasutatakse JTAG -i jaoks mõnda GPIO -porti. Välise ostsillaatori lubamiseks ja JTAG -i keelamiseks peame programmeerima kaitsmebaidid: käivitage "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "ja" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Olge selle sammu tegemisel ettevaatlik! Kui eksite, võite oma mikrokontrolleri jäädavalt hävitada! Kui kasutate mõnda muud mikrokontrollerit kui ATMega16, lugege kindlasti enne kaitsmebaitide vahetamist hoolikalt andmelehte! Pärast õigete kaitsmebaitide kirjutamist peaks kuup taaskäivituma ja hakkama normaalse kiirusega töötama, kui kõik LED -id on töökorras. Nautige oma uut kuubikut: D

11. samm: suureks muutmine - 8x8x8

Pärast selle üsna uhke 4x4x4 kuubi tegemist olen teinud ka tohutu 8x8x8 kuubi. Teen selle jaoks õpetatava, kui mul on aega. Vahepeal vaata pilte:-)

8x8x8 versiooni leiate siit: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Palun hinnake seda juhendatavat, kui teile meeldib!:)