Kub LED 4x4x4: 11 hapa (me fotografi)

2025 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2025-01-23 15:10

Ekran LED mahnitës 3 dimensionale. 64 LED përbëjnë këtë kub 4 me 4 me 4, të kontrolluar nga një mikrokontrollues Atmel Atmega16. Çdo LED mund të adresohet individualisht në softuer, duke i mundësuar atij të shfaqë animacione të mahnitshme 3d! Kubi LED 8x8x8 tani në dispozicion, sipas kërkesës popullore:

Hapi 1: Ajo që ju nevojitet

Para së gjithash, ju duhet mjaft kohë për të bashkuar 64 led;) Lista e njohurive:

• Aftësitë themelore të elektronikës dhe bashkimit
• Di si të programosh një mikrokontrollues AVR - nuk do ta mbuloj këtë në këtë udhëzues.

Lista e përbërësve:

• Protoboard. Lloji me rrathë bakri.
• Mikrokontrolluesi Atmel AVR Atmega16
• Programues për të programuar Atmega16
• 64 Led
• 2 drejtime statusi. Kam përdorur të kuqe dhe jeshile. (opsionale)
• Çipi Max232 rs-232, ose ekuivalenti i tij.
• 16 rezistente për led. (100-400ohms) do të kthehet në këtë.
• 2x rezistencë 470 ohm. për led të statusit
• 1x rezistencë 10k
• 4x rezistencë 2.2k
• 4x transistor NPN BC338 (ose transistor tjetër i aftë për të ndërruar 250-mA mA)
• Kondensator 1x 10uF
• 1x kondensator 1000uF
• Kondensator qeramik 6x 0.1uF
• Kondensator qeramik 2x 22pF
• 1x kristal 14.7456 MHz
• 2x buton prekës
• çelës opsional pwr
• lidhës për energji 12v
• lidhës opsional për fuqi 5v

Hapi 2: Multipleksimi

Si të kontrolloni 64 LED pa përdorur 64 tela individualë? Multipleksimi!

Drejtimi i një teli në anodën e secilit led do të ishte padyshim jopraktik dhe do të dukej vërtet keq. Një mënyrë për ta kapërcyer këtë, është ndarja e kubit në 4 shtresa të LED -ve 16x16. Të gjitha LED -të e rreshtuar në një kolonë vertikale ndajnë një anodë të zakonshme (+). Të gjitha LED-të në një shtresë horizontale ndajnë një katodë të përbashkët (-). Tani nëse dua të ndez LED në këndin e sipërm të majtë në pjesën e pasme (0, 0, 3), unë thjesht furnizoj GND (-) në shtresën e sipërme dhe VCC (+) në kolonën në këndin e majtë. Nëse dua të ndez vetëm një led në të njëjtën kohë, ose vetëm të ndriçoj më shumë se një shtresë në të njëjtën kohë.. kjo funksionon mirë. Sidoqoftë, nëse gjithashtu dua të ndriçoj këndin e poshtëm të djathtë në pjesën e përparme (3, 3, 0), kam probleme. Kur furnizoj GND në shtresën e poshtme dhe VCC në kolonën e përparme të majtë, ndriçoj gjithashtu pjesën e sipërme të djathtë të udhëhequr në pjesën e përparme (3, 3, 3) dhe LED -in e poshtëm të majtë në pjesën e pasme (0, 0, 0) Me Ky efekt fantazmë është i pamundur të zgjidhet pa shtuar 64 tela individualë. Mënyra për të punuar rreth tij është të ndriçoni vetëm një shtresë në të njëjtën kohë, por bëjeni atë aq shpejt sa syri nuk e kupton që vetëm një shtresë është ndezur në çdo kohë. Kjo mbështetet në një fenomen të quajtur Vazhdimësia e shikimit. Çdo shtresë është një imazh 4x4 (16). Nëse ndezim 4 16 imazhe të drejtuara një nga një, me të vërtetë shpejt, marrim një imazh 4x4x4 3D!

Hapi 3: Bërja e Kubit, Modeli

Rrjetat e saldimit të LED -ve 4x4 do të dukeshin të tmerrshme! Për të marrë 4 rrjeta të përsosura 4x4 të LED -ve, ne përdorim një shabllon për t'i mbajtur ato në vend. Doja ta bëja kubin sa më të lehtë të ishte e mundur, kështu që zgjodha të përdor LEDs këmbët e veta sa më shumë që të jetë e mundur. Distanca midis linjave në rrjet u vendos nga gjatësia e këmbëve LED. Kam gjetur se 25mm (rreth një inç) ishte distanca optimale midis secilës led (midis qendrës së secilit led që është!) Për të mundësuar bashkimin pa shtuar ose prerë tela.

• Gjeni një copë druri mjaft të madhe për të bërë një rrjet 4x4 prej 2, 5 cm.
• Hartoni një rrjet linjash 4x4.
• Bëni gërvishtjet në të gjitha kryqëzimet me një grusht qendror.
• Gjeni një stërvitje që i bën vrimat mjaft të vogla në mënyrë që led të qëndrojë fort në vend, dhe mjaft i madh në mënyrë që led të mund të tërhiqet lehtësisht (pa përkulur telat..).
• Stërvitni 16 vrimat.
• Modeli juaj i ledcube është përfunduar.

Hapi 4: Bërja e Kubit, Saldimi i Shtresave

Ne e bëjmë kubin në 4 shtresa me led 4x4, pastaj i lidhim së bashku. Krijoni një shtresë:

• Vendosni LED -të përgjatë pjesës së pasme dhe përgjatë njërës anë dhe ngjitini ato së bashku
• Vendosni një rresht tjetër LED dhe lidhini ato së bashku. Bëni një rresht në të njëjtën kohë për të lënë vendin për hekurin e saldimit!
• Përsëriteni hapin e mësipërm edhe 2 herë.
• shtoni mbajtëse kryq në pjesën e përparme ku rreshtat e udhëhequr nuk janë të lidhur.
• Përsëriteni 4 herë.

Hapi 5: Bërja e Kubit, Lidhja e Shtresave

Tani që kemi ato 4 shtresa, gjithçka që duhet të bëjmë është t'i bashkojmë ato së bashku.

Vendosni një shtresë përsëri në shabllon. Kjo do të jetë shtresa e sipërme, kështu që zgjidhni atë më të bukurën:) Vendosni një shtresë tjetër në krye dhe rreshtoni njërën nga qoshet saktësisht 25mm (ose çfarëdo distancë që keni përdorur në rrjetën tuaj) mbi shtresën e parë. Kjo është distanca midis telave të katodës. Mbajeni qoshen në vend me një dorë ndihmëse dhe lidhni anodën e qoshes së shtresës së parë me anodën e qoshes të shtresës së dytë. Bëni këtë për të gjitha qoshet. Kontrolloni nëse shtresat janë rreshtuar në mënyrë të përkryer në të gjitha dimensionet. Nëse nuk përkuleni pak për tu rregulluar. Ose lidhni përsëri distancën e lartësisë që është fikur. Kur ato janë përafruar në mënyrë perfekte, bashkoni 12 anodat e mbetura së bashku. Përsëriteni 3 herë.

Hapi 6: Zgjedhja e vlerave të rezistencës

Ka dy gjëra që duhet të keni parasysh kur zgjidhni një vlerë të rezistencës për llambat tuaja.

1) LED -të 2) AVR AVR AVR ka një vlerësim maksimal të rrymës të kombinuar prej 200 mA. Kjo na jep 12mA për të punuar me për LED. Ju gjithashtu nuk doni të tejkaloni rrymën maksimale në të cilën vlerësohen led -et tuaj. Kam përdorur rezistencë 220 ohm në kubin tim. Kjo më dha rreth 12mA për led.

Hapi 7: Kontrolluesi

Qarqet që kontrollojnë kubin e udhëhequr përshkruhen në imazhin skematik të bashkangjitur.

Ndërfaqja RS-232 është opsionale. dhe mund të hiqet. Ky është IC2 dhe të gjithë përbërësit e lidhur me të. Firmuaret e ardhshëm do të mundësojnë komunikimin me PC. Nëse gjithçka përshtatet, lidhni qarkun. Unë nuk do të jap më shumë udhëzime për këtë, pasi qarku me siguri do të duket shumë i ndryshëm nga kubi në kub, në varësi të madhësisë së tabelës së qarkut, etj. hap.

Hapi 8: Lidhni kubin

Fotografitë e shpjegojnë këtë më mirë sesa fjalët. Ju lutemi shikoni fotografitë.

Hapi 9: Përpiloni dhe Programoni

Tani keni një kub led. Për ta përdorur atë, ka nevojë për një softuer. Unë kam bërë një drejtues për të dhënë një hapësirë të të dhënave 3d në kub, dhe funksionet për të shfaqur disa efekte vizuale të lezetshme në kub. Ju mund të përdorni kodin tim, të shkruani tuajin ose të ndërtoni kodi im dhe bëni më shumë efekte. Nëse i bëni efektet tuaja, ju lutem më dërgoni kodin. Unë jam i etur për të parë atë që ju djema bëni! Për të përpiluar programin. Thjesht hapni një komandë promt, futni drejtorinë me kodin burimor "make" në vijën e komandës. Nëse dëshironi të përdorni një ATMega32 në vend të ATMega16, thjesht ndryshoni cilësimin e mcu në Makefile dhe rikompiloni (shkruani make). Nëse përdorni m32 dhe nuk e bëni këtë hap, kubi nuk do të ndizet siç duhet (dritat e kuqe dhe jeshile do të vezullojnë përgjithmonë). Tani duhet të keni një skedar të quajtur main.hex në drejtorinë burimore. do t'ju tregojë se si ta futni atë kod në kubin tuaj.

Hapi 10: Programoni Mikrokontrolluesin

Nëse jeni duke përjetuar probleme me shpejtësinë dhe/ose disa LED që nuk ndizen. Ju lutemi lexoni me kujdes këtë hap. Për të programuar mikrokontrolluesin, unë përdor avrdude dhe programuesin USBTinyISP.

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

Shembujt e mi do të jenë në një sistem Linux Ubuntu. Procedura duhet të jetë shumë identike në Windows, por nuk mund t'ju ndihmoj me këtë. Nëse përdorni një programues tjetër, lexoni manualin për atë programues dhe avrdude. Së pari, Le të shohim nëse mund të bëjmë kontakte me AVR. Lidheni programuesin me kubin tuaj dhe kompjuterin tuaj. Komanda është "avrdude -c usbtiny -p m16 ", ku -c specifikon programuesin, dhe -p modelin AVR. Ju mund të shihni daljen në imazhet më poshtë. Tani, ngarkoni firmuerin: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". Deri tani, kubi duhet të rindizet dhe të fillojë të bëjë gjëra. Do të funksionojë në 1 mhz (shumë ngadalë) duke përdorur oshilatorin e tij të brendshëm. Dhe disa nga led -et nuk do të funksionojnë, sepse disa porta GPIO përdoren për JTAG si parazgjedhje. Për të aktivizuar oshilatorin e jashtëm dhe çaktivizuar JTAG, ne duhet të programojmë bajtët e siguresave: drejto "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "dhe" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Kini kujdes kur bëni këtë hap! Nëse e kuptoni gabim, mund ta shkatërroni përgjithmonë mikrokontrolluesin tuaj! Nëse jeni duke përdorur një mikrokontrollues tjetër përveç ATMega16, sigurohuni që të lexoni me kujdes fletën e të dhënave para se të ndryshoni bajtët e siguresave! Pasi të keni shkruar bajtët e siguresave të sakta, kubi duhet të rindizet dhe të fillojë të funksionojë me shpejtësi të rregullt me të gjitha led -et funksionale. Shijoni kubin tuaj të ri: D

Hapi 11: Shko i madh - 8x8x8

Pasi e bëra këtë kub mjaft të zbukuruar 4x4x4, unë gjithashtu kam bërë një kub të madh 8x8x8. Unë do të bëj një udhëzues për atë kur të kem kohë. Ndërkohë, shihni fotot:-)

Ju mund ta gjeni versionin 8x8x8 këtu: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Ju lutemi vlerësoni këtë udhëzues nëse ju pëlqen!:)