Cara Membuat Kubus LED Arduino yang Pulsating yang Nampaknya Datang Dari Masa Depan

Cara Membuat Kubus LED Arduino yang Pulsating yang Nampaknya Datang Dari Masa Depan

Sekiranya anda berupaya dengan beberapa projek Arduino pemula, tetapi mencari sesuatu yang agak kekal dan pada tahap hebat yang lain, maka kiub LED 4 x 4 x 4 yang rendah hati adalah pilihan semula jadi. Pembinaannya jauh lebih mudah daripada yang anda fikirkan, dan dengan menggunakan multiplexing, kita dapat mengawal semua LED secara langsung dari satu papan Arduino Uno sahaja. Amalan pematerian yang hebat, dan jumlah kos komponen tidak boleh melebihi $ 40.





Hari ini saya akan memperincikan aspek pembinaan secara menyeluruh, dan menyediakan beberapa perisian untuk dijalankan yang keduanya kelihatan mengagumkan dan mengajar anda asas-asasnya.



distro linux terbaik untuk pengguna baru

Anda perlu

  • SeorangArduino. Kod yang diberikan menggunakan Arduino Uno, tetapi dapat disesuaikan dengan model yang lebih besar juga.
  • 64 LED - pilihan tepat terpulang kepada anda, tetapi saya menggunakan LED Biru 3mm superbright ini ( 3.2v 30ma ) @ £ 2.64 untuk 50.
  • 16 Perintang dari nilai yang sesuai untuk LED anda. Untuk LED di atas, 99 pence membeli 100 daripadanya. Gunakan ledcalc.com - masukkan 5v untuk voltan bekalan, voltan LED (dalam kes saya 3.2) dan arus dalam miliamp (3.2). Perintang yang anda mahukan akan ditunjukkan dalam kotak berlabel Perintang berkadar tinggi terdekat , kemudian cari nilai itu di eBay.
  • Beberapa wayar kraf untuk mengukuhkan struktur asas dan untuk hiasan - saya gunakan 0.8mm ketebalan.
  • KE papan prototaip dari beberapa jenis yang anda boleh menyolokkan semua bit anda. Saya menggunakan trek yang tidak mempunyai trek penuh kerana saya tidak mempunyai alat pemotong trek, tetapi menggunakan apa sahaja yang sesuai dengan anda. Perisai prototaip Arduino sedikit terlalu kecil, kecuali jika anda benar-benar menekan LED anda bersama-sama.
  • Wayar komponen rawak - beberapa helai kabel rangkaian dan beberapa wayar prototaip dari kit akan berfungsi dengan baik.
  • Klip buaya atau tangan membantu berguna untuk memegang bit di tempat.
  • Pateri solder, dan pateri.
  • Sebilangan kayu sekerap.
  • Gerudi, dengan ukuran bit yang sama dengan LED anda.

Catatan: lukisan 3D dalam tutorial ini dilakukan dalam beberapa minit menggunakan TinkerCAD . Saya mengikuti binaan sedia ada yang terperinci mengenai Instructables oleh penggunaforte1994, yang mungkin juga anda ingin baca sebelum mencuba ini.





Pastikan anda membaca semua arahan ini pertama sebelum mencuba ini untuk diri sendiri.

Prinsip Reka Bentuk Ini

Sebelum memulakan pembinaan, adalah penting untuk mempunyai gambaran keseluruhan lengkap mengenai bagaimana perkara ini berfungsi supaya anda dapat memperbaiki dan mengenal pasti kesilapan semasa anda meneruskannya. Beberapa kubus LED menggunakan pin output tunggal untuk setiap LED tunggal - namun dalam kubus 4x4x4, itu memerlukannya 64 pin - yang pastinya tidak kita miliki di Arduino Uno. Salah satu penyelesaiannya adalah dengan menggunakan register shift, tetapi ini tidak rumit.



Untuk mengawal semua LED tersebut hanya dalam 20 pin, kita akan menggunakan teknik yang disebut multiplexing. Dengan memecahkan kubus menjadi 4 lapisan yang berasingan, kita hanya memerlukan pin kawalan untuk 16 LED - jadi untuk menyalakan LED tertentu, kita mesti mengaktifkan kedua lapisan, dan pin kawalan, yang memberi kita jumlah keperluan 16 + 4 pin. Setiap lapisan mempunyai katod yang sama - bahagian negatif litar - sehingga semua kaki negatif disatukan, dan disambungkan ke satu pin untuk lapisan tersebut.

Di anod (positif) sebelah, setiap LED akan disambungkan ke LED yang sesuai di lapisan di atas dan di bawahnya. Pada dasarnya, kita mempunyai 16 lajur kaki positif, dan 4 lapisan negatif. Berikut adalah paparan sambungan 3D untuk membantu anda memahami:



Pembinaan

Oleh kerana kita tidak akan menggunakan struktur logam penuh untuk disolder, kita mahu semua kaki LED bertindih sekitar seperempat dan memberikan ketegaran pada struktur. Lipat katod LED anda - sisi dengan lekukan rata di kepala dan kaki yang lebih pendek - atas seperti yang ditunjukkan dalam rajah. (Tidak penting jika anda membengkokkannya ke kiri atau kanan, selagi anda konsisten dan tidak pernah menyentuh anoda)

Bahagian kritikal pertama projek ini adalah membuat jig kayu. Ini akan menahan lapisan LED semasa anda menyatukan kaki, jadi ia mesti tepat dan tidak terlalu longgar. Dengan menggunakan bit gerudi yang sama dengan LED anda, ukur dan kemudian gerakkan matriks 4x4 sama jarak lubang. Ingatlah bahawa anda ingin kira-kira seperempat kaki bertindih dengan jirannya, dan gunakan pembaris yang sebenarnya. Periksa setiap lubang untuk memastikan LED dapat dipasang dengan baik, tetapi tidak terlalu ketat sehingga anda tidak akan dapat mengeluarkannya lagi, atau anda akan menghadapi masalah ketika cuba melepaskan lapisan yang dipateri sepenuhnya.



Selesaikan katod 4 baris LED. Berhati-hatilah untuk tidak membakar LED - anda mahukan seterika panas yang baik, dan masuk dan keluar. Inilah empat baris pertama saya selesai.

Sekarang, untuk mengukuhkan ketegaran lapisan, potong dan pateri dua kepingan wayar kraf lurus ke kedua hujungnya, pastikan ia bersambung dengan setiap baris. Ini adalah lapisan pertama anda yang lengkap. Biarkan semua kaki berlebihan melekat di sisi buat masa ini.

Sekarang adalah masa yang tepat untuk menguji - muatkan aplikasi berkedip Arduino lalai, dan dengan perintang yang disambungkan, letakkan tanah ke bingkai lapisan, dan tekan petunjuk positif ke setiap LED secara bergantian.

Mudah-mudahan, mereka semua akan menyala. Sekiranya tidak, pastikan anda tidak terlepas sambungan solder di suatu tempat, dan jika perlu ganti LED.

Keluarkan lapisan itu dari jig, dan ulangi prosesnya 3 kali lagi .

Jangan risau jika pematerian anda tidak sempurna - selagi ia tidak akan putus dan sambungannya kukuh, ia tidak akan mempengaruhi produk akhir. Saya akui, pematerian saya cukup putus asa, jig saya dimatikan, dan semuanya menyerupai menara Pisa yang condong. Namun, saya bangga dengan kubus yang sudah siap, dan apabila LED menyala, anda tidak akan melihat sambungan solder!

Bergabung dengan Lapisan

Sebaik sahaja anda mempunyai 4 lapisan yang telah selesai, anda pasti ingin menyatukan semua kaki menegak bersama-sama. Saya dapati ini adalah bahagian paling sukar dalam pembinaan, dan untuk membantu prosesnya, saya memotong kad riser.

Ini mengekalkan lapisan pada ketinggian yang sesuai, tetapi banyak kaki masih tidak dapat diselaraskan dengan sempurna - untuk ini, saya menggunakan beberapa klip buaya untuk menahannya di tempat.

Kesalahan Silly Pertama Yang Perlu Dielakkan

Hanya setelah menyelesaikan lapisan penuh, saya menyedari riser kad saya terpasang di tempatnya, jadi saya terpaksa memotongnya! Jangan buat kesilapan yang sama dengan saya - buat riser lebih lama di sisi, dan gabungkan kepingan kad di luar kubus, jadi apabila anda telah menyelesaikan lapisan, anda boleh mendekonstruksi riser dan mengeluarkan kadnya.

Kesalahan Silly Ke-2 Untuk Dielakkan

Jangan solatkan kaki menegak ke bingkai katod. Kaki menegak hanya boleh bersambung dengan kaki menegak yang lain, dan tidak lain.

Sekali lagi, uji selepas setiap lapisan dilampirkan. Uji semua lapisan, sebenarnya, hanya menyentuh petunjuk positif ke ujung lapisan paling atas, dengan itu memastikan anda mendapat hubungan baik melalui semua lapisan.

Apabila semua 4 lapisan disolder bersama, saya mula membersihkan sedikit - saya membiarkan satu kaki dilanjutkan dari setiap lapisan dengan cara batu loncatan - ini akan jatuh ke papan kemudian. Kerangka dan kaki logam yang lain telah dipotong. Jelas sekali, jangan memotong kaki menegak - kita perlu memasukkannya ke papan protoytping kita.

Memperbaiki Ke Dewan

Ingat ketika saya mengatakan bahawa membetulkan setiap lapisan itu adalah bahagian yang paling sukar? Saya tipu. Mencuba memasukkan 16 kaki LED ke dalam lubang kecil pada papan prototaip sebenarnya lebih sukar. Cara termudah yang saya dapati adalah mencucuk 4 sekaligus, mengamankannya di bawah dengan klip buaya, kemudian beralih ke baris seterusnya 4. Gunakan pen marker untuk menandakan jarak terlebih dahulu jika ia membantu.

Jika dilihat semula, saya akan meletakkan perintang ke dalam protoboard terlebih dahulu. Seperti sekarang, saya menyisipkan semua kaki kubus ke papan terlebih dahulu, kemudian cuba menekan perintang di antara masing-masing. Belajar dari kesilapan saya, dan letakkan perintang anda terlebih dahulu.

Saya cuba meletakkan mereka dengan cara yang sama sehingga saya dapat menggunakan satu bahagian kubus untuk semua sambungan terakhir ke Arduino. Inilah gambarajah litar yang saya gunakan:

Untuk empat lapisan negatif, saya menjatuhkan satu wayar ke bawah dari setiap lapisan, kemudian menariknya ke sisi, seperti ini:

Akhirnya, saya menambah beberapa wayar palam yang kemudian saya boleh masukkan ke pin Arduino yang berkaitan. Gunakan jenis terpanjang yang anda ada. Perhatikan saya membuat pesanan di tempat kerana perancangan yang kurang baik. Setiap baris LED mempunyai kod warna.

Itu sahaja. Selesai!

Memprogramkan Kiub Anda

Saya tahu anda tidak sabar untuk mengeluarkan perkara ini, jadi pasangkan 4 lapisan negatif tersebut Analog I / O pelabuhan A2 (lapisan bawah) melalui A5 (lapisan atas) (ini juga boleh bertindak sebagai I / O digital) . Kemudian pasangkan 16 pin kawalan LED, bermula dengan +1 di bahagian paling kanan ke I / O digital pelabuhan 0 , dengan +15 dan +16 masuk ke analog A0 dan A1 . (Jangan gunakan AREF dan GND)

Muat turun corak dan kod demo dari pengguna yang boleh diajar forte1994 . Dia juga menyediakan a alat dalam talian yang berguna untuk merancang corak bait untuk menyesuaikan urutan anda sendiri. Inilah video kod ini yang beraksi di kubus saya (Saya menyesuaikan kelajuan menjadi 5, bukannya 20 lalai) .

windows xp emulator untuk windows 10

Ini bukan satu-satunya cara untuk memprogramkan kiub anda, tentu saja, jadi izinkan saya meluangkan beberapa minit untuk mengajar anda asas-asas membuat corak anda sendiri secara teratur , bukannya memainkan corak pratetap seperti yang ditunjukkan oleh demo di atas.

Terdapat beberapa perkara yang harus anda ketahui semasa cuba memprogramkan kiub anda:

  1. Untuk mengatasi satu LED, anda menggunakan a kapal terbang (lapisan) nombor 0–3, dan nombor pin LED 0–15. Putar satah ke output RENDAH (kerana ini adalah kaki negatif) dan nombor pin LED TINGGI (kaki positif) untuk mengaktifkan LED.
  2. Sebelum mengaktifkan LED tunggal, pastikan semua pesawat lain dimatikan - itu bermaksud tetapkannya ke output TINGGI. Kegagalan melakukan ini akan mengakibatkan tiang LED menyala dan bukannya satu LED.

Dengan ini, saya telah membuat dua urutan program yang sangat mudah untuk anda kaji - muat turun kodnya dari sini. Yang pertama hanya menyala setiap LED satu demi satu, mengikut urutan. Kami menggunakan dua untuk gelung untuk ini, berulang pada setiap lapisan dan setiap pin kawalan.

Yang kedua ialah gelung rawak (anda perlu memberi komen pertama dan mengaktifkannya di gelung utama untuk mengujinya). Ia hanya memilih lapisan rawak, dan pin kawalan rawak, menyalakan dan mematikannya.

Ringkasan

Jangan terpesona dengan binaan ini - saya benar-benar kekurangan kemahiran menyolder, dan saya berjaya melakukannya (Saya fikir?) . Jumlah masa pembinaan adalah sejam sehari selama seminggu. Lain kali, saya akan cuba mengajar anda beberapa pengaturcaraan yang lebih bercita-cita tinggi untuk kubus, jadi saya harap anda akan bergabung dengan saya dalam membina kubus anda sendiri minggu ini dan memuatkan beberapa kod baru pada minggu depan - dan jika anda membuatnya sendiri aplikasi atau urutan yang mengagumkan, sila muat naik ke Pastebin dan beritahu kami dalam komen!

Berkongsi Berkongsi Tweet E-mel 3 Cara Memeriksa sama ada E-mel Nyata atau Palsu

Sekiranya anda menerima e-mel yang kelihatan agak meragukan, sebaiknya periksa kesahihannya. Berikut adalah tiga cara untuk mengetahui sama ada e-mel itu nyata.

Baca Seterusnya Topik-topik yang berkaitan
  • DIY
  • Arduino
Mengenai Pengarang James Bruce(707 Artikel Diterbitkan)

James mempunyai BSc dalam Artificial Intelligence dan disahkan CompTIA A + dan Network +. Apabila dia tidak sibuk sebagai Editor Ulasan Perkakasan, dia menikmati permainan LEGO, VR, dan permainan papan. Sebelum menyertai MakeUseOf, dia adalah juruteknik pencahayaan, guru bahasa Inggeris, dan jurutera pusat data.

Lebih Banyak Dari James Bruce

Langgan buletin kami

Sertailah buletin kami untuk mendapatkan petua, ulasan, ebook percuma, dan tawaran eksklusif!

Klik di sini untuk melanggan