LED Cube 4x4x4: 11 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Fantastiese 3 -dimensionele LED -skerm. 64 LED's bestaan uit hierdie 4 by 4 by 4 kubus, beheer deur 'n Atmel Atmega16 mikrobeheerder. Elke LED kan afsonderlik in sagteware aangespreek word, sodat dit ongelooflike 3D -animasies kan vertoon! 8x8x8 LED-kubus nou beskikbaar, volgens gewilde aanvraag:

Stap 1: wat u benodig

Eerstens het u nogal tyd nodig om 64 LED's saam te soldeer;) Kennislys:

• Basiese elektronika en soldeervaardighede
• Weet hoe u 'n AVR -mikrobeheerder moet programmeer - ek sal dit nie in hierdie instruksies behandel nie.

Komponentelys:

• Protobord. Die tipe met koper sirkels.
• Atmel AVR Atmega16 mikrobeheerder
• Programmeerder om die Atmega16 te programmeer
• 64 LED's
• 2 status leds. Ek het rooi en groen gebruik. (opsioneel)
• Max232 rs-232 chip, of ekwivalent.
• 16 weerstande vir LED's. (100-400ohms) sal hierop terugkom.
• 2x weerstand 470 ohm. vir status leds
• 1x weerstand 10k
• 4x weerstand 2.2k
• 4x NPN transistor BC338 (of ander transistor wat 250-ish mA kan skakel)
• 1x 10uF kapasitor
• 1x 1000uF kapasitor
• 6x 0.1uF keramiek kondensator
• 2x 22pF keramiek kondensator
• 1x kristal 14,7456 MHz
• 2x tasbare knoppie
• opsionele pwr -skakelaar
• aansluiting vir 12V krag
• opsionele aansluiting vir 5v krag

Stap 2: Multiplexing

Hoe om 64 LED's te beheer sonder om 64 individuele drade te gebruik? Multiplexing!

Dit sou duidelik onprakties wees om 'n draad aan die anode van elke led te sit, en dit sou baie sleg lyk. Een manier om dit te vermy, is om die kubus in 4 lae 16x16 LED's te verdeel. Al die LED's wat in 'n vertikale kolom in lyn is, deel 'n gemeenskaplike anode (+). Al die LED's op 'n horisontale laag deel 'n gemeenskaplike katode (-). As ek die LED in die linker boonste hoek agter (0, 0, 3) wil verlig, verskaf ek net GND (-) aan die boonste laag en VCC (+) aan die kolom in die linkerhoek. As ek net een LED op 'n slag wil verlig, of net meer as een laag op dieselfde tyd wil verlig.. dit werk goed. As ek egter ook die onderste regterkantste hoek aan die voorkant wil verlig (3, 3, 0), loop ek probleme. As ek GND aan die onderste laag verskaf en VCC aan die linkerkantste kolom, verlig ek ook die regter boonste led in die voorkant (3, 3, 3) en die onderste linker -LED agter (0, 0, 0). Dit is onmoontlik om hierdie spook -effek op te los sonder om 64 individuele drade by te voeg. Die manier om dit te hanteer, is om slegs een laag op 'n slag aan te steek, maar dit so vinnig dat die oog nie besef dat slegs een laag te eniger tyd aangesteek word nie. Dit berus op 'n verskynsel genaamd Persistence of vision. Elke laag is 'n 4x4 (16) beeld. As ons 4 16 led -beelde een vir een vinnig flits, kry ons 'n 4x4x4 3d -beeld!

Stap 3: Maak die kubus, sjabloon

Soldeerroosters van 4x4 LED's uit die vrye hand sou verskriklik lyk! Om 4 perfekte 4x4 roosters LED's te kry, gebruik ons 'n sjabloon om dit op hul plek te hou. Ek wou die kubus so maklik as moontlik maak, daarom het ek besluit om die LED's te gebruik eie bene soveel as moontlik. Die afstand tussen die lyne in die rooster word bepaal deur die lengte van die LED -bene. Ek het gevind dat 25 mm (ongeveer 'n duim) die optimale afstand tussen elke led is (tussen die middel van elke led!) Om soldeer moontlik te maak sonder om draad by te voeg of te sny.

• Soek 'n stuk hout wat groot genoeg is om 'n 4x4 -rooster van 2,5 cm lank te maak.
• Trek 'n 4x4 rooster lyne.
• Maak duike in al die kruisings met 'n middelste punt.
• Soek 'n boor wat gate klein genoeg maak sodat die LED stewig op sy plek bly en groot genoeg sodat die LED maklik uitgetrek kan word (sonder om die drade te buig..).
• Boor die 16 gate.
• U ledcube -sjabloon is klaar.

Stap 4: Maak die kubus, soldeer die lae

Ons maak die kubus in 4 lae 4x4 LED's en soldeer dit dan saam.

• Plaas die LED's aan die agterkant en aan die een kant en soldeer dit saam
• Voeg nog 'n ry LED's in en soldeer dit saam. Maak een ry op 'n slag om plek vir die soldeerbout te verlaat!
• Herhaal bogenoemde stap nog 2 keer.
• voeg kruisstut aan die voorkant by waar die led -rye nie verbind is nie.
• Herhaal 4 keer.

Stap 5: Maak die kubus, verbind die lae

Noudat ons die vier lae het, hoef ons dit net aanmekaar te soldeer.

Plaas een laag terug in die sjabloon. Dit sal die boonste laag wees, so kies die mooiste:) Plaas nog 'n laag bo -op en pas een van die hoeke presies 25 mm (of watter afstand jy ook al in jou rooster gebruik het) bo die eerste laag. Dit is die afstand tussen die katodedrade. Hou die hoek vas met 'n helpende hand en soldeer die hoekanode van die eerste laag aan die hoekanode van die tweede laag. Doen dit vir al die hoeke. Kyk of die lae in alle afmetings perfek in lyn is. As dit nie 'n bietjie buig om aan te pas nie. Of her soldeer die hoogte-afstand wat af is. As hulle perfek in lyn is, soldeer die oorblywende 12 anodes saam. Herhaal 3 keer.

Stap 6: Kies weerstandswaardes

Daar is twee dinge wat u in gedagte moet hou wanneer u 'n weerstandswaarde vir u leds kies.

1) Die LED's 2) Die AVR Die AVR het 'n maksimum gekombineerde stroom van 200 mA. Dit gee ons 12mA om mee te werk per LED. U wil ook nie die maksimum stroom oorskry waarna u leds gegradeer is nie. Ek het 220 ohm weerstande op my kubus gebruik. Dit het my ongeveer 12mA per led gegee.

Stap 7: Die beheerder

Die stroombane wat die geleide kubus beheer, word in die aangehegte skematiese prent beskryf.

Die RS-232-koppelvlak is opsioneel. en kan weggelaat word. Dit is IC2 en al die komponente wat daaraan gekoppel is. Toekomstige firmwares sal rekenaarkommunikasie moontlik maak. Begin deur al die komponente op u printplaat in 'n uitleg te lê wat al die komponente in staat stel om met 'n minimale hoeveelheid drade te verbind. As alles pas, soldeer die kring. Ek sal nie meer instruksies hieroor gee nie, aangesien die stroombaan waarskynlik baie anders sal lyk van kubus tot kubus, afhangende van die grootte van die bord ens. stap.

Stap 8: Draai die kubus op

Foto's verduidelik dit beter as woorde. Sien asseblief die foto's.

Stap 9: Stel op en programmeer

U het nou 'n led -kubus. Om dit te kan gebruik, benodig u 'n paar sagteware. Ek het 'n bestuurder gemaak om 'n 3D -data -ruimte op die kubus weer te gee en funksies om 'n paar visuele effekte op die kubus te vertoon. U kan my kode gebruik, u eie skryf of voortbou op my kode en maak meer effekte. As u u eie effekte maak, stuur die kode vir my. Ek is gretig om te sien wat julle maak! Om die program saam te stel. Maak net 'n command promt oop, voer die gids in met die bronkode tipe "make" op die command line. If jy 'n ATMega32 in plaas van die ATMega16 wil gebruik, verander net die mcu -instelling in die Makefile en herkompileer (type make). As u die m32 gebruik en nie hierdie stap doen nie, sal die kubus nie behoorlik opstart nie (die rooi en groen ligte sal vir ewig bly knip). U moet nou 'n lêer met die naam main.hex in die brongids hê. sal u wys hoe u die kode in u kubus kan kry.

Stap 10: Programmeer die mikrobeheerder

As u probleme ondervind met spoed en/of sommige LED's nie brand nie. Lees hierdie stap sorgvuldig deur. Om die mikrobeheerder te programmeer, gebruik ek avrdude en die USBTinyISP -programmeerder.

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

My voorbeelde is op 'n Ubuntu Linux -stelsel. Die prosedure behoort byna identies te wees op Windows, maar ek kan u nie daarmee help nie. As u 'n ander programmeerder gebruik, lees dan die handleiding vir die programmeerder en avrdude. Eerstens, kyk net of ons met die AVR kan skakel. Koppel die programmeerder aan u kubus en u rekenaar. Die opdrag is "avrdude -c usbtiny -p m16 ", waar -c die programmeerder spesifiseer, en -p die AVR -model. U kan die afvoer in die onderstaande afbeeldings sien. Laai nou die firmware op: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flits: w: main.hex". Tans moet die kubus herlaai en dinge begin doen. Dit werk teen 1mhz (baie stadig) met behulp van die interne ossillator. En sommige van die LED's werk nie, want sommige GPIO -poorte word standaard vir JTAG gebruik. Om die eksterne ossillator in staat te stel en JTAG uit te skakel, moet ons die siklusbytes programmeer: run "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "en" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". Wees versigtig wanneer u hierdie stap doen! As u dit verkeerd verstaan, kan u u mikrobeheerder permanent vernietig! As u 'n ander mikrobeheerder as die ATMega16 gebruik, moet u die datablad noukeurig lees voordat u die lontbytes verander! D

Stap 11: Gaan groot - 8x8x8

Nadat ek hierdie baie fyn 4x4x4 -kubus gemaak het, het ek ook 'n enorme kubus van 8x8x8 gemaak. Ek sal 'n instruksie daarvoor maak as ek tyd het. Kyk intussen na foto's:-)

U kan die weergawe 8x8x8 hier vind: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Beoordeel hierdie instruksie as u wil!:)