LED խորանարդ 4x4x4: 11 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:52

Amazարմանալի եռաչափ LED էկրան: 64 LED- ները կազմում են այս 4 -ը 4 -ով 4 խորանարդով, որը վերահսկվում է Atmel Atmega16 միկրոկոնտրոլերի կողմից: Յուրաքանչյուր LED կարող է առանձին հասցեագրվել ծրագրային ապահովման մեջ ՝ հնարավորություն տալով ցուցադրել զարմանալի 3D անիմացիաներ: 8x8x8 LED խորանարդն այժմ հասանելի է, ըստ պահանջարկի ՝

Քայլ 1: Այն, ինչ ձեզ հարկավոր է

Նախևառաջ, ձեզ բավական քիչ ժամանակ է հարկավոր 64 լեդեր միասին ամրացնելու համար;) Գիտելիքների ցուցակ.

• Էլեկտրոնիկայի և զոդման հիմնական հմտություններ
• Իմացեք, թե ինչպես ծրագրավորել AVR միկրոկառավարիչ. Ես դա չեմ լուսաբանի այս հրահանգելիքում:

Բաղադրիչների ցուցակ.

• Նախատախտակ: Պղնձե շրջանակներով տեսակը:
• Atmel AVR Atmega16 միկրոկոնտրոլեր
• Merրագրավորող `Atmega16- ը ծրագրավորելու համար
• 64 լուսարձակներ
• 2 կարգավիճակ Ես օգտագործել եմ կարմիր և կանաչ: (ըստ ցանկության)
• Max232 rs-232 չիպ կամ համարժեք:
• 16 դիմադրիչ `լուսարձակների համար: (100-400 օմ) կվերադառնա դրան:
• 2x դիմադրություն 470 օմ: կարգավիճակի համար
• 1x դիմադրություն 10k
• 4x դիմադրություն 2.2k
• 4x NPN տրանզիստոր BC338 (կամ այլ տրանզիստոր, որն ունակ է փոխելու 250 իշա մԱ)
• 1x 10uF կոնդենսատոր
• 1x 1000uF կոնդենսատոր
• 6x 0.1uF կերամիկական կոնդենսատոր
• 2x 22pF կերամիկական կոնդենսատոր
• 1x բյուրեղ 14.7456 ՄՀց
• 2x շոշափելի կոճակ
• ընտրովի pwr անջատիչ
• միակցիչ 12 վ լարման համար
• ընտրովի միակցիչ ՝ 5 վ լարման համար

Քայլ 2: Բազմապատկում

Ինչպես վերահսկել 64 LED- ները ՝ առանց 64 առանձին լարերի օգտագործման: Multiplexing!

Յուրաքանչյուր led- ի անոդին մետաղալար անցկացնելը ակնհայտորեն անիրագործելի կլինի և իսկապես վատ տեսք կունենա: Սրանից խուսափելու միջոցներից մեկը խորանարդը պառակտելն է 16x16 լուսադիոդների 4 շերտերի: Ուղղահայաց սյունում հավասարեցված բոլոր LED- ները կիսում են ընդհանուր անոդ (+): Հորիզոնական շերտի բոլոր LED- ները կիսում են ընդհանուր կաթոդ (-): Այժմ, եթե ես ուզում եմ լուսավորել LED- ը վերևի ձախ անկյունում ՝ հետևի մասում (0, 0, 3), ես պարզապես մատակարարում եմ GND (-) վերին շերտին, իսկ VCC (+) ՝ ձախ անկյունում գտնվող սյունակին: Եթե ես ուզում եմ միաժամանակ լուսավորել միայն մեկ լուսարձակը, կամ միաժամանակ լուսավորել միայն մեկից ավելի շերտեր … սա լավ է աշխատում: Այնուամենայնիվ, եթե ես նույնպես ուզում եմ լուսավորել ներքևի աջ անկյունը առջևում (3, 3, 0), ես բախվում եմ խնդիրների: Երբ ես GND- ն մատակարարում եմ ստորին շերտին, իսկ VCC- ն ՝ առջևի ձախ սյունակին, ես նաև լուսավորում եմ վերևի աջ լուսավորությունը առջևում (3, 3, 3), իսկ ներքևի ձախ LED- ն ՝ հետևում (0, 0, 0). Այս ուրվական ազդեցությունը հնարավոր չէ լուծել առանց 64 առանձին լարերի ավելացման: Դրա շուրջ աշխատելու եղանակը միայն մեկ շերտը միաժամանակ լուսավորելն է, բայց դա արեք այնքան արագ, որ աչքը չճանաչի, որ ցանկացած պահի միայն մեկ շերտ է լուսավորված: Սա հիմնված է մի երևույթի վրա, որը կոչվում է Տեսողության համառություն: Յուրաքանչյուր շերտ 4x4 (16) պատկեր է: Եթե մենք լուսարձակում ենք 4 16 լուսադիոդային պատկերներ մեկ -մեկ, իսկապես արագ, մենք ստանում ենք 4x4x4 3D պատկեր:

Քայլ 3. Խորանարդի պատրաստում, ձևանմուշ

4x4 LED- ների անկախ ձեռքով զոդման ցանցերը սարսափելի տեսք կունենային: LED- ների 4 կատարյալ 4x4 ցանցեր ստանալու համար մենք օգտագործում ենք կաղապարը դրանք տեղում պահելու համար: Ես ցանկանում էի խորանարդը հնարավորինս հեշտ պատրաստել, այնպես որ ես ընտրեցի օգտագործել LED- ները հնարավորինս սեփական ոտքերը: Idանցի գծերի միջև հեռավորությունը որոշվում է LED ոտքերի երկարությամբ: Ես պարզեցի, որ 25 մմ (մոտավորապես մեկ դյույմ) օպտիմալ հեռավորությունն էր յուրաքանչյուր լուսարձակի միջև (յուրաքանչյուր լուսարձակի կենտրոնի միջև):

• Գտեք մի կտոր փայտ, որն այնքան մեծ է, որ կարողանաք 4x4 ցանց կազմել 2,5 սմ երկարությամբ:
• Կազմեք 4x4 գծերի ցանց:
• Բոլոր խաչմերուկներում փորվածքներ կատարեք կենտրոնական բռունցքով:
• Գտեք մի փորվածք, որը փոսերը դարձնում է բավական փոքր, որպեսզի led- ը ամուր մնա տեղում և բավականաչափ մեծ, որպեսզի led- ը հեշտությամբ դուրս քաշվի (առանց լարերը թեքելու..):
• Հորատեք 16 անցք:
• Ձեր ledcube ձևանմուշն ավարտված է:

Քայլ 4. Խորանարդի պատրաստում, շերտերի զոդում

Մենք խորանարդը պատրաստում ենք 4x4 լուսարձակների 4 շերտերում, այնուհետև դրանք կպցնում միասին: Ստեղծեք շերտ.

• Տեղադրեք LED- ները հետևի և մի կողմի երկայնքով և ամրացրեք դրանք միասին
• Տեղադրեք LED- ների մեկ այլ շարան և դրանք միասին կպցրեք: Ամեն անգամ մեկ տող արեք, որպեսզի տեղը թողնեք զոդման համար:
• Կրկնեք վերը նշված քայլը ևս 2 անգամ:
• ավելացրեք խաչաձև ամրացում առջևում, որտեղ led տողերը միացված չեն:
• Կրկնել 4 անգամ:

Քայլ 5. Խորանարդի պատրաստում, շերտերի միացում

Այժմ, երբ մենք ունենք այդ 4 շերտերը, մեզ մնում է դրանք զոդել միասին:

Մեկ շերտ նորից դրեք կաղապարի մեջ: Սա կլինի վերին շերտը, այնպես որ ընտրեք ամենագեղեցիկը:) Տեղադրեք մեկ այլ շերտ վերևում և անկյուններից մեկը հավասարեցրեք 25 մմ (կամ այն հեռավորությունը, որն օգտագործեցիք ձեր ցանցում) առաջին շերտի վերևում: Սա կաթոդի լարերի միջև հեռավորությունն է: Օգնական ձեռքով պահեք անկյունը և կպցրեք առաջին շերտի անկյունային անոդը երկրորդ շերտի անկյունային անոդին: Դա արեք բոլոր անկյունների համար: Ստուգեք, արդյոք շերտերը կատարյալ համընկնում են բոլոր հարթություններում: Եթե ոչ մի փոքր թեքվեք հարմարվելու համար: Կամ նորից ամրացրեք այն անջատված բարձրության հեռավորությունը: Երբ դրանք միանգամայն հավասարեցված են, կպցրեք մնացած 12 անոդները միասին: Կրկնել 3 անգամ:

Քայլ 6: Ընտրելով դիմադրողական արժեքներ

Ձեր լուսադիոդների համար դիմադրության արժեք ընտրելիս պետք է երկու բան հաշվի առնել:

1) LED- ները 2) AVR AVR- ն ունի առավելագույն համակցված ընթացիկ գնահատական 200 մԱ: Սա մեզ հնարավորություն է տալիս աշխատել 12 մԱ մեկ LED- ով: Դուք նաև չեք ցանկանում գերազանցել ձեր ընթացիկ լուսարձակների առավելագույն հոսանքը: Իմ խորանարդի վրա ես օգտագործել եմ 220 օմ ռեզիստոր: Սա ինձ տվեց մոտ 12 մԱ մեկ լուսադիոդի:

Քայլ 7: Կարգավորիչ

Առաջնորդվող խորանարդը կառավարող սխեմաները նկարագրված են կցված սխեմատիկ պատկերում:

RS-232 ինտերֆեյսը պարտադիր չէ: և կարող է բաց թողնվել: Դա IC2- ն է և դրան միացված բոլոր բաղադրիչները: Ապագա ծրագրակազմը հնարավորություն կտա համակարգչային հաղորդակցությանը: Եթե ամեն ինչ տեղավորվում է, միացրեք շղթան: Ես այլևս հրահանգներ չեմ տա դրա մասին, քանի որ միացումը, հավանաբար, շատ տարբեր կլինի խորանարդից մինչև խորանարդ ՝ կախված տպատախտակի չափից և այլն: Տեղեկությունները, թե ինչպես միացնել խորանարդը վերահսկիչին, հաջորդում են: քայլ.

Քայլ 8: Լարացրեք խորանարդը

Նկարները դա ավելի լավ են բացատրում, քան բառերը: Խնդրում ենք դիտել նկարները:

Քայլ 9. Կազմել և ծրագրել

Այժմ դուք ունեք led խորանարդ: Դրանից օգտվելու համար այն կարիք ունի որոշ ծրագրակազմի: Ես պատրաստել եմ խորանարդի վրա 3d տվյալների տարածություն մատուցող վարորդ և գործառույթներ ՝ խորանարդի վրա զով տեսողական էֆեկտներ ցուցադրելու համար: Դուք կարող եք օգտագործել իմ կոդը, գրել ձեր սեփականը կամ կառուցել դրա վրա: իմ կոդը և ավելի շատ էֆեկտներ ստեղծեք: Եթե ձեր սեփական էֆեկտներն եք ստեղծում, խնդրում եմ ինձ ուղարկեք կոդը: Ես անհամբերությամբ սպասում եմ, թե ինչ եք պատրաստում: compրագիրը կազմելու համար: Պարզապես բացեք հրամանի հուշում, հրամանի տողում մուտքագրեք գրացուցակը ՝ «make» սկզբնաղբյուրային կոդով: Եթե ցանկանում եք ATMega16- ի փոխարեն օգտագործել ATMega32, պարզապես փոխեք mcu կարգավորումը Makefile- ում և նորից կազմեք (մուտքագրեք տեսակը): Եթե դուք օգտագործում եք m32- ը և չեք անում այս քայլը, ապա խորանարդը ճիշտ չի բեռնվի (կարմիր և կանաչ լույսերը հավերժ կթարթեն): Այժմ աղբյուրի գրացուցակում պետք է ունենաք main.hex անունով ֆայլ: Հաջորդ քայլը ցույց կտա, թե ինչպես ստանալ այդ կոդը ձեր խորանարդի մեջ:

Քայլ 10. Programրագրավորեք միկրոկառավարիչը

Եթե խնդիրներ եք ունենում արագության և/կամ որոշ LED- ների հետ, որոնք չեն լուսավորվում: Խնդրում ենք ուշադիր կարդալ այս քայլը: Միկրոհսկիչը ծրագրավորելու համար ես օգտագործում եմ avrdude- ն և USBTinyISP ծրագրավորողը:

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

Իմ օրինակները կլինեն Ubuntu Linux համակարգում: Windows- ում ընթացակարգը պետք է լինի գրեթե նույնական, բայց ես չեմ կարող ձեզ օգնել դրանում: Եթե այլ ծրագրավորող եք օգտագործում, կարդացեք այդ ծրագրավորողի և avrdude- ի ձեռնարկը: Նախ, եկեք տեսնենք, արդյոք մենք կարող ենք կապ հաստատել AVR- ի հետ: Միացրեք ծրագրավորողը ձեր խորանարդին և ձեր համակարգչին: Հրամանը «avrdude -c usbtiny -p m16 ", որտեղ -c- ը նշում է ծրագրավորողը, և -p AVR մոդելը: Ստորև բերված պատկերներում կարող եք տեսնել ելքը: Այժմ վերբեռնեք որոնվածը ՝ «avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex»: Մինչ այժմ խորանարդը պետք է վերագործարկվի և սկսի զբաղվել: Այն կաշխատի 1 մՀց հաճախականությամբ (շատ դանդաղ) `օգտագործելով իր ներքին տատանումները: Եվ որոշ լուսարձակներ չեն աշխատի, քանի որ որոշ GPIO նավահանգիստներ լռելյայն օգտագործվում են JTAG- ի համար: Արտաքին տատանումն ակտիվացնելու և JTAG- ն անջատելու համար մենք պետք է ծրագրավորենք ապահովիչների բայթերը. Գործարկել "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse: w: 0xef: m "և" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ": stepգույշ եղեք այս քայլն անելիս: Եթե սխալ եք հասկանում, կարող եք ընդմիշտ ոչնչացնել ձեր միկրոկոնտրոլերը: Եթե դուք օգտագործում եք մեկ այլ միկրոկառավարիչ, քան ATMega16- ը, համոզվեք, որ ապահովագրության բայթերը փոխելուց առաջ ուշադիր կարդացեք տվյալների թերթիկը: Ապահովիչի բայթերը ճիշտ գրելուց հետո խորանարդը պետք է վերագործարկվի և սկսի գործել սովորական արագությամբ `բոլոր լեդերի գործարկմամբ: Վայելեք ձեր նոր խորանարդը. Դ

Քայլ 11: Մեծացեք - 8x8x8

Այս բավականին շքեղ 4x4x4 խորանարդը պատրաստելուց հետո ես պատրաստել եմ նաև հսկայական 8x8x8 խորանարդ: Oneամանակ կունենամ այդ մեկի համար ուսանելի: Մինչդեռ, տես նկարներ:-)

8x8x8 տարբերակը կարող եք գտնել այստեղ ՝ https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ Եթե դա ձեզ դուր է գալիս, գնահատեք այն ուսանելի::)