Arduino가 포함된 LED 큐브: Arduino 구축

Mar 18, 2024

여기서 우리는 발광 다이오드를 기반으로 어둠 속에서 더욱 매혹적인 빛의 유희로 여러분을 매혹시킬 프로젝트를 제안합니다. 정확히 말하면 3차원의 단색 LED 매트릭스가 공간에 배열되어 큐브를 형성합니다.

이것은 놀랍고 동시에 단순한 것으로, 가장 어리거나 처음으로 전자 제품을 접하는 사람들도 쉽게 이해할 수 있습니다. 여기에 큐브 구조의 연결은 LED 단자를 함께 납땜하여 이루어지며 컨트롤러 장치에 대한 단자 연결은 매트릭스 프로토타이핑 보드.

큐브의 구조는 4단(층)의 발광 다이오드를 리드선을 적절히 구부리고 극성에 맞게 배열한 후 함께 납땜한 구조입니다. 각 레벨은 4개의 행으로 구성되며, 이는 4개의 LED로 구성되며 레이어당 총 16개의 LED가 있습니다. 따라서 큐브는 총 64개의 LED로 구성됩니다. 이 모든 것은 전원을 전달하고 다중 홀 매트릭스 보드에 납땜된 와이어를 사용하여 만든 연결을 통해 Arduino Nano 보드에 의해 관리됩니다. 펌웨어는 큐브의 어떤 LED가 켜지고 어떤 LED가 켜지지 않을지 결정하고 이를 멀티플렉스로 구동하여 조명 효과를 만듭니다. 그러면 LED 큐브 프로젝트에 다음 요소가 필요합니다.

우리는 특별히 작성한 펌웨어를 Arduino 보드에 로드하고 이 페이지 하단에서 사용할 수 있도록 하겠습니다. 전기적으로 연결 다이어그램은 다음과 같습니다.그림 1 , 이는 Arduino Nano의 라인과 LED 행 사이의 대응을 나타냅니다. 보다 정확하게는 LED의 행과 개수가 괄호 안에 표시됩니다. 예를 들어 (1, 2)는 해당 Arduino 핀이 행 1의 두 번째 LED에 연결되어야 함을 의미합니다. 그렇기 때문에 다이어그램에서 이러한 숫자 쌍이 Y, X로 표시됩니다.

대신 16개의 LED 레이어는 각각 Z에 해당하며 핀 A0(A), A1(B), A2(C) 및 A3(D)에 연결됩니다. Z 지정은 레이어가 수직으로, 즉 정확하게 Z 축에 배열되어 있고 X와 Y는 열로 정의된 큐브의 너비와 깊이이기 때문에 적절합니다. 이러한 연결은 그림을 보면 더 쉽게 이해할 수 있습니다. 그림 2는 LED의 공간 배열을 보여주고 그림 1에 표시된 숫자 쌍의 연결을 명확하게 보여줍니다.

Arduino I/O에 대한 각 연결은 LED의 양극을 구동하는 반면 음극은 각 평면의 다이오드 사이에 결합되어 라인 A, B, C, D로 이동하며 이는 로직 로우로 순환됩니다. 따라서 하드웨어에 관한 한 큐브의 각 열은 보드의 I/O 패드에 연결되어 각 핀에는 4개의 LED가 연결되어 있습니다. 하지만 Arduino Nano에는 디지털 핀이 14개뿐이므로 아날로그 핀 2개를 디지털 핀으로 변환해야 하므로 16개의 디지털 핀(13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4)을 얻게 됩니다. , 3, 2, 1, 0, A5, A4) 원하는 열을 켜거나 끌 수 있습니다.

4개의 핀(A3, A2, A1, A0)을 연결한 4개의 레벨에 동일한 절차를 적용했습니다. 각 핀은 하나의 레벨을 제어하므로 특정 레벨(레이어)의 선택(켜기)을 결합하여 ) 위에서 언급한 16개 열 중 특정 열을 선택하면 Arduino에게 어떤 LED를 켜고 어느 LED를 끌 것인지 알릴 수 있습니다. 이 기믹을 사용하면 단 20개의 I/O 핀만으로 이 프로젝트를 실현할 수 있습니다. 이는 각 핀에 LED를 연결했다면 불가능했을 것입니다. 작은 Arduino Nano로는 충분하지 않습니다. 요약하자면, 각 LED를 독립적으로 제어하기 위해 큐브를 레벨(수평)과 열(수직)로 나눕니다. 동일한 레벨(바닥)에 배치된 각 LED는 동일한 레벨에 있는 다른 LED와 공통된 음극(-)을 갖는 반면, 동일한 열에 배치된 각 LED는 다른 LED와 공통된 양극(+)을 갖습니다. 같은 열에 있는 LED. 전체적으로 제어할 핀이 4개 있으며, 이 핀은 전원을 공급할 평면을 선택하는 데 사용되며 개별 열에 전원을 공급하는 16개의 양극이 있습니다. 특정 LED를 켜야 할 때 해당 평면이 논리 0으로 설정되고 해당 LED가 속한 열이 활성 상태, 즉 논리 1로 설정되었는지 확인해야 합니다.