Selbstgebauter LED-Würfel. LED-Würfel. Mehrere Schichten verbinden

Auf YouTube stößt man oft auf interessante Projekte. Einer davon ist der LED-Würfel. Schön dieses Geräts ist, dass ein echtes 3D-Bild angezeigt wird. Sie können beliebige dreidimensionale animierte Formen zeichnen. Allerdings innerhalb der gewählten Würfelauflösung.

Als Grundlage diente ein Artikel von Radiocat (jeder, der möchte, kann ihn googeln). Die Würfelgröße 5x5x5 wurde nicht zufällig gewählt. Sammeln gegebener Würfel Sie benötigen 5*5*5=125 LEDs. Wenn wir es mit einer anderen beliebten Option vergleichen, 8*8*8=512, d.h. Die Anzahl der LEDs erhöht sich um das Vierfache. Daher erscheint mir 5x5x5 optimal.

Ich hatte keine Zeit, LEDs zu bestellen, also habe ich sie im Einzelhandel gekauft. Leider waren nur grün-transparente 5mm verfügbar, sodass das Endergebnis stark darunter litt. Blaue matte sehen eindrucksvoller aus, aber leider. Es wird empfohlen, mattierte LEDs zu verwenden, da transparente LEDs benachbarte LEDs beleuchten und den Effekt erzeugen, dass eine unbeleuchtete LED leuchtet.

Ich habe direkt mit dem Würfel selbst angefangen. Ich habe eine Matrix mit den Maßen 100x100 gezeichnet. Der Abstand zwischen den Kreisen beträgt 20 mm. Durchmesser 5mm. Ich habe es auf Papier gedruckt und auf ein Stück Holz geklebt.

Gebohrte Löcher. Wir biegen die Kathode (-) der LED geschickt ab. Wir biegen die Anode um 90 Grad.

Wir lassen die Kathode nach oben herausragen und löten die Anode an die angrenzende LED. Es stellt sich heraus, dass es sich um einen „Boden“ aus LEDs mit einem gemeinsamen „+“ handelt.

Um die Struktur auf der linken Seite zu verstärken, habe ich einen weiteren Leiter angelötet. Der erste Stock ist fertig. Wir machen 4 weitere Stockwerke auf die gleiche Weise.

Wir sammeln alle Böden zusammen. Dazu verlöten wir die vorherigen Etagen mit den nächsten.

Als Unterlage habe ich Folien-Glasfaserlaminat im Format 100x100 verwendet. Ich habe die Stellen zum Löten der LEDs ausgeätzt. Das Ergebnis war folgender Entwurf:

Nicht ganz gerade, aber alles lässt sich leicht biegen. Nun direkt zum Diagramm. Zur Montage benötigen Sie:

25 Widerstände 150-220 Ohm,
125 LEDs,
5 Kondensatoren 0,1 µF (installiert zur Stromversorgung der Trigger),
2 Kondensatoren 22pF,
Atmega16,
Quarz 12-16 MHz,
5 Widerstände 2,2 kM,
5 löst 74hc574 aus,
5 BC558-Transistoren.
1 Kondensator 100uF ( Ernährung ist ein Muss!!! sonst funktioniert die Schaltung nicht)

Einerseits ist hier alles einfach, aber man darf sich nicht verwirren. Im Gegensatz zu früheren Projekten kommt hier Atmega16 (Atmega16A-16PU) zum Einsatz. Ich habe eine Betriebsfrequenz von 12 MHz verwendet; bei 16 MHz schalten die LEDs etwas schneller. Darüber hinaus kommen hier Trigger zum Einsatz. Um zu verstehen, warum, müssen Sie die Logik des Schemas verstehen.

Alle Triggereingänge sind parallel geschaltet. Nehmen wir an, wir müssen die erste LED im 2. Stockwerk (D2.1) einschalten und die LEDs in den Stockwerken 1, 3, 4, 5 (D1.1, D3.1, D4.1, D5) nicht einschalten. 1). Wir geben an PORTC.0=0 aus, da in diesem Fall 0 die LED einschaltet. Am Eingang des Triggers erscheint 0, am Ausgang ändert sich sein Zustand jedoch nicht. Um den Zustand zu ändern, müssen Sie einen Impuls an den CLK-Eingang anlegen, d. h. Geben Sie abwechselnd eine logische Null und eine logische Eins an Pin PA1 aus. Jetzt sind alle Kathoden DA1.1-DA5.1 mit Masse verbunden, um D2.1 zu zünden, müssen Sie nur noch den 2. Stock einschalten, d.h. Transistor Q2 öffnen, logische Null an PD6 ausgeben.

Ich habe versucht, meine eigenen Effekte zu schreiben, es hat funktioniert, aber irgendwie ist mir nichts eingefallen, was nicht in der fertigen Firmware enthalten wäre. Daher nahm das Finale die fertige Firmware an; für einen 5x5x5-Cube gab es im Internet mehrere Optionen. Der Zusammenbau dauerte lediglich 3 Tage. Ein gutes Geschenk, selbst zusammengestellt.

Abschließend sieht ein Video des entstandenen Würfels im Dunkeln besonders beeindruckend aus.

In diesem Artikel erkläre ich Ihnen Schritt für Schritt, wie Sie einen 3D-LED-Würfel mit den Maßen 3x3x3 herstellen. Die LED wird über einen Arduino-Controller gesteuert.

Das Unterscheidungsmerkmal dieses Projekts gegenüber anderen ist:

Eine kleine Anzahl zusätzlicher Komponenten ermöglicht den direkten Anschluss an den Arduino, ohne dass verschiedene Multiplexer usw. verwendet werden müssen.

Leicht zu wiederholen Schaltplan mit vielen Fotos und Erklärungen.

Verwendung einer universellen Bibliothek, die das Schreiben von Programmen erheblich vereinfacht.

Wir benötigen also:

Brotbrett
3 NPN-Transistoren (2N2222, 2N3904, BC547 usw.)
12 Widerstände (~220 Ohm und 22 kOhm)
13 Anschlüsse (männlich oder weiblich)
27 Leuchtdioden (LED)
Verbindungsdrähte

Zunächst ein kleines Video vom Gerät in Aktion:

Hast du das Video gesehen? Nun, jetzt lasst uns gehen!

Schritt 1. Vorbereiten der LED

Dieser Schritt unterscheidet sich bis auf die entsprechende Dimension praktisch nicht vom vorherigen Projekt. Der 4x4x4-Würfel ist komplexer, weil... erfordert die Einführung zusätzlicher Elemente in den Stromkreis. Unser Würfel wird 3 Ebenen mit jeweils 9 LEDs haben.

In jedem Satz von 9 LEDs sind alle Kathoden miteinander verbunden, d. h. nach dem Schema mit verbunden gemeinsame Kathode(Minus). Darüber hinaus werden wir Mengen „Ebenen“ nennen. Jede LED ist über eine Anode mit LEDs einer anderen Ebene (niedriger oder höher) verbunden. Außerdem werde ich diese Spalten im Text nennen, d.h. In einer Spalte sind 3 LEDs durch Anoden verbunden, und auf einer Ebene sind 9 LED-Kathoden verbunden.

Wie Sie auf dem Foto oben sehen können, habe ich für die Herstellung des Würfels eine alte Vorlage aus dem 4x4x4-Projekt verwendet LED-Würfel. Für den LED-Kopf werden Löcher in das Holz gebohrt, der Abstand zwischen den Löchern beträgt ca. 15mm.

Sobald die Leuchte fertig ist, ist es an der Zeit, mit der Formung der LED-Leitungen zu beginnen. Die Kathoden aller LEDs müssen sorgfältig um 90 Grad gebogen werden. Die Biegerichtung der Leitung sollte bei allen LEDs gleich sein. Wie Sie bei einer LED feststellen, wo sich die Kathode und wo die Anode befindet, lesen Sie hier oder hier.

Schritt 2. Zusammenbau des Würfels

Platzieren Sie die ersten neun LEDs in der Holzhalterung. Positionieren Sie die gebogenen Beine in einer Richtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn (oder gegen den Uhrzeigersinn, das spielt keine Rolle).

Befestigen Sie die LED-Beine mit Krokodilklemmen und löten Sie sie zusammen. Zum Schluss noch die mittlere LED anlöten. Nachdem ein Level abgeschlossen ist, können Sie mit einer Batterie oder einem Multimeter überprüfen, ob die LED-Anschlüsse korrekt sind. Weil Dann wird es sehr schwierig sein, irgendetwas auszulöten, insbesondere wenn es sich um eine zentrale LED handelt.

Machen Sie alle drei Level auf diese Weise. Anschließend müssen die Ebenen übereinander montiert und verlötet werden. Gleichzeitig ist es wichtig, diese einzuhalten angegebenen Abstand. Wenn im Gerät der Abstand zwischen den LEDs 15 mm betrug, sollte der Abstand zwischen den Ebenen 15 mm betragen, sonst erhält man am Ende einen länglichen oder gestauchten Würfel.

Der Würfel ist fertig. Jetzt können Sie es auf das Steckbrett legen.

Schritt 3. Schaltungsentwurf

Das Gerätediagramm ist einfach. Jede der neun Spalten ist über Strombegrenzungswiderstände mit den Arduino-Pins verbunden. Und alle 3 Ebenen sind über NPN-Transistoren mit dem gemeinsamen Ausgang verbunden, die wiederum mit dem Arduino verbunden sind.

Das. Es werden nur 12 Arduino-Pins verwendet. Es leuchtet immer nur die LED einer Ebene auf, aber durch schnelles Umschalten zwischen den Ebenen entsteht der Eindruck, dass alle Ebenen gleichzeitig eingeschaltet sind (je nach Programm).

Der erste Schritt besteht darin, 9 Widerstände zu löten. Ich habe 220-Ohm-Widerstände verwendet, die den Strom auf 22 mA begrenzen. Der Widerstandswert hängt von der Art der verwendeten LEDs ab und variiert zwischen 135 und 470 Ohm. Eine genauere Berechnung des Widerstands für eine LED können Sie hier durchführen: LED-Rechner. Jeder Arduino-Pin kann bis zu 40 mA liefern.

Ich habe die Widerstände vertikal auf die Platine gelötet. Anschließend habe ich eine Schicht Isolierband aufgeklebt, damit es mit den Jumpern nicht zu Kurzschlüssen kommt.

Im nächsten Schritt erfolgt der Einbau von Funkelementen zur Steuerung der Füllstände. Hier kommen drei NPN-Transistoren zum Einsatz. Die Basen der Transistoren sind über einen 22-kOhm-Widerstand mit den Arduino-Pins verbunden. Das. Der Controller öffnet den Transistor und der gesamte LED-Pegel wird auf „Common“ gelegt.

Schritt 4. Software

Im Internet habe ich mehrere Beispiele zur Ansteuerung solcher LED-Würfel gefunden. Aber alle erforderten zunächst ein riesiges Array an Bin- oder Hex-Daten. Ich beschloss, mein eigenes Steuerungsprogramm zu schreiben.

Die erste Aufgabe bestand darin, den Zusammenhang zwischen Programm und Hardware leicht verständlich zu machen. Ich habe die Entscheidung getroffen, auf Ebenen und Spalten zuzugreifen, anstatt RAW-Portdaten oder herkömmliche x, y, z zu verwenden. Die zweite Aufgabe bestand darin, etwas zu machen Basisfunktionen Cube, z. B. Aktivieren/Deaktivieren separate LED usw.

Außerdem habe ich beschlossen, zwei vorzustellen Zusatzfunktionen verschiedene Effekte umzusetzen. Der erste ist ein Puffer, mit dem Sie Grundfunktionen zum Implementieren komplexer Muster implementieren können, und der zweite ist eine Sequenzfunktion.

Ich habe all diese Funktionalität in Form von Klassen erstellt und eine Arduino-Bibliothek erstellt, die für andere Projekte und sogar mit einer anderen Würfeldimension verwendet werden kann.

Diese Idee kam mir spontan in den Sinn; bis zum Herbst dieses Jahres konnte ich nicht einmal ahnen, dass Menschen im Leben etwas Ähnliches tun. Tatsächlich erzählte mir ein Lehrer für Schaltungsdesign, dass solche „Würfel“ existieren, und schlug vor, dieses Thema als Kursarbeit zu belegen.

Mit Blick auf die Zukunft möchte ich sagen, dass Sie den Arbeitsaufwand nicht als etwas Kolossales betrachten müssen. Im Gegenteil, ich musste sehr wenig tun, aber wer denkt: „Ha, das mache ich in ein paar Tagen“, macht sich auf das Gegenteil gefasst. Und der Prozess selbst erfordert für Sie nicht mehr Arbeit als das Schreiben von Programmcode ...

Als ich mir die kleinen Werke mit den Maßen 3x3x3, 4x4x4 und 5x5x5 ansah, wurde mir langsam klar, dass je größer desto besser.

Meilenstein Nr. 1:

Wenn Sie noch nie mit einem Lötkolben gearbeitet haben, stellen Sie zunächst fest, dass Sie alle Beine der LEDs löten müssen. Das sind 2 * 512, nicht so wenig. Üben Sie also an einigen Katzen.

Das Internet ist voll von Anleitungen zu diesem Thema. Aber von Anfang bis Ende glaube ich, dass ich es nur auf instructables.com gesehen habe, und ich muss sofort sagen, dass es in allem irgendwie zu detailliert ist. Ich persönlich habe zweimal weniger Komponenten verwendet. Natürlich fiel die Ausstattung einfacher aus. Als Ergebnis für unsere kleines Spielzeug wir brauchen:

512 LEDs (6 $ – AliExpress)
- 5 Spezialchips für LEDs STP16CPS05MTR (9 $ - Aliexp)
Natürlich ist es rentabler, solche Teile in Chargen zu nehmen
- 8 BD136 PNP-Transistoren (inländische Analoga sind ebenfalls geeignet)
- 5 1kOhm-Widerstände (Betriebsleistung 2 W)
- 5 10uF-Kondensatoren (Betriebsspannung 35-50 V)
- Verbindungsdrähte (ca. 10 m, unter Berücksichtigung der Ausfälle), Löten und alles, was Spaß macht

Zeit, mit der Erstellung des Layouts zu beginnen

Wir nehmen einen Bohrer, ein Lineal, machen ein 8x8-Netz (Hauptsache, ich mache kein 8x9 wie ich) auf irgendetwas, sei es Schaumstoff, ein Holzbrett oder etwas anderes. Und bohren Sie vorsichtig Löcher für die LEDs.

Meilenstein Nr. 2:

Das Stichwort lautet „vorsichtig“, ein paar Millimeter nach links oder rechts, und am Ende steht ein schiefer Würfel.

Nachdem dieser Schritt abgeschlossen ist, setzen Sie die LEDs in die Zellen ein und befolgen Sie die folgende Regel:

A) Alle Anoden sollten links und die Kathoden rechts sein. Oder umgekehrt. Wie Sie es vorziehen.
b) Die allererste Reihe von oben sollte schräg angeordnete LEDs enthalten:

Nach diesem Prinzip verbinden wir die Kathoden (-). Befestigen Sie an der mit einer gestrichelten Linie markierten Stelle eine Art Draht, damit die Schicht auf beiden Seiten festgehalten wird.

Wenn Sie diese empfindliche Schicht halten, mag es für Sie so aussehen, als würde sie gleich auseinanderfallen, aber tatsächlich kann diese Struktur, wenn Sie beginnen, die Schichten zu befestigen, sicher auf den Boden geworfen werden, und höchstwahrscheinlich wird nichts auseinanderfallen.

Zusammenfassung der ersten Schicht

Bevor Sie mit dem Löten der zweiten Schicht beginnen, müssen Sie alle Anoden wie folgt nehmen und biegen:

Mehrere Schichten verbinden

Meilenstein Nr. 3:

Als Anfänger bitte bei Drähten eine spezielle Lotpaste (Flussmittel) verwenden, so erspart man sich einiges an Nerven (nicht so wie beim ersten Mal).

Wenn du etwas müde bist

Nachdem wir also 64 Drähte an die Anoden angelötet haben, die wir „unten“ haben, können wir mit der elektronischen Schaltung selbst fortfahren.

Wir sehen, dass die Ausgänge unserer Mikroschaltungen auf beiden Seiten in die gemeinsamen Anoden der Würfelspalten gelangen, und im fünften multiplexen wir die Steuerschichten durch Transistoren. Es scheint, dass nicht alles kompliziert ist: Ein Signal wird an bestimmte Spalten und Ebenen gesendet und wir erhalten ein Paar leuchtende LEDs.

In Wirklichkeit funktioniert es so:

Es gibt 3 Eingänge: Takt, Daten und Latch. Wenn 8 Bits verarbeitet wurden, erfolgt der Latch und die Daten werden im Register abgelegt. Weil Unsere Mikroschaltungen basieren auf Schieberegistern. Um unseren Würfel einmal mit verschiedenen Informationsbits zu rendern, müssen wir 1 Byte schreiben (8 Bits mit der Anzahl der Schichten, an die Spannung angelegt wird), dann gibt es leere Daten. Weil Beim fünften Chip sind die linken Pins mit nichts verbunden. Als nächstes schreiben wir 1 Byte für jede der acht Spalten. Das entsprechende Bit bestimmt, welche Spalte beleuchtet werden soll und wo sie die aktivierte Schicht schneidet, sollte die LED an ihrem Schnittpunkt Spannung erhalten.

Nachfolgend finden Sie als allgemeine Referenz ein Diagramm aus dem Datenblatt des Entwicklers:

So schreiben wir 1 Byte Daten:

Void CUBE::send_data(char byte_to_send)( for(int i = 0; i< 8; i++){ if(byte_to_send & 0x01<Ich habe Arduino UNO verwendet (ich habe es mir ausgeliehen), aber jedes Modell reicht hier aus. Sowohl Nano als auch Mini, da nur 3 digitale Eingänge und VCC + GND verwendet werden.

Achten Sie besonders auf die zusätzliche Stromversorgung (ich habe einen 12V 2A-Adapter verwendet); um alle Ebenen anzuzeigen, scheint der Strom genau die gleiche Stärke zu haben, die benötigt wird.

Der gesamte Quellcode wird in Form einer Skizze für Arduino vorliegen

14. Januar 2016 um 13:42 Uhr

LED-Würfel 8x8x8, interessant und schön

Schaltungsdesign

Einführung

Als ich mir die kleinen Werke mit den Maßen 3x3x3, 4x4x4 und 5x5x5 ansah, wurde mir langsam klar, dass je größer desto besser.

Meilenstein Nr. 1:

Wenn Sie noch nie mit einem Lötkolben gearbeitet haben, stellen Sie zunächst fest, dass Sie alle Beine der LEDs löten müssen. Das sind 2 * 512, nicht so wenig. Üben Sie also an einigen Katzen.

Zeit, mit der Erstellung des Layouts zu beginnen

Meilenstein Nr. 2:

Das Stichwort lautet „vorsichtig“, ein paar Millimeter nach links oder rechts, und am Ende steht ein schiefer Würfel.

Nachdem dieser Schritt abgeschlossen ist, setzen Sie die LEDs in die Zellen ein und befolgen Sie die folgende Regel:

A) Alle Anoden sollten links und die Kathoden rechts sein. Oder umgekehrt. Wie Sie es vorziehen.
b) Die allererste Reihe von oben sollte schräg angeordnete LEDs enthalten:

Nach diesem Prinzip verbinden wir die Kathoden (-). Befestigen Sie an der mit einer gestrichelten Linie markierten Stelle eine Art Draht, damit die Schicht auf beiden Seiten festgehalten wird.

Zusammenfassung der ersten Schicht

Bevor Sie mit dem Löten der zweiten Schicht beginnen, müssen Sie alle Anoden wie folgt nehmen und biegen:

Mehrere Schichten verbinden

Meilenstein Nr. 3:

Als Anfänger bitte bei Drähten eine spezielle Lotpaste (Flussmittel) verwenden, so erspart man sich einiges an Nerven (nicht so wie beim ersten Mal).

Wenn du etwas müde bist

Nachdem wir also 64 Drähte an die Anoden angelötet haben, die wir „unten“ haben, können wir mit der elektronischen Schaltung selbst fortfahren.

In Wirklichkeit funktioniert es so:

Nachfolgend finden Sie als allgemeine Referenz ein Diagramm aus dem Datenblatt des Entwicklers:

So schreiben wir 1 Byte Daten:

Der gesamte Quellcode wird in Form einer Skizze für Arduino vorliegen

Ich präsentiere ein Projekt eines 3D-LED-Würfels mit einer 4x4x4-Matrix.

64 LEDs bilden einen Würfel mit den Seiten 4x4x4, der von einem Atmel Atmega16 Mikrocontroller gesteuert wird. Jeder verfügt über eine eigene virtuelle Adresse und kann individuell über einen Mikrocontroller gesteuert werden, wodurch erstaunliche Effekte erzielt werden können.

Sehen Sie sich unten das Video des Würfels in Aktion an:

Also, fangen wir an...

Schritt 1. Was brauchen wir?

Das erste ist die Geduld, alle 64 LEDs zusammenzulöten ;)

Liste der Funkkomponenten:
Steckbrett (oder geätzte Leiterplatte)
Mikrocontroller Atmel AVR Atmega16
Atmega16-Programmierer
64 LEDs
2 Status-LEDs. Ich habe Rot und Grün verwendet. (Optional)
Chip Max232 rs-232 oder ähnlich
16x Widerstände für LEDs. (100-400 Ohm)
2x 470 Ohm Widerstände für Status-LEDs
1x Widerstand 10kOhm
4x Widerstand 2,2kOhm
4x NPN-Transistor BC338 (inländische Analoga von KT645, KT646, KT660B) oder andere Stromstärken bis zu 250 mA
1x 10uF Kondensator
1x 1000uF Kondensator
6x 0,1uF Keramikkondensator
2x 22pF Keramikkondensator
1x Quarz 14,7456 MHz
2x Knöpfe
Stromschalter
12V-Stromanschluss
Stromanschluss 5V

Schritt 2: Multiplexen

Wie steuere ich 64 LEDs, wenn nicht so viele Steuerpins vorhanden sind? Multiplexen!

Wenn Sie einen Steuerstift an die Anode jeder LED anschließen, ist das unpraktisch und sieht nicht besonders schön aus. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, den Würfel in vier Schichten zu unterteilen, von denen jede über 4x4=16 LEDs verfügt.

LEDs in vertikalen Säulen haben eine gemeinsame Anode (+)
LEDs in horizontalen Ebenen haben eine gemeinsame Kathode (-)

Wenn Sie nun die LED in der oberen linken Ecke des Würfels (0,0,3) zum Leuchten bringen möchten, müssen Sie GND(-) auf die oberste Ebene und Vcc(+) auf die Spalte in der linken Ecke anwenden der Würfel.

Wenn Sie eine LED oder die gesamte Ebene beleuchten müssen, funktioniert dies hervorragend ...

Möchte man allerdings die untere rechte Ecke von vorne beleuchten (3,3,0), ergeben sich Probleme. Als ich GND an die untere Ebene und Vcc an den vorderen linken Lautsprecher anlegte, leuchtete auch die obere rechte LED vorne (3,3,3) und die untere linke LED hinten (0,0,0). Es scheint, dass dieses Problem ohne den Einsatz von 64 einzelnen LED-Steuerleitungen nicht gelöst werden kann.

Sie können jedoch jeweils nur eine Schicht beleuchten und dies sehr schnell tun, sodass das Auge keine Zeit hat, den Zeitpunkt des Wechsels zwischen den Schichten zu erkennen. Dieser Effekt wird aufgerufen

Jede Ebene ist ein Bild von 4x4=16 Pixeln (LEDs) und wenn wir schnell die Ebenen wechseln, erhalten wir einen 4x4x4 3D-Würfel!

Schritt 3. Entwerfen einer Vorlage für den Cube

Ohne Hilfsmittel wird es schwierig sein, einen volumetrischen Würfel aus 64 LEDs zu löten. Deshalb erleichtern wir uns unsere Aufgabe durch den Einsatz folgender Werkzeuge und Zubehörteile:

Lassen Sie uns zunächst eine 4x4-Schablone aus Holz erstellen.

Weil Da ich mit dem Würfelgitter nicht zu sehr durcheinander geraten wollte, entschied ich mich, wenn möglich, die LED-Leitungen als Basis für das Würfelgitter zu verwenden. Der Abstand der Linien auf dem Schablonenraster wurde anhand der Länge der LED-Beine gewählt. Ich habe 25mm. Das. Bei einem solchen Gitter muss nichts aufgebaut oder geschnitten werden.

Also die Abfolge der Aktionen:
- Finden und schneiden Sie ein Stück Sperrholz
- Zeichnen Sie ein 4x4-Gitter darauf
- Machen Sie an allen Schnittpunkten mit einer Ahle oder einem anderen Werkzeug Einkerbungen
- Finden Sie einen Bohrer, damit die LED sicher im Loch steht und Sie sie gleichzeitig später leicht herausziehen können
- Bohren Sie 16 Löcher in die Schablone

Die Vorlage für den Würfel ist fertig!

Schritt 4: Aufbau der LED-Schichten

Wir müssen also 4 Lagen LEDs löten, jeweils 16, und dann alle 4 Lagen zu einem volumetrischen Würfel löten.

Der Prozess zur Herstellung einer Schicht (4x4) LEDs ist wie folgt:
- Setzen Sie die LEDs in die Löcher auf den beiden am weitesten von Ihnen entfernten Seiten ein und löten Sie sie zusammen
- LEDs für die nächste Reihe einsetzen und ebenfalls verlöten
- Füllen Sie die gesamte Matrix mit 16 Teilen auf diese Weise aus
- Vorne, wo keine Verbindung besteht, Verbindungskreuzungen hinzufügen
- Wiederholen Sie den Vorgang dreimal für die restlichen Schichten.

Schritt 5: Konstruieren des Würfels

Alle vier Schichten sind fertig, es bleibt nur noch, sie zu einem Würfel zusammenzulöten.

Legen Sie die erste Schicht verkehrt herum auf die Vorlage. Dies wird die oberste Ebene des Würfels sein.

Legen Sie die zweite Schicht auf die erste und richten Sie sie sehr genau aus. Halten Sie außerdem den Abstand zwischen den Schichten bei 25 mm, damit Sie einen perfekten Würfel erhalten. Dies ist der Abstand zwischen den Kathoden.
Sobald alles ausgerichtet ist (verwenden Sie eine Schablone aus dritter Hand), löten Sie die Eckanode der ersten Schicht an die Eckanode der zweiten Schicht. Und so an allen 4 Ecken.

Überprüfen Sie noch einmal, ob alle Ebenen in allen Dimensionen zueinander ausgerichtet sind. Ist dies nicht der Fall, dann biegen oder nachlöten. Anschließend die restlichen 12 LEDs verlöten.

Wiederholen Sie den Vorgang für die restlichen 2 Schichten.

Schritt 6. Auswahl der Strombegrenzungswiderstände

Der Gesamtstrom des AVR-Mikrocontrollers darf 200 mA nicht überschreiten. Das. 200/16 ergibt 12 mA pro LED.

Ich habe 220 Ohm Widerstände verwendet. Es stellte sich heraus, dass es nur 12 mA pro LED waren.

Schritt 7. Schaltungsentwurf

Die Steuerschaltung zur Steuerung des Würfels ist in der Abbildung oben dargestellt.

RS-232 ist optional und kann weggelassen werden (IC2).

Schritt 8. Anbringen des MK am LED-Würfel

Ich denke, es bedarf keiner Erklärung, auf den Bildern ist alles zu sehen.

Schritt 9. Programm, Kompilierung und Firmware von MK

Unser Cube ist fertig, nur noch der Softwareteil bleibt übrig.
Sie können mein Programm verwenden, es selbst schreiben oder mein Programm mit zusätzlichen Effekten ergänzen.

Wenn Sie ATMega32 anstelle von ATMega16 verwenden möchten, müssen Sie die Einstellungen im Makefile ändern und neu kompilieren.

Zum Flashen der MK-Firmware habe ich auch einen Programmierer verwendet.

Zuerst müssen Sie also den Programmierer an den Mikrocontroller anschließen. Verbinden Sie den Programmierer mit dem Cube-Board und dem PC.
Team: avrdude -c usbtiny -p m16

Unser Würfel muss neu gestartet und gestartet werden. Die MCU läuft mithilfe des eingebauten Taktgenerators mit einer sehr niedrigen Frequenz von 1 MHz. Einige LEDs funktionieren nicht, da die GPIO-Ports durch JTAG belegt sind.

Um einen externen Taktgenerator anzuschließen und JTAG auszuschalten, müssen Sie die Sicherungen überschreiben:
eingeben: avrdude -c usbtiny -p m16 -U lfuse:w:0xef:m
Dann: avrdude -c usbtiny -p m16 -U hfuse:w:0xc9:m

Das war's, danach sollte unser LED-Würfel im Normalmodus starten!

Nachfolgend können Sie die Firmware, Quellen und Leiterplatte im LAY-Format herunterladen

Liste der Radioelemente

Bezeichnung	Typ	Konfession	Menge	Notiz	Mein Notizblock
IC1	MK AVR 8-Bit	ATmega16	1		Zum Notizblock
IC2	RS-232-Schnittstellen-IC	MAX232	1		Zum Notizblock
IC3	Linearregler	LM7805CT	1	7805T	Zum Notizblock
Q2-Q5	Bipolartransistor	BC338	4	KT645, KT646, KT660B	Zum Notizblock
LED1, LED2	Leuchtdiode	AL307V	1		Zum Notizblock
	Leuchtdiode	AL307B	1		Zum Notizblock
	Leuchtdiode		64	Würfel	Zum Notizblock
C1-C5	Kondensator	0,1 µF	6		Zum Notizblock
C9		10 µF	1		Zum Notizblock
C10	Elektrolytkondensator	1000 µF	1		Zum Notizblock
	Kondensator	22 pF	2	Keramik	Zum Notizblock
R1-R16	Widerstand	100-400 Ohm	16	12 mA pro LED	Zum Notizblock
R17	Widerstand	10 kOhm	1		Zum Notizblock
R18-R21	Widerstand