LED კუბი 4x4x4: 11 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

საოცარი 3 განზომილებიანი LED დისპლეი. 64 LED- ები ქმნიან ამ 4 -დან 4 -ით 4 კუბს, კონტროლირებადი Atmel Atmega16 მიკროკონტროლით. თითოეული LED შეიძლება ინდივიდუალურად იყოს მიმართული პროგრამულ უზრუნველყოფაში, რაც მას საშუალებას მისცემს აჩვენოს საოცარი 3D ანიმაცია! 8x8x8 LED კუბი უკვე ხელმისაწვდომია, პოპულარული მოთხოვნით:

ნაბიჯი 1: რაც გჭირდებათ

უპირველეს ყოვლისა, თქვენ გჭირდებათ საკმაოდ ცოტა დრო 64 led– ის ერთმანეთთან დასაკავშირებლად;) ცოდნის სია:

• ძირითადი ელექტრონიკისა და შედუღების უნარი
• იცოდე როგორ დაპროგრამო AVR მიკროკონტროლერი - მე ამას არ განვიხილავ ამ ინსტრუქციაში.

კომპონენტების სია:

• პროტობორდი. ტიპი სპილენძის წრეებით.
• Atmel AVR Atmega16 მიკროკონტროლი
• პროგრამისტი პროგრამირებს Atmega16
• 64 ლედი
• 2 სტატუსის ლიდერი. მე გამოვიყენე წითელი და მწვანე. (სურვილისამებრ)
• Max232 rs-232 ჩიპი, ან ექვივალენტი.
• 16 რეზისტორი led- ებისთვის. (100-400ohms) დაუბრუნდება ამას.
• 2x რეზისტორი 470 ohm. სტატუსისთვის
• 1x რეზისტორი 10k
• 4x რეზისტორი 2.2k
• 4x NPN ტრანზისტორი BC338 (ან სხვა ტრანზისტორი, რომელსაც შეუძლია 250 იშ mA გადართვა)
• 1x 10uF კონდენსატორი
• 1x 1000uF კონდენსატორი
• 6x 0.1uF კერამიკული კონდენსატორი
• 2x 22pF კერამიკული კონდენსატორი
• 1x ბროლი 14.7456 MHz
• 2x ტაქტილური ღილაკი
• სურვილისამებრ pwr შეცვლა
• კონექტორი 12 ვ სიმძლავრისთვის
• არჩევითი კონექტორი 5 ვ სიმძლავრისთვის

ნაბიჯი 2: მულტიპლექსირება

როგორ გავაკონტროლოთ 64 LED- ები 64 ინდივიდუალური მავთულის გამოყენების გარეშე? მულტიპლექსირება!

თითოეული led- ის ანოდზე მავთულის გაშვება აშკარად არაპრაქტიკული იქნებოდა და მართლაც ცუდად გამოიყურებოდა. ამის თავიდან ასაცილებლად არის კუბის გაყოფა 4 ფენად 16x16 LED- ებით. ყველა LED ნათურა ვერტიკალურ სვეტში იზიარებს საერთო ანოდს (+). ჰორიზონტალური ფენის ყველა LED- ი იზიარებს საერთო კათოდს (-). ახლა, თუ მე მინდა, რომ აანთო LED ზედა მარცხენა კუთხეში უკანა (0, 0, 3), მე მხოლოდ GND (-) მივაწოდო ზედა ფენას და VCC (+) სვეტს მარცხენა კუთხეში. თუ მე მინდა ერთდროულად მხოლოდ ერთი led- ის განათება, ან მხოლოდ ერთზე მეტი ფენის განათება ერთდროულად.. ეს მშვენივრად მუშაობს. თუმცა, თუ მეც მინდა წინა მარჯვენა ქვედა კუთხის განათება (3, 3, 0), მე ვხვდები პრობლემებს. როდესაც მივაწოდებ GND ქვედა ფენას და VCC წინა მარცხენა სვეტს, მე ასევე ვანათებ ზედა მარჯვენა ლიდერს წინა (3, 3, 3) და ქვედა მარცხენა LED უკანა ნაწილში (0, 0, 0) რა ეს მოჩვენებითი ეფექტი შეუძლებელია გამოსწორდეს 64 ინდივიდუალური მავთულის დამატების გარეშე. მის გარშემო მუშაობის გზა არის მხოლოდ ერთი ფენის განათება ერთდროულად, მაგრამ გააკეთე ეს ისე სწრაფად, რომ თვალი არ აღიარებს, რომ მხოლოდ ერთი ფენა ანათებს ნებისმიერ დროს. ეს ემყარება ფენომენს, რომელსაც ეწოდება მხედველობის გამძლეობა. თითოეული ფენა არის 4x4 (16) სურათი. თუ ჩვენ ვაქცევთ 4 16 led გამოსახულებებს სათითაოდ, მართლაც სწრაფად, მივიღებთ 4x4x4 3D გამოსახულებას!

ნაბიჯი 3: კუბის, შაბლონის დამზადება

4x4 LED- ების შედუღების ბადეები საშინლად გამოიყურებოდა! LED- ების 4 სრულყოფილი 4x4 ბადის მისაღებად ჩვენ ვიყენებთ შაბლონს, რომ დავიჭიროთ ისინი ადგილზე. მინდოდა კუბის გაკეთება რაც შეიძლება ადვილი გამეკეთებინა, ამიტომ ავირჩიე LED- ების გამოყენება შეძლებისდაგვარად საკუთარი ფეხები. ქსელში ხაზებს შორის მანძილი განისაზღვრა LED ფეხის სიგრძით. აღმოვაჩინე, რომ 25 მმ (დაახლოებით ინჩი) იყო ოპტიმალური მანძილი თითოეულ ლიდერს შორის (თითოეული ლიდერის ცენტრს შორის არის!), რათა მოხდეს შედუღება მავთულის დამატების ან მოჭრის გარეშე.

• იპოვეთ ხის ნაჭერი იმდენად დიდი, რომ გააკეთოთ 4x4 ბადე 2, 5 სმ.
• შეადგინეთ ხაზების 4x4 ბადე.
• გააკეთეთ ჩაღრმავებები ყველა კვეთაზე ცენტრალური დარტყმით.
• იპოვნეთ საბურღი, რომელიც ხვრელებს ხდის საკმარისად პატარა ისე, რომ ლიდერი მყარად დარჩება თავის ადგილზე და საკმარისად დიდი ისე, რომ ლიდერი ადვილად გაიყვანოს (მავთულხლართების გარეშე..).
• გაბურღეთ 16 ხვრელი.
• თქვენი ledcube შაბლონი დასრულებულია.

ნაბიჯი 4: კუბის დამზადება, ფენა ფენა

ჩვენ ვაკეთებთ კუბს 4 ფენაში 4x4 leds, შემდეგ solder მათ ერთად. შექმენით ფენა:

• განათავსეთ LED- ები უკანა მხარეს და ერთ მხარეს და შეაერთეთ ისინი ერთმანეთთან
• ჩადეთ LED- ების კიდევ ერთი რიგი და შეაერთეთ ისინი ერთად. გააკეთეთ ზედიზედ ერთი ადგილი იმისათვის, რომ დატოვოთ ადგილი შესადუღებელი რკინისთვის!
• გაიმეორეთ ზემოაღნიშნული ნაბიჯი კიდევ 2 -ჯერ.
• დაამატეთ ჯვარედინი გამაგრება წინა მხარეს, სადაც წამყვანი რიგები არ არის დაკავშირებული.
• გაიმეორეთ 4 ჯერ.

ნაბიჯი 5: კუბის დამზადება, ფენების დაკავშირება

ახლა, როდესაც ჩვენ გვაქვს ეს 4 ფენა, ყველაფერი რაც ჩვენ უნდა გავაკეთოთ არის მათი ერთმანეთთან შეკვრა.

დააბრუნეთ ერთი ფენა შაბლონში. ეს იქნება ზედა ფენა, ასე რომ შეარჩიეთ ყველაზე ლამაზი:) მოათავსეთ სხვა ფენა თავზე და გაათანაბრეთ ერთი კუთხე ზუსტად 25 მმ (ან რა მანძილიც გამოიყენეთ თქვენს ბადეში) პირველ ფენაზე. ეს არის მანძილი კათოდურ მავთულებს შორის. დაიჭირეთ კუთხე დამხმარე ხელით და შეაერთეთ პირველი ფენის კუთხის ანოდი მეორე ფენის კუთხის ანოდზე. გააკეთეთ ეს ყველა კუთხისთვის. შეამოწმეთ არის თუ არა ფენები სრულყოფილად გასწორებული ყველა განზომილებაში. თუ ცოტა არ დაიხუროს მორგება. ან ხელახლა შეაერთეთ ის სიმაღლის მანძილი, რომელიც გამორთულია. როდესაც ისინი იდეალურად გასწორდებიან, შეაერთეთ დარჩენილი 12 ანოდი ერთად. გაიმეორეთ 3 ჯერ.

ნაბიჯი 6: რეზისტენტული ღირებულებების არჩევა

ორი რამ უნდა გახსოვდეთ თქვენი LED- ებისთვის რეზისტორის მნიშვნელობის არჩევისას.

1) LED- ები 2) AVR AVR– ს აქვს მაქსიმალური კომბინირებული დენის მაჩვენებელი 200 mA. ეს გვაძლევს 12mA მუშაობას თითო LED- ზე. თქვენ ასევე არ გსურთ გადააჭარბოთ იმ დენის მაქსიმალურ დონეს, რომლის დროსაც თქვენი LED– ები შეფასებულია. ჩემს კუბიზე გამოვიყენე 220 ოჰმეტიანი რეზისტორები. ეს მომცა დაახლოებით 12mA თითო led.

ნაბიჯი 7: კონტროლერი

სქემები, რომლებიც აკონტროლებენ led კუბს, აღწერილია თანდართულ სქემატურ სურათში.

RS-232 ინტერფეისი არჩევითია. და შეიძლება გამოტოვებული იყოს. ეს არის IC2 და მასთან დაკავშირებული ყველა კომპონენტი. მომავალი ფირმები საშუალებას მისცემს კომპიუტერულ კომუნიკაციას. თუ ყველაფერი ჯდება, შეაერთეთ წრე. მე არ მივცემ დამატებით მითითებებს ამის შესახებ, რადგან წრე ალბათ ძალიან განსხვავდება კუბიდან კუბურამდე, ეს დამოკიდებულია მიკროსქემის ზომისა და სხვა. ნაბიჯი.

ნაბიჯი 8: შეავსეთ კუბი

სურათები ამას სიტყვებზე უკეთ ხსნის. გთხოვთ ნახოთ სურათები.

ნაბიჯი 9: შედგენა და პროგრამა

ახლა თქვენ გაქვთ led კუბი. მისი გამოყენებისათვის მას სჭირდება გარკვეული პროგრამული უზრუნველყოფა. მე შევქმენი დრაივერი კუბურზე 3D მონაცემთა სივრცის გასაკეთებლად და ფუნქციები კუბზე რამდენიმე მაგარი ვიზუალური ეფექტის საჩვენებლად. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჩემი კოდი, დაწეროთ თქვენი საკუთარი ან დაამყაროთ ჩემი კოდი და მეტი ეფექტი. თუ თქვენ შექმნით თქვენს ეფექტებს, გთხოვთ გამომიგზავნოთ კოდი. დიდი სურვილი მაქვს ვნახო რას აკეთებთ თქვენ! პროგრამის შედგენა. უბრალოდ გახსენით ბრძანება, შეიყვანეთ დირექტორია წყაროს კოდის ტიპით "make" ბრძანების ხაზზე. თუ გსურთ გამოიყენოთ ATMega32 ATMega16– ის ნაცვლად, უბრალოდ შეცვალეთ mcu პარამეტრი Makefile– ში და ხელახლა შეადგინეთ (აკრიფეთ make). თუ თქვენ იყენებთ m32- ს და არ აკეთებთ ამ ნაბიჯს, კუბი არ იტვირთება სწორად (წითელი და მწვანე შუქები სამუდამოდ აციმციმდება). თქვენ უნდა გქონდეთ ფაილი სახელწოდებით main.hex წყაროს დირექტორიაში. შემდეგი ნაბიჯი გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა მიიღოთ ეს კოდი თქვენს კუბში.

ნაბიჯი 10: დაპროგრამეთ მიკროკონტროლერი

თუ თქვენ განიცდით პრობლემებს სიჩქარესთან და/ან ზოგიერთი LED- ები არ ანათებს. გთხოვთ ყურადღებით წაიკითხოთ ეს ნაბიჯი. მიკროკონტროლერის დასაპროგრამებლად მე ვიყენებ avrdude და USBTinyISP პროგრამისტს.

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

ჩემი მაგალითები იქნება Ubuntu Linux სისტემაზე. Windows– ზე პროცედურა საკმაოდ იდენტური უნდა იყოს, მაგრამ ამაში ვერ დაგეხმარებით. თუ თქვენ იყენებთ სხვა პროგრამისტს, წაიკითხეთ სახელმძღვანელო პროგრამისტისთვის და avrdude. პირველ რიგში, მოდით ვნახოთ, შევძლებთ თუ არა AVR– სთან კონტაქტს. შეაერთეთ პროგრამისტი თქვენს კუბსა და თქვენს კომპიუტერს. ბრძანება არის "avrdude -c usbtiny -p m16 ", სადაც -c განსაზღვრავს პროგრამისტს და -p AVR მოდელს. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ გამომავალი სურათები ქვემოთ. ახლა ატვირთეთ firmware: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". ამ დროისთვის კუბი უნდა გადატვირთოთ და დაიწყოთ საქმის კეთება. ის იმუშავებს 1 მჰც სიხშირეზე (ძალიან ნელა) მისი შიდა ოსცილატორის გამოყენებით. ზოგიერთი led არ იმუშავებს, რადგან GPIO პორტები ნაგულისხმევად გამოიყენება JTAG– ისთვის. გარე ოსცილატორის გასააქტიურებლად და JTAG– ის გამორთვისთვის, ჩვენ გვჭირდება პროგრამული უზრუნველყოფის ბაიტები: გაუშვით „avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "და" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". ფრთხილად იყავით ამ ნაბიჯის შესრულებისას! თუ თქვენ არასწორად გაიგებთ, შეგიძლიათ სამუდამოდ გაანადგუროთ თქვენი მიკროკონტროლი! თუ თქვენ იყენებთ სხვა მიკროკონტროლერს, ვიდრე ATMega16, დარწმუნდით, რომ წაიკითხეთ მონაცემთა ფურცელი ფუჟეტის ბაიტების შეცვლამდე! სწორი დაუკრავენ ბაიტების დაწერის შემდეგ, კუბი უნდა გადატვირთოთ და რეგულარულად დაიწყოთ მუშაობა ყველა led- ით. ისიამოვნეთ თქვენი ახალი კუბიკით: დ

ნაბიჯი 11: წადი დიდი - 8x8x8

ამ საკმაოდ ლამაზი 4x4x4 კუბის დამზადების შემდეგ, მე ასევე გავაკეთე უზარმაზარი 8x8x8 კუბი. მე გავაკეთებ ინსტრუქციას იმ დროს, როცა დრო მექნება. ამასობაში ნახეთ სურათები:-)

თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ 8x8x8 ვერსია აქ: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ გთხოვთ შეაფასოთ ეს სასწავლო ინსტრუქცია თუ მოგწონთ!:)