如果您已經(jīng)涉獵了一些Arduino初學(xué)者項目，但是正在尋找一些永久性的東西，并且在其他方面都很棒，那么不起眼的4 x 4 x 4 LED立方體是自然的選擇。構(gòu)造比您想像的要容易得多，并且使用多路復(fù)用，我們可以僅通過單個Arduino Uno板直接控制所有LED。這是一個很好的焊接方法，組件的總成本不應(yīng)超過40美元。

今天，我將詳細(xì)說明事物的構(gòu)造方面，并提供一些可在其上運行的軟件兩者看起來都令人印象深刻，并教會了您一些基礎(chǔ)知識。

您將需要

一個 Arduino 。提供的代碼假定使用Arduino Uno，但也可以調(diào)整為更大的型號。

64個LEDs –確切的選擇取決于您，但是我使用了這些超亮的3mm藍(lán)色LED（ 3.2v 30ma ）@ 50顆2.64英鎊。

16個電阻，適合您的LED。對于上面的LED，99便士購買了其中的100個。使用ledcalc.com –輸入5v作為電源電壓，LED的電壓（在本例中為3.2）和以毫安為單位的電流（3.2）。您所需的電阻器將顯示在標(biāo)有“最近額定值最高的電阻器” 的框中，然后只需在eBay上搜索該值即可。

一些工藝線為了加強基本結(jié)構(gòu)和裝飾–我使用了 0.8mm 的厚度。

某種類型的原型板，您可以將所有鉆頭焊接到該板上。我使用的是沒有履帶切割機的履帶，但沒有完整的履帶，但要使用適合自己的履帶。不過，除非您將LED確實擠在一起，否則Arduino原型屏蔽罩會有點太小。

隨機組件線 –某些網(wǎng)絡(luò)電纜線和套件中的一些原型線會正常工作。

鱷魚夾或“伸出援助之手”對于將鉆頭固定在位非常有用。

烙鐵和焊料。

一些廢木材。

一個鉆頭，大小與您的LED相同。

注意：本教程中的3D繪圖已完成在幾分鐘內(nèi)使用TinkerCAD。我遵循了由用戶 forte1994 詳細(xì)描述的Instructables的現(xiàn)有構(gòu)建，您可能還想在嘗試此操作之前通讀它。

請務(wù)必通讀所有這些說明。 首先，然后再自己嘗試。

設(shè)計原理

在開始構(gòu)建之前，重要的一點是，全面了解該事物的原理這樣可以使您在進行過程中即興發(fā)現(xiàn)錯誤。有些LED立方體為每個LED使用一個輸出引腳-但是在4x4x4立方體中，需要 64引腳-我們在Arduino Uno上當(dāng)然沒有。一種解決方案是使用移位寄存器，但這不必要地復(fù)雜。

為了僅用20個引腳控制所有這些LED，我們將使用一種稱為多路復(fù)用的技術(shù)。通過將立方體分成4個單獨的層，我們只需要16個LED的控制引腳-因此要點亮特定的LED，我們必須激活該層和控制引腳，總共需要16 + 4個引腳。每層都有一個公共陰極-電路的負(fù)極-因此所有的負(fù)極都連接在一起，并連接到該層的單個引腳上。

在陽極上（正）側(cè)，每個LED將連接到其上方和下方的層中的相應(yīng)LED。本質(zhì)上，我們有16列正極，而4層負(fù)極。以下是一些連接的3D視圖，可幫助您理解：

構(gòu)造

由于我們不會使用完整的金屬結(jié)構(gòu)進行焊接，因此我們希望LED的所有支腳重疊大約四分之一，并為結(jié)構(gòu)提供剛性。如圖所示，將LED的陰極折疊-頭部有平坦凹口且腿較短的一側(cè)。 （向左或向右彎曲并不重要，只要您保持一致并且它永遠(yuǎn)不會碰到陽極即可）

該項目的第一個關(guān)鍵部分是制作木制夾具。在將腳焊接在一起時，這將固定一層LED，因此它需要準(zhǔn)確且不要太松。使用與LED相同大小的鉆頭進行測量，然后鉆出一個4×4的等量孔矩陣。請記住，您希望四分之一的腿與其鄰域重疊，并使用實際的標(biāo)尺。檢查每個孔，以確保LED可以緊密貼合，但又不能太緊，以致無法再次取出，否則在嘗試去除完全焊接的層時會遇到問題。

焊接4行LED的陰極。小心不要燒壞LED –您想要一個好的鐵烙鐵，并且要進出。這是我完成的前四行。

現(xiàn)在，為了增強層的剛度，將兩條直的工藝線切割并焊接到任一端，確保它們與每一行連接。這是您完成的第一層。

現(xiàn)在將是測試的絕佳時機–只需加載默認(rèn)的Arduino眨眼應(yīng)用程序，并連接一個電阻器，將地線放在層框架上即可。 ，然后依次將正極導(dǎo)線按到每個LED。

希望它們都將點亮。如果不是，請確保您不只是在某個地方錯過了一個焊點，并且如果需要的話，請更換LED。

從夾具中移除該層，并重復(fù)該過程 3次以上 》。

請放心，如果您的焊接效果不理想–只要它不會斷裂且連接牢固，就不會影響最終產(chǎn)品。我承認(rèn)，我的焊接非常無望，我的夾具沒了，而且都像比薩斜塔。盡管如此，我還是為完成的立方體感到驕傲，并且當(dāng)LED點亮?xí)r，無論如何您都不會去看焊點！

接合層

一旦有了4個完成的圖層，您需要將所有垂直分支連接在一起。我發(fā)現(xiàn)這是構(gòu)建過程中最困難的部分，為了幫助我從卡上切下轉(zhuǎn)接卡。

適當(dāng)?shù)母叨龋呛芏嗤热匀粺o法完美對齊–為此，我使用了一些鱷魚夾將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/p>

要避免的第一個愚蠢錯誤

只有在完成一個完整的層之后，我才意識到我的卡片提升卡被卡在適當(dāng)?shù)奈恢茫晕也坏貌粚⑵淝械簦〔灰概c我相同的錯誤–將轉(zhuǎn)接卡的側(cè)面較長，并在多維數(shù)據(jù)集的外部連接卡片，因此，當(dāng)您完成該層時，可以解構(gòu)轉(zhuǎn)接卡并將其拔出。/p》

要避免的第二個愚蠢錯誤

顯然，請勿將垂直腳焊接到陰極框架上。垂直支腳只能連接到其他垂直支腳，而不能連接其他任何支腳。

同樣，在連接好每一層后再進行測試。測試所有的層，實際上，僅使正極引線接觸最上層的尖端，從而確保所有層之間都具有良好的接觸。

將所有4層焊接在一起時，我開始清理一下–我以一種墊腳石的方式讓每一條腿伸出每一層，然后將其放到板上。切掉了金屬框架和腿的其他多余部分。顯然，不要切掉任何垂直的分支，我們需要將其放入原型開發(fā)板中。

固定到板上

還記得當(dāng)我說將每一層固定到自身是最困難的部分嗎？我撒了謊。試圖將16個LED支腳安裝到原型板上的小孔中實際上比較困難。我發(fā)現(xiàn)最簡單的方法是一次戳4個，用鱷魚夾將其固定在下面，然后移至下4個行。如果有幫助，請使用記號筆提前標(biāo)出間距。

《回想起來，實際上，我會先將電阻器放置在原型板上。照原樣，我先將立方體的所有支腳焊接到電路板上，然后嘗試將電阻器之間的電阻精細(xì)地擠壓。從我的錯誤中吸取教訓(xùn)，然后將電阻放在首位。

我試圖以步進方式將它們均勻地隔開，這樣我就可以將立方體的整個側(cè)面用于與Arduino的所有最終連接。這是我使用的電路圖：

對于四個負(fù)極層，我從每一層上放下一根電線，然后將它們拉到最后，像這樣：

最后，我添加了一些插頭線，然后可以將它們插入相關(guān)的Arduino引腳中。使用最長的一種。注意由于規(guī)劃不佳，我在一些地方弄亂了訂單。不過，每排LED都有顏色編碼。

就是這樣。完成！

對多維數(shù)據(jù)集進行編程

我知道您迫不及待想把這個東西放起來，所以插入4負(fù)層進入模擬I/O 端口 A2（底層）到 A5（頂層） （這些也可以用作數(shù)字I/O）。然后插入16個LED控制引腳，從最右邊的 +1 到數(shù)字I/O 端口0 ，使用 +15 和 +16 進入模擬 A0和A1 。 （不要使用AREF和GND）

從有指導(dǎo)性的用戶 forte1994 《下載演示模式和代碼。他還提供了一個有用的在線工具，用于設(shè)計字節(jié)模式以自定義您自己的序列。這是在我的立方體上運行此代碼的視頻（我將速度調(diào)整為5，而不是默認(rèn)的20）。

這不是編程您的唯一方法當(dāng)然，我想花點時間教您一些以編程方式制作自己的圖案的基本知識，而不是像上面的演示那樣回放預(yù)設(shè)的圖案。

嘗試對多維數(shù)據(jù)集進行編程時，您應(yīng)該了解以下幾點：

要尋址單個LED，請使用編號為0-3的 plane （層）， LED引腳號為0-15。將平面轉(zhuǎn)為LOW輸出（因為這是負(fù)腳），將LED引腳號轉(zhuǎn)為HIGH（正腳），以激活LED。

激活單個LED之前，請確保所有其他平面均處于關(guān)閉狀態(tài)–這意味著將它們設(shè)置為HIGH輸出。否則，將導(dǎo)致一列LED點亮，而不是單個LED點亮。

鑒于此，我已經(jīng)編寫了兩個非常簡單的編程序列供您檢查–下載這里的代碼。第一個簡單地依次依次點亮每個LED。為此，我們使用兩個for循環(huán)，在每個層和每個控制引腳上進行迭代。

第二個是隨機循環(huán)（您需要注釋掉第一個并在主循環(huán)中啟用它以對其進行測試）。它只是選擇一個隨機層和一個隨機控制引腳，以使它們不斷閃爍。

責(zé)任編輯：wv