Kā padarīt pulsējošu Arduino LED kubu, kas izskatās tā, kā tas radās no nākotnes

Reklāma

Ja esat izklaidējies ar dažiem iesācēju Arduino projektiem, bet meklējat kaut ko nedaudz pastāvīgu un vēl satriecošu, tad pazemīgais 4 x 4 x 4 LED klucis ir dabiska izvēle. Izstrāde ir daudz vienkāršāka, nekā jūs varētu domāt, un, izmantojot multipleksēšanu, mēs varam kontrolēt visas gaismas diodes tieši no vienas Arduino Uno plates. Tā ir lieliska lodēšanas prakse, un sastāvdaļu kopējām izmaksām nevajadzētu pārsniegt 40 USD.

Šodien es sīki aprakstīšu lietu uzbūves pusi un nodrošināšu ar to darbināmu programmatūru, kas izskatās iespaidīgi un māca jums pamatus.

Jums būs nepieciešams

• An Arduino. Piedāvātais kods ir Arduino Uno, taču to var pielāgot arī lielākam modelim.
• 64 gaismas diodes - precīza izvēle ir jūsu ziņā, bet es izmantoju šīs supergaismīgās 3 mm zilās gaismas diodes (3,2v 30ma) @ £ 2,64 par 50.
• 16 rezistori no jūsu gaismas diodēm atbilstošās vērtības. Iepriekš minētajām gaismas diodēm 99 pensi nopirka 100 no tām. Izmantojiet ledcalc.com - ievadiet barošanas spriegumu, gaismas diožu spriegumu (manā gadījumā 3.2.) Un strāvu miliampos (3.2). Jūsu vēlamais rezistors tiks parādīts lodziņā ar apzīmējumu
  instagram viewer
  “Tuvākais augstākais nominālais rezistors”, tad vienkārši meklējiet šo vērtību vietnē eBay.
• Daži amatniecības vads stiprināt pamatkonstrukciju un dekorēšanai - es to izmantoju 0,8 mm biezums.
• A prototipēšanas dēlis kāda veida, kurā varat pielodēt visus savus bitus. Es izmantoju tādu, kurai nebija pilnu celiņu, jo man nav kāpurķēžu, bet izmantoju visu, kas jums piemērots. Arduino prototipu vairogs tomēr ir nedaudz par mazu, ja vien jūs patiešām saspiežat savus gaismas diodes kopā.
• Nejauša komponenta stieple - dažas tīkla kabeļa dzīslas un daži komplekta prototipu vadi darbosies labi.
• Krokodilu klipši jeb “palīdzīgās rokas” ir noderīgas, lai bitus noturētu vietā.
• Lodāmurs un lodmetāls.
• Daži metāllūžņi.
• Urbis ar tāda paša izmēra bitu kā jūsu gaismas diodes.

Piezīme. Šajā apmācībā 3D zīmējumi tika veikti minūtēs, izmantojot TinkerCAD. Es sekoju esošai detalizētai informācijai par Instructables lietotāju forte1994, kuru jūs, iespējams, vēlēsities izlasīt arī pirms šī mēģinājuma.

Noteikti izlasiet visas šīs instrukcijas vispirms pirms mēģināt to izdarīt pats.

Šī dizaina princips

Pirms sākat būvniecību, ir svarīgi iegūt pilnīgu pārskatu par šīs lietas darbību, lai, ejot līdzi, jūs varētu improvizēt un identificēt kļūdas. Daži LED klucīši izmanto vienu izvades tapu katram LED - tomēr 4x4x4 kubā tas būtu vajadzīgs 64 tapas - kas mums noteikti nav uz Arduino Uno. Viens risinājums būtu izmantot maiņu reģistri Arduino programmēšana - spēlē ar maiņu reģistriem (vēl vairāk gaismas diožu)Šodien es mēģināšu jūs mazliet iemācīt par maiņu reģistriem. Šīs ir diezgan nozīmīgas Arduino programmēšanas daļas, galvenokārt tāpēc, ka tās palielina izvades daudzumu, ko varat izmantot apmaiņā pret ... Lasīt vairāk , bet tas ir nevajadzīgi sarežģīti.

Lai kontrolētu visus šos gaismas diodes tikai 20 piespraudēs, mēs izmantosim metodi, ko sauc par multipleksēšanu. Sadalot kubu 4 atsevišķos slāņos, mums ir nepieciešami tikai vadības tapas 16 gaismas diodēm - tā, lai iedegtu a konkrētai gaismas diodei, mums jāaktivizē gan slānis, gan vadības tapa, nodrošinot kopējo prasību 16 + 4 tapas. Katrā slānī ir kopīgs katods - ķēdes negatīvā daļa -, tāpēc visas negatīvās kājas ir savienotas kopā un savienotas ar vienu šī slāņa tapu.

Uz anoda (pozitīvs) pusē katra gaismas diode tiks savienota ar atbilstošo gaismas diodi slānī virs un zem tā. Būtībā mums ir 16 pozitīvo kāju kolonnas un 4 negatīvās kārtas. Šeit ir daži savienojumu 3D skati, kas palīdzēs jums saprast:

Būvniecība

Tā kā lodēšanai mēs neizmantojam pilnu metāla konstrukciju, mēs vēlamies, lai visas gaismas diožu kājas pārklājas aptuveni par ceturtdaļu un piešķir konstrukcijai stingrību. Salieciet gaismas diožu katodu - pusi ar plakanu iegriezumu galvā un īsāku kāju -, kā parādīts diagrammā. (Nav īsti svarīgi, vai saliekt to pa kreisi vai pa labi, ja vien jūs esat konsekvents un tas nekad nepieskaras anodam)

Šī projekta pirmā kritiskā daļa ir koka džiga izgatavošana. Kamēr jūs kopā lodējat kājas, tas turēs gaismas diožu slāni, tāpēc tam jābūt precīzam un ne pārāk vaļīgam. Izmantojot tāda paša izmēra urbi kā jūsu gaismas diodes, izmēriet un pēc tam urbjiet 4 × 4 matricu vienādā attālumā caurumi. Ņemiet vērā, ka vēlaties, lai apmēram ceturtdaļa kājas pārklājas ar kaimiņu, un izmantojiet faktisko lineālu. Pārbaudiet katru caurumu, lai pārliecinātos, ka gaismas diode labi iederas, bet ne tik cieši, lai jūs to vairs nevarētu izvadīt, vai arī jums radīsies problēmas, mēģinot noņemt pilnībā pielodētu slāni.

Lodēt 4 LED diožu rindu katodus. Esiet piesardzīgs, lai neizdegtu gaismas diodes - jūs vēlaties labu karstu gludekli, kā arī lai būtu iekšā un ārā. Šeit ir pabeigtas manas pirmās četras rindas.

Tagad, lai stiprinātu slāņa stingrību, nogrieziet un pielodējiet divus taisnus amatniecības stieples gabalus abos galos, pārliecinoties, ka tie savieno ar katru rindu. Šis ir jūsu pirmais slānis pabeigts. Pagaidām atstājiet visas liekās kājas ārā.

Tagad būtu lielisks laiks, lai pārbaudītu - vienkārši ielādējiet noklusējuma Arduino mirgošanas lietotni un ar pievienotu rezistoru novietojiet zemi slāņa rāmī un pēc kārtas piespiediet pozitīvo vadu katram LED.

Cerams, ka viņi visi iedegsies. Ja nē, pārliecinieties, vai kaut kur neesat aizmirsis lodēšanas savienojumu un, ja nepieciešams, nomainiet gaismas diodi.

Noņemiet šo kārtu no ierīces un atkārtojiet procesu Vēl 3 reizes.

Neuztraucieties, ja lodēšana nav nevainojama - ja vien tā nesaplīsīs un savienojums būs stabils, tas neietekmēs galaproduktu. Es atzīstu, mana lodēšana bija diezgan bezcerīga, mana džiga bija izslēgta, un tas viss atgādināja Pizas slīpuma torni. Tomēr es lepojos ar pabeigto kubu, un, kad gaismas diodes iedegas, jūs jebkurā gadījumā neskatīsities uz lodēšanas savienojumiem!

Slāņu pievienošanās

Kad esat pabeidzis 4 slāņus, jūs vēlaties apvienot visas vertikālās kājas. Es atklāju, ka tā ir visgrūtākā veidošanas daļa, un, lai atvieglotu procesu, es izgriezu stāvvadu no kartes.

Tas slāņus noturēja atbilstošā augstumā, bet daudz kāju joprojām nebija perfekti izlīdzināti - šim nolūkam es izmantoju dažus krokodila stiprinājumus, lai tos noturētu vietā.

1. muļķīga kļūda, no kuras jāizvairās

Tikai pēc pilnīgas kārtas aizpildīšanas es sapratu, ka mans kartes stāvvads ir iestrēdzis vietā, tāpēc man tas bija jāizgriež! Neveiciet to pašu kļūdu, ko es - izdarījiet stāvvada malu garāku un pievienojiet kartīšu gabalus ārpus kuba, tāpēc, pabeidzot slāni, jūs varat dekonstruēt stāvvadu un izvilkt karti.

2. muļķīga kļūda, no kuras jāizvairās

Acīmredzot nelodējiet vertikālo kāju pret katoda rāmi. Vertikālām kājām vajadzētu būt savienotām tikai ar citām vertikālām kājām, un nekas cits.

Atkal pārbaudiet pēc katra slāņa piestiprināšanas. Pārbaudiet visus slāņus, faktiski tikai pieskaroties pozitīvajam pievada uz augšējā slāņa galu, tādējādi nodrošinot, ka jums ir labs kontakts, kas iet cauri visiem slāņiem.

Kad visi 4 slāņi bija pielodēti, es mazliet sāku sakopt - atstāju vienu kāju izstiepts no katra slāņa tādā veidā kā atspēriena punkts - tas tiks samazināts līdz dēlis vēlāk. Tika nogriezti citi metāla rāmja un kāju svešķermeņi. Acīmredzot negrieziet nevienu vertikālo kāju - mums tie jāievieto mūsu prototipa dēļā.

Piestiprināšana pie tāfeles

Atcerieties, kad es teicu, ka katra slāņa piestiprināšana pie sevis ir visgrūtākā sastāvdaļa? ES meloju. Patiesībā grūtāk ir mēģināt 16 LED kājas ievietot sīkos prototipēšanas caurumos. Vienkāršākais veids, kā es atradu, bija vienlaicīgi izdurt cauri 4, nostiprināt tos zemāk ar krokodila spailēm un pēc tam pāriet uz nākamo 4 rindu. Izmantojiet marķieru pildspalvu, lai iepriekš iezīmētu atstarpes, ja tas palīdz.

Retrospektīvi, es faktiski, pirmkārt, būtu ielikuši rezistorus prototipā. Kā tas ir, es vispirms pielodēju visas kuba kājas dēlī, pēc tam mēģināju smalki izspiest rezistorus starp katru. Mācieties no manas kļūdas un vispirms ievietojiet rezistorus.

Es centos tos izvietot vienlīdz soli pa solim, lai tad es varētu izmantot vienu veselu kuba pusi visiem pēdējiem savienojumiem ar Arduino. Šī ir shēma, ko es izmantoju:

Četriem negatīvajiem slāņiem es no katra slāņa nometu vienu vadu, pēc tam tos vienkārši novilku uz sāniem, piemēram:

Visbeidzot, es pievienoju dažus kontaktdakšas vadus, kurus pēc tam es varētu ievietot attiecīgajos Arduino tapās. Izmantojiet garāko veidu, kāds jums ir. Piezīme Es nepareizi plānoju dēļ sajaucu pasūtījumu dažās vietās. Katra gaismas diožu rinda tomēr bija ar krāsu kodiem.

Tieši tā. Gatavs!

Jūsu kuba programmēšana

Es zinu, ka jūs nevarat gaidīt, kad šī lieta tiks atlaista, tāpēc pievienojiet četrus negatīvos slāņus Analogā I / O ostas A2 (apakšējais slānis) cauri A5 (augšējais slānis)(tie var darboties arī kā digitālā I / O). Pēc tam pievienojiet 16 LED vadības tapas, sākot ar +1 labajā malā uz digitālais I / O osta 0, ar +15 un +16 iedziļinoties analogā A0 un A1. (Nelietojiet AREF un GND)

Lejupielādējiet demonstrācijas modeļi un kods no pamācoša lietotāja forte1994. Viņš ir arī nodrošinājis a noderīgs tiešsaistes rīks, lai izveidotu baitu modeļus, lai pielāgotu savu secību. Šis ir video par šo kodu darbībā uz mana kuba (Es noregulēju ātrumu uz 5, nevis noklusējuma 20).

Protams, tas nav vienīgais veids, kā ieprogrammēt kubu, tāpēc ļaujiet man dažas minūtes veltīt tam, lai iemācītu jums pašus pamatus, kā veidot savus modeļus programmatiski, nevis atskaņot iepriekš iestatītus modeļus, kā to dara iepriekšminētā demonstrācija.

Mēģinot programmēt kubu, jums jāzina dažas lietas:

1. Lai adresētu vienu gaismas diodi, izmantojiet taustiņu lidmašīna (slānis) skaitlis 0–3 un gaismas diodes tapa skaitlis 0–15. Pagrieziet plakni uz Zema izvade (jo šī ir negatīvā kāja) un gaismas diodes tapu skaits AUGSTS (pozitīvā kāja), lai aktivizētu LED.
2. Pirms vienas gaismas diodes aktivizēšanas pārliecinieties, ka visas pārējās lidmašīnas ir izslēgtas - tas nozīmē, ka tās jāiestata uz AUGSTU izeju. To nedarot, tiek iedegta gaismas diožu kolonna, nevis viena gaismas diode.

Paturot to prātā, es jums esmu izveidojis divus ļoti vienkāršus programmētiskus secības - lejupielādējiet kodu no šejienes. Pirmais vienkārši iedegas katru gaismas diodi pa vienam, secīgi. Tam cilpām izmantojam divus, atkārtojot katru slāni un katru vadības tapu.

Otrais ir izlases veida cilpa (jums būs jāsāk komentēt pirmais un jāiespējo tas galvenajā cilpā, lai to pārbaudītu). Tas vienkārši izvēlas izlases slāni un izlases vadības tapu, tos mirgojot un ieslēdzot.

Kopsavilkums

Neuztraucieties par šo veidolu - man nopietni trūkst lodēšanas prasmju, un man tas izdevās (ES domāju?). Kopējais būvēšanas laiks bija apmēram stunda dienā nedēļas. Nākamreiz es mēģināšu iemācīt jums kādu vērienīgāku kuba programmēšanu, tāpēc es ceru, ka jūs pievienosities man, veidojot savu kubu šonedēļ un tiek ielādēts jauns kods nākamajā nedēļā - un, ja jūs izveidojat savas satriecošās lietotnes vai secības, lūdzu, augšupielādējiet tās Pastebin un dariet mums to zināmu komentāri!