LED Cube 4x4x4: 11 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

صفحه نمایش LED سه بعدی شگفت انگیز. 64 LED این مکعب را 4 در 4 در 4 تشکیل می دهد که توسط میکروکنترلر Atmel Atmega16 کنترل می شود. هر LED را می توان به صورت جداگانه در نرم افزار خطاب کرد ، و آن را قادر می سازد تا انیمیشن های سه بعدی شگفت انگیز را نمایش دهد! مکعب LED 8x8x8 اکنون با تقاضای عمومی در دسترس است:

مرحله 1: آنچه شما نیاز دارید

اول از همه ، برای لحیم کاری 64 led نیاز به زمان کمی دارید.) لیست دانش:

• مهارتهای اولیه الکترونیک و لحیم کاری
• بدانید که چگونه میکروکنترلر AVR را برنامه ریزی کنید - من در این مورد به آن نمی پردازم.

لیست اجزاء:

• پروتو بورد نوع با دایره های مسی.
• میکروکنترلر Atmel AVR Atmega16
• برنامه نویس برای برنامه ریزی Atmega16
• 64 لد
• 2 led led. من از رنگ قرمز و سبز استفاده کردم. (اختیاری)
• تراشه Max232 rs-232 یا معادل آن.
• 16 مقاومت برای led ها (100-400 اهم) به این موضوع برمی گردد.
• مقاومت 2 برابر 470 اهم برای led های وضعیت
• مقاومت 1 برابر 10k
• مقاومت 4 برابر 2.2k
• 4x ترانزیستور NPN BC338 (یا ترانزیستور دیگر قادر به تغییر 250 میلی آمپر میلی آمپر)
• خازن 1x 10uF
• خازن 1x 1000uF
• خازن سرامیکی 6x 0.1uF
• خازن سرامیکی 2x 22pF
• کریستال 1x 14.7456 مگاهرتز
• 2 برابر دکمه لمسی
• سوئیچ pwr اختیاری
• کانکتور برق 12 ولت
• اتصال اختیاری برای برق 5 ولت

مرحله 2: چندگانه سازی

چگونه می توان 64 LED را بدون استفاده از 64 سیم جداگانه کنترل کرد؟ چندگانه!

روشن کردن سیم به آند هر رهبری به طور واضح غیر عملی است و واقعاً بد به نظر می رسد. یکی از راه های حل این مشکل ، تقسیم مکعب به 4 لایه LED های 16x16 است. همه LED های تراز شده در یک ستون عمودی دارای یک آند مشترک (+) هستند. همه LED ها در یک لایه افقی دارای یک کاتد مشترک (-) هستند. حالا اگر بخواهم LED را در گوشه بالا سمت چپ در پشت روشن کنم (0 ، 0 ، 3) ، فقط GND (-) را به لایه بالا و VCC (+) را به ستون در گوشه سمت چپ وارد می کنم. اگر می خواهم فقط یک لامپ را در یک زمان روشن کنم ، یا فقط بیش از یک لایه را همزمان روشن کنم.. این خوب کار می کند. با این حال ، اگر بخواهم گوشه پایین سمت راست را در جلو روشن کنم (3 ، 3 ، 0) ، با مشکلاتی روبرو می شوم. وقتی GND را به لایه زیرین و VCC را به ستون جلویی چپ وارد می کنم ، چراغ بالا سمت راست را در جلو (3 ، 3 ، 3) و LED پایین سمت چپ را در عقب (0 ، 0 ، 0) روشن می کنم. به حل این جلوه شبح بدون اضافه کردن 64 سیم جداگانه غیرممکن است. روش کار در اطراف آن این است که فقط یک لایه را در یک زمان روشن کنید ، اما این کار را آنقدر سریع انجام دهید که چشم تشخیص ندهد که فقط یک لایه در هر زمان روشن شده است. این امر بر پدیده ای به نام پایداری بینایی متکی است. هر لایه یک تصویر 4x4 (16) است. اگر 4 تصویر LED 16 را یک به یک ، بسیار سریع فلش کنیم ، یک تصویر سه بعدی 4x4x4 دریافت می کنیم!

مرحله 3: ساخت مکعب ، الگو

شبکه های لحیم کاری LED های 4x4 بصورت دستی وحشتناک به نظر می رسند! برای بدست آوردن 4 شبکه 4x4 کامل LED ، از یک الگو برای نگه داشتن آنها استفاده می کنیم. من می خواستم مکعب را تا آنجا که ممکن است آسان کنم ، بنابراین من استفاده از LED ها را انتخاب کردم پاهای خود را تا آنجا که ممکن است فاصله بین خطوط در شبکه با طول پاهای LED تعیین شد. من دریافتم که 25 میلی متر (حدود یک اینچ) فاصله بهینه بین هر led (بین مرکز هر led یعنی!) فاصله ای است که می توان لحیم کاری را بدون افزودن یا برش سیم فعال کرد.

• یک قطعه چوب به اندازه کافی بزرگ پیدا کنید که یک شبکه 4x4 به اندازه 2 ، 5 سانتی متر ایجاد کند.
• یک شبکه 4x4 از خطوط رسم کنید.
• با یک مشت وسط در همه تقاطع ها فرورفتگی ایجاد کنید.
• یک مته پیدا کنید که سوراخ ها را به اندازه کافی کوچک کند تا سرپوش محکم در جای خود بماند و به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتوان لامپ را به راحتی بیرون کشید (بدون خم شدن سیم ها..).
• 16 سوراخ را سوراخ کنید.
• قالب ledcube شما تمام شده است.

مرحله 4: ساخت مکعب ، لایه ها را لحیم کنید

ما مکعب را در 4 لایه از led های 4x4 درست می کنیم ، سپس آنها را با هم لحیم می کنیم. یک لایه ایجاد کنید:

• LED ها را در پشت و در یک طرف قرار دهید و آنها را با هم لحیم کنید
• یک ردیف دیگر از LED ها را وارد کرده و آنها را با هم لحیم کنید. یکبار یک ردیف انجام دهید تا جایی برای آهن لحیم کاری بگذارید!
• مرحله بالا را 2 بار دیگر تکرار کنید.
• مهاربندی متقاطع را در جلو که ردیف های led به هم متصل نیستند اضافه کنید.
• 4 بار تکرار کنید.

مرحله 5: ساخت مکعب ، اتصال لایه ها

اکنون که آن 4 لایه را داریم ، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که آنها را با هم لحیم کنیم.

یک لایه را دوباره در قالب قرار دهید. این لایه بالایی خواهد بود ، بنابراین زیباترین را انتخاب کنید:) یک لایه دیگر در بالا قرار دهید و یکی از گوشه ها را دقیقاً 25 میلی متر (یا هر فاصله ای که در شبکه خود استفاده کرده اید) بالای لایه اول قرار دهید. این فاصله بین سیمهای کاتد است. گوشه را با دست کمک بگیرید و آند گوشه لایه اول را به آند گوشه لایه دوم لحیم کنید. این کار را برای همه گوشه ها انجام دهید. بررسی کنید که آیا لایه ها در همه ابعاد کاملاً تراز شده اند یا خیر. اگر برای تنظیم کمی خم نشوید. یا فاصله ارتفاع خاموش را دوباره لحیم کنید. وقتی کاملاً تراز شدند ، 12 آند باقی مانده را با هم لحیم کنید. 3 بار تکرار کنید.

مرحله 6: انتخاب مقادیر مقاومت

هنگام انتخاب مقدار مقاومت برای led های خود دو نکته را باید در نظر داشته باشید.

1) LED ها 2) AVR AVR حداکثر میزان جریان ترکیبی 200 میلی آمپر است. این به ما 12 میلی آمپر می دهد تا با هر LED کار کنیم. همچنین نمی خواهید از حداکثر جریانی که led های شما به آن رتبه بندی شده اند فراتر بروید. من روی مکعبم از مقاومتهای 220 اهم استفاده کردم. این به من حدود 12 میلی آمپر در هر led داد.

مرحله 7: کنترل کننده

مدارهای کنترل کننده مکعب led در تصویر شماتیک پیوست توضیح داده شده است.

رابط RS-232 اختیاری است. و قابل حذف است یعنی IC2 و تمام اجزای متصل به آن. سیستم عامل های آینده ارتباطات رایانه ای را فعال خواهند کرد. با قرار دادن تمام اجزای روی برد مدار خود در چارچوبی که همه اجزاء را قادر می سازد تا با حداقل مقدار سیم وصل شوند ، شروع کنید. اگر همه چیز مناسب است ، مدار را لحیم کنید. من دیگر دستورالعملی در این مورد نمی دهم ، زیرا احتمالاً مدار از مکعب به مکعب متفاوت است ، بسته به اندازه برد مدار و غیره. گام.

مرحله 8: سیم را مکعب کنید

تصاویر این را بهتر از کلمات توضیح می دهند. لطفا تصاویر را ببینید.

مرحله 9: کامپایل و برنامه ریزی کنید

شما در حال حاضر یک مکعب led دارید. برای استفاده از آن ، به برخی از نرم افزارها نیاز دارد. من یک راننده برای ارائه فضای داده سه بعدی روی مکعب و عملکردهایی برای نمایش جلوه های بصری جالب روی مکعب تهیه کرده ام. شما می توانید از کد من استفاده کنید ، خود را بنویسید یا بر اساس آن کار کنید کد من و جلوه های بیشتری ایجاد کنید. اگر جلوه های خود را ایجاد می کنید ، لطفاً کد را برای من ارسال کنید. من مشتاقم ببینم شما چه می سازید! برای گردآوری برنامه. فقط یک فرمان را باز کنید ، دایرکتوری را با کد منبع "make" در خط فرمان وارد کنید. اگر می خواهید از ATMega32 به جای ATMega16 استفاده کنید ، فقط تنظیمات mcu را در Makefile تغییر دهید و دوباره کامپایل کنید (نوع make). اگر از m32 استفاده می کنید و این مرحله را انجام نمی دهید ، مکعب به درستی بوت نمی شود (چراغ قرمز و سبز برای همیشه چشمک می زند). اکنون باید یک فایل با نام main.hex در فهرست منبع داشته باشید. به شما نشان می دهد که چگونه این کد را به مکعب خود وارد کنید.

مرحله 10: میکروکنترلر را برنامه ریزی کنید

اگر با سرعت و/یا روشن نشدن برخی LED ها مشکل دارید. لطفاً این مرحله را با دقت بخوانید. برای برنامه ریزی میکروکنترلر ، از avrdude و برنامه نویس USBTinyISP استفاده می کنم.

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

مثالهای من در سیستم لینوکس اوبونتو خواهد بود. این روش باید تقریباً در ویندوز یکسان باشد ، اما من نمی توانم در این مورد به شما کمک کنم. اگر از برنامه نویس دیگری استفاده می کنید ، دفترچه راهنمای آن برنامه نویس و avrdude را بخوانید. در ابتدا ، بیایید ببینیم آیا می توانیم با AVR تماس بگیریم. برنامه نویس را به مکعب و رایانه خود وصل کنید. دستور "avrdude -c usbtiny -p m16 "، جایی که -c برنامه نویس را مشخص می کند ، و -p مدل AVR. شما می توانید خروجی را در تصاویر زیر مشاهده کنید. در حال حاضر ، سیستم عامل را بارگذاری کنید: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U flash: w: main.hex". در حال حاضر ، مکعب باید راه اندازی مجدد شود و کارها را شروع کند. با استفاده از نوسان ساز داخلی ، با سرعت 1 مگاهرتز (بسیار آهسته) کار می کند. و برخی از led ها کار نمی کنند ، زیرا برخی از درگاه های GPIO به طور پیش فرض برای JTAG استفاده می شوند. برای فعال کردن نوسان ساز خارجی و غیرفعال کردن JTAG ، باید بایت های فیوز را برنامه ریزی کنیم: "avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse را اجرا کنید: w: 0xef: m "و" avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse: w: 0xc9: m ". هنگام انجام این مرحله مراقب باشید! اگر اشتباه کنید ، می توانید میکروکنترلر خود را برای همیشه خراب کنید! اگر از میکروکنترلر دیگری به غیر از ATMega16 استفاده می کنید ، حتماً قبل از تغییر بایت فیوز ، برگه اطلاعات را با دقت بخوانید! پس از نوشتن بایت های فیوز صحیح ، مکعب باید مجدداً راه اندازی شود و با سرعت عادی کار کند و همه LED ها در عملکرد باشند. از مکعب جدید خود لذت ببرید: د

مرحله 11: بزرگ بروید - 8x8x8

پس از ساخت این مکعب بسیار شیک 4x4x4 ، من یک مکعب عظیم 8x8x8 نیز تهیه کرده ام. وقتی وقت کردم برای آن یکی دستورالعمل می سازم. در همین حال ، تصاویر را ببینید:-)

شما می توانید نسخه 8x8x8 را در اینجا پیدا کنید: https://www.instructables.com/id/Led-Cube-8x8x8/ لطفاً اگر دوست دارید به این دستورالعمل امتیاز دهید!:)