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5×5×5 LED立方体,一个Arduino控制 程序 原理图 电路 源文件

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发表于 2012-9-13 00:21:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
FNLKFP8GIJG28VE.LARGE.jpg


这instructable细节为5×5×5 LED立方体,一个Arduino控制,它驻留在定制印刷电路板的设计和建设过程中。

我的网站上可以找到附加的信息,照片和视频。

成品是在以下的视频所示:




  第1步 设计理念和材料 我见过很多LED立方体的设计,他们都有着同样的问题:如何控制这么多的LED有这么几个引脚。 许多设计人员选择利用移位寄存器,它采用了串行并行输出的负载。 我是不是动心这个想法,主要是因为所需要的时间,将所有位和可能产生的拖尾效果,所以我开始从我自己的绘图板,请参阅附件。

我的设计采用5×3-8线解码器 (也被称为多路分解器)转换为5位并行二进制输出到一热的25位并行输出,该驱动器的列的LED。  “一热”是指只有一个的25个输出引脚将“热”在任何给定的时刻。 如果五个输出引脚的Arduino是:01010,这是二进制的数字10。 该解码器解释这个信号,在关闭电源的输出引脚数10 25列(编号为0-24)。 请参阅附设计说明。

正如许多其他的LED立方体做的,我的设计还采用了NPN晶体管切换多维数据集的每架飞机的阴极。

我的设计还包括一个自定义的设计,印刷电路板,消除了许多难看的电线,否则将需要的。

材料:

部分编号说明供应商数量每个总计
  74HC238 3-8译码器易趣5 $ 0.703.50美元
  LED 5MM扩散蓝色LED易趣125 $ 0.0911.25美元
  RES 150欧姆的电阻30 $ 0.05 $ 1.50
的2N4401 NPN型晶体管的RadioShac​​k公司5 $ 0.20 $ 1.00
  POT 10K OHM修剪盆栽的RadioShac​​k公司1 $ 1.491.49美元
  Arduino的Arduino的SparkFun 1 $ 30.00 $ 30.00
印刷电路板PCB +运费AdvancedCircuits 151.42美元51.42美元

总计:100.16美元

  再思考:-HOT解码器,很多人都会有每个输出高,但选择一个输出低电平。 这是我们想要的东西的对立面。 一定要检查您购买的任何芯片的数据手册的真值表。
第2步 立方建设
FS3H6U1GIJG0WEC.LARGE.jpg

F1A1JRAGIKL3RD9.LARGE.jpg    FTABFMZGIKL3RDB.LARGE.jpg
FUQANU1GIJG28ZI.MEDIUM.jpg    F7CKRQIGIJG3NMS.MEDIUM.jpg    F1E9J8PGIJG28ZK.MEDIUM.jpg
FE3H82EGIJG0WEE.LARGE.jpg


第一步是构造的LED的多维数据集。 我的发光二极管是很便宜,而且极短的引线。 这就是为什么我使用额外的线,非常漂亮。

首先,让自己的木举行的指示灯,当你焊接夹具。 我间隔矿1“,除了焊接所有的阴极( - )一起在飞机上。

一旦你完成所有5架飞机,它的时间去了! 使用1面之间的“间隔焊接。确保运行足够多的线垂直所有5架飞机,然后一些额外的。

完成了吗? 恭喜! 你刚才提出约300个焊点!

  再思考:完成后,它会显示该多维数据集倾斜,那是因为它。 当安装平面的垂直线,附件I的LED引线每次的同一侧。 为了避免这种情况,备用侧的引线连接到垂直线。

第3步 原型电路
F5TUJQ4GIJG299L.LARGE.jpg

FD1RC5AGIJG0WMH.LARGE.jpg    FJ3ZUG7GIJG3NUF.LARGE.jpg
FV71TP1GIJG298Z.MEDIUM.jpg    F2E0MTPGIKL3RJA.MEDIUM.jpg    F1NYQMTGIJG0WMJ.MEDIUM.jpg
FO70M2HGIJG0WMK.LARGE.jpg


一旦你有多维数据集的构建,焊接试验到每个阳极和阴极集。 我使用CAT5电缆,纯粹是因为它是便宜的和可用的。 如果你没有任何多余的线,到您当地的电话系统安装公司,要求购买他们的废料,你也许可以得到它,脚不到30美分。

面包板上组装电路(如描述在pdf)。 选择一个角落的多维数据集的起源,从解码器的阳极连接到输出0。 接下来的阳极将在所谓的X方向,然后你到下一行(输出5号),您将有中所称的Y方向移动。 不要忘了电阻! 我用150欧姆的电阻器串联,每个列(的解码器和列之间)

为了连接阴极,使用NPN晶体管和开关接地。 您需要使用的Arduino的管脚和输出之间的电阻。 如果你从来没有使用过晶体管之前,他们是相当简单的:一个NPN型,两个外引线就像是一个简单的开关的两个端子。 中心引线的信号是高电平时,完成了电路。 因此,连接接地引脚1,引脚2到Arduino的输出功率,阴极平面的多维数据集和引脚3。

下载:

FJEFMYWGIYWWKVR PCB.zip (40.06 KB, 下载次数: 92, 售价: 5 金钱)
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 楼主| 发表于 2012-9-13 00:22:17 | 显示全部楼层
步骤4 与Arduino编程 一旦多维数据集连接到你的原型电路,编写一些测试代码!

一个聪明的开发有效地实现输出到解码器的功能,我下面记录,也发现代码中的连接。 这是,一些位黑魔法明显的。

/**
* Displays the anode column with the given number value; [0, 24].
*/
void displayNum(int num){
//constrain the argument to be between 0 and 24 inclusive.
num = constrain(num, 0, 24);

/*
* AND: selects the bit, the bit at weight will be 1 if the pin is to be high
* >>: shifts the selected bit to the end of the word, making the value a 0 or 1
* first result is lsb
* digitalWrite: write the approptiate result (HIGH or LOW)
* to the appropriate decoder pin
*/
for(int weight=1, pin=0; pin < DECODER_BITS; weight*=2, pin++)
digitalWrite(decoderPins[pin] ,(num & weight) >> pin);

//delay, this is the absoloute minimum time the light will be displayed.
//ensures adequate delay for decoders as well.
delayMicroseconds(MICRO);
}


我使用的代码的其余部分是附加在这里。 此被分成4个主件。

  LEDs.h:
包含所有引脚定义和阵列上的标签以获得迅速迭代。
  DisplayBasics.pde:
包含了一些基本的“形状”中的多维数据集,用于在模式中。
  Patterns.pde:
包含的多维数据集可以显示的模式。 每个文件中的代码,可以看出,在视频中介绍的步骤,这instructable。
  LEDCubePCB.pde:
这是我的代码的最终版本,它的setUp()和循环()函数。 你会发现,我选择的模式显示在复位的基础上电位器的位置(讨论下一步)。 我会鼓励更好的方式来改变模式,在下一步讨论。

步骤5个 附加组件 FQEJBQYGIKL3RJU.LARGE.jpg 为了使LED的多维数据集作为一个独立的装饰功能更强大,设置需要在飞行中是可调节的,重新上传代码,而不是每次你想改变格局。

附加组件之一我使用是一个电位器,其模拟读数直接有关的动画的延迟时间,如在视频中看到。

  再思考:

我有另一个意图是使用跳线来选择显示模式 - 这可以看出,在PCB设计上。 不过,我从来没有测试过这个概念,忘记了一针读数没有参考电压是不稳定的。 如果你尝试这样做,你可能会需要一个上拉电阻配置。 不管你做什么,不要做什么,显示的PCB设计,并测试。

此外,作为廉价,因为它们是,电位器是通用的,并且可以很容易地被用作模式选择器中的第二个。
步骤6 PCB设计
FUONS9QGIJG0WR8.LARGE.jpg

FDTNBAFGIJG3O21.LARGE.jpg


我设计这个电路和PCB的雄鹰,这是免费PCB设计软件,。 我重视的老鹰文件,供您参考或重用,但如前所述,一些重的工作我的理想。

如果你是新的PCB设计,它是方便和乐趣! 一个很好的教程,可以在标题为“打开”EAGLE原理图到PCB的instructable 。

  再思考:
在设计PCB时需要注意的一件事是钻洞的大小。 库中的大部分地区都不错,但一定要检查导线的连接,这样的阳极列。

另外,如果你喜欢的项目,但不专业制造印刷电路板的成本,你也可以很容易地创建这个在perfboard ,甚至是使用的墨粉转移做自己的PCB,同时仍然使用鹰 。

编辑:鹰所附文件的跳线问题已得到修复,现在跳转到GND,而不是VCC

第7步 PCB制造和组装
FVR6GZSGIJG3O2Y.LARGE.jpg

F76IMRKGIJG0WSE.LARGE.jpg    F1M89ZWGIJG29P3.LARGE.jpg
F4UKSHZGIKL3RKK.LARGE.jpg    FM1L1U7GIKL3RKL.LARGE.jpg

要发送的设计制造出来,你首先需要创建一个钻孔文件和Gerber文件。 这个地区是不是我的专长,但instructable “专业印刷电路板几乎比让他们在家里更便宜的”钉子,按照说明T和你不会有任何问题。

编辑:由于一些要求,我已经连接了此页的制造商需要的gerber文件。 请注意,在这个版本中已修复的问题的跳线。  (他们现在跳转到GND,将使用Arduino内部上拉电阻。

  查找制造商:
我得到了我的PCB制造先进的电路 ,和这里的原因:
  1。 美国:不要误会我的意思,我为了吨的组件香港直接,邮递员看到中国的加盖软垫信封在我的箱子,但是是有区别的是,当我坐立不安板到我的,我不'T要等3周的运费!

  2。  33元。 是啊,33元标准规格板订单。 什么收获? 最小为3,见下文。

  3。 学生优惠! 先进的电路,让您订购的学生之一,其33元的特殊!

  4。 免费DFM检查,基本上它可以确保你钻和gerber文件是正确的之前,你给他们任何钱。

  5。 免费惊喜与每一个订单,其人口信息网好;)

  大会:
开始以最低的配置文件,这意味着高度的元件焊接。 开始的电阻器,则IC插座,...  ,并完成与多维数据集本身。

我用我所有通孔元件,所以是非常简单的组装。 如果你从来没有焊接在PCB上的,这里的关键是:

  1。 使用一个良好的,干净的铁。 尖罐头商和一块湿海绵清洁你的小费。
  2。 发热部件的*。
  3。 适用于焊接的BASE的孔。
  4。 允许焊锡渗透到洞前清热解毒。  (约半秒)

  *要谨慎,不要过热包含半导体组件,因为它们很容易损坏热。 我用的插座DIP芯片(解码器)

第8步 完成!
FX5FXDBGIJG29RS.LARGE.jpg

FL6WMMVGIJG3O4I.LARGE.jpg   


F8HL45RGIKL3RKN.LARGE.jpg

一旦您的自定义板组装,测试吧! 上传你的Arduino代码和按扣。

  再思考:
如果指示灯不采取行动,按照你的希望,首先检查解码器引脚放置不当,如在步骤1中的PDF。 交换位将搞砸了很大的时间。

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发表于 2012-9-13 12:15:17 | 显示全部楼层
漂亮,,非常不错的东西
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发表于 2012-9-16 23:05:55 | 显示全部楼层
做的很好,很经典!!!
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发表于 2012-9-18 17:19:13 | 显示全部楼层
果然限制水平的还有一个叫做想象力的因素
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发表于 2012-9-20 12:30:00 | 显示全部楼层
漂亮,,非常不错的东西
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发表于 2012-9-20 12:31:26 | 显示全部楼层
漂亮,,非常不错的东西
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发表于 2012-9-22 13:25:54 | 显示全部楼层
很好的 支持一下
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发表于 2012-9-24 19:21:38 | 显示全部楼层
看看  一直想完全弄明白
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发表于 2012-9-28 19:33:58 | 显示全部楼层
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发表于 2012-10-3 12:03:02 | 显示全部楼层
新人,认真学习,努力自己做一个
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发表于 2012-10-6 13:29:09 | 显示全部楼层
漂亮  不过好难做的样子
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发表于 2012-10-6 21:00:31 | 显示全部楼层
非常漂亮 很美丽的  明天马上买一个
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发表于 2012-10-16 22:20:34 | 显示全部楼层
好东西谢谢
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发表于 2012-10-18 05:30:44 | 显示全部楼层
wo xiangzuo yige
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发表于 2012-10-20 08:43:48 | 显示全部楼层
很好的 支持一下
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发表于 2012-10-24 19:20:42 | 显示全部楼层
这个大小很好~~~
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发表于 2012-10-25 22:24:52 | 显示全部楼层
不错,支持一个,但是真是弄不懂意思,只能靠猜- -
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发表于 2012-10-28 10:37:52 | 显示全部楼层
漂亮,我很想做一个,希望能提高自己,
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发表于 2012-10-29 13:12:35 | 显示全部楼层
,,,,,,,,,,,,
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发表于 2012-10-30 08:23:44 | 显示全部楼层
哥,请问这个灯的造价是多少钱,我也想搞一个,呵呵
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发表于 2012-11-10 12:07:59 | 显示全部楼层
谢..............谢
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发表于 2012-11-14 15:02:50 | 显示全部楼层
很漂亮啊!!!!!!!!
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发表于 2012-11-15 18:18:16 | 显示全部楼层
收下啦   哈哈
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发表于 2012-11-19 00:47:44 | 显示全部楼层
请问引脚是负的连在一起吗,请发我邮箱,495035324@qq.com
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发表于 2012-11-19 00:50:54 | 显示全部楼层
请问是负极连在一起吗?谢谢,,495035324@qq.com
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发表于 2012-11-19 09:58:36 | 显示全部楼层
可惜啊,很多东西都忘记,先下载下来研究一下
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发表于 2012-11-21 20:44:21 | 显示全部楼层
好看,喜欢的不得了,学习了自己也做一个。
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发表于 2012-11-21 20:47:52 | 显示全部楼层
好看,喜欢的不得了,学习了自己也做一个。
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发表于 2012-11-23 18:33:50 | 显示全部楼层
來學習學習的
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发表于 2012-12-5 18:32:02 | 显示全部楼层
你好,不错,学习啦
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发表于 2012-12-16 22:11:34 | 显示全部楼层
电路板 电路板.......
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发表于 2012-12-23 20:06:43 | 显示全部楼层
好,人爱好了
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发表于 2013-1-15 20:44:00 | 显示全部楼层
我是来学习的
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发表于 2013-1-22 15:24:37 | 显示全部楼层
漂亮,,非常不错的东西
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发表于 2013-2-5 17:06:24 | 显示全部楼层
看看會不會用
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发表于 2013-2-13 17:06:06 | 显示全部楼层
同学,可以发个PCB和元件清单给我吗?junlong700@Gmail.com
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发表于 2013-2-14 03:19:21 | 显示全部楼层
你的文件打不开,怎么办?
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发表于 2013-3-19 15:48:10 | 显示全部楼层
不知道和其他的控制方式有什么不同的地方。
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发表于 2013-8-15 14:23:58 | 显示全部楼层
看着眼馋啦就是没金钱呢!
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发表于 2014-5-21 22:49:48 | 显示全部楼层
真的!!! 很想看內容 可是就是剛好-1金錢...
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发表于 2014-7-4 22:59:01 | 显示全部楼层
先回复 再下载,之后表示感谢~
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发表于 2014-10-16 10:40:20 | 显示全部楼层
真的挺好的
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发表于 2015-9-19 07:11:38 | 显示全部楼层
漂亮,,非常不错的东西
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