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[作品展示]光立方制作教程(原创)

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        五一长假漫漫,时间很充分,正好有时间去干那些因为时间不足而搁置已久的一些想法,首先想到的是做一个光立方,器件年前就买了,因为时间问题被长久搁置了。
      之前论坛已经有人晒过,在此我将详细的向大家解析一下光立方的制作流程,望大家喜欢。先上资料:
光立方原理图.pdf (63.29 KB, 下载次数: 493)
74HC573_DataSheet.pdf (61.23 KB, 下载次数: 137)
ULN2803_DataSheet.pdf (85.29 KB, 下载次数: 102)
3D8光立方取模软件.rar (28.99 KB, 下载次数: 212)
光立方_原始程序.rar (83.83 KB, 下载次数: 326) (此程序为最原始版本,视频中的版本较新,有机会会上传的哦~)
原理图截图:

       首先是前期准备工作,器件的选取,我的器件清单如下:

注意:器件清单中还应该有一块7*12的万用板,价格3元左右,建议大家买取万用板时,选择玻纤板,质量还好些,我买的15*18的万用板由于是电木板,硬度不够,有点卷曲,不是太美观,如果可以的话,可以把芯片和光立方放在一片板子上,这样放起来也方便,同时节约了杜邦线,有买杜邦线的10元,完全可以换块大点的好点的万用板。
由于光立方LED亮度过低,我将1K限流改成510R电阻,效果好多了。
LED选取:如果有条件的话可以使用7色彩灯,视觉效果将会更好。或者是长方形发光二极管,方便焊接。

制作前先按照下图对小灯进行弯折处理(如果看不懂的话,请努力发挥自己的空间想象能力,之后就会豁然开朗的),这是一个漫长而痛苦的过程,建议每天睡前折一些,我断断续续干了近十天吧!(五一前虽然大块时间没有,但是每晚折小灯的时间绝对是有的)实际焊接时,请注意变通,每一层都会有一行需要多弯一下的,以实现共阴处理。

主要器件如下:

      先在万用板上规划一下光立方小灯之间的间隔,建议2CM为宜,用铅笔或者彩笔在板子上确定64个点,以方便下一步操作。
      找一块木板,最小是20*20CM,我找的时候费了点劲,采用爆破拆出来的,然后把万用板放在木板上,四角用大头钉固定(以确保扎点时位置不变),用圆规进行采点,记住是64个点,是7*7的方格。不要因为计算错误,以适用万用板而导致光立方间隔过密。

      采用手钻打孔,不直接用大钻,是防止打孔过程中,孔洞打偏。

      大钻扩孔,钻头选择要适宜,防止LED小灯插上后不稳,或者插上焊完取不出来,我采用的是2.8/2.9的钻头。游标卡车是为了测钻头大小的。

       焊接时,建议一列一列的焊接,(层共阴,列共阳)这样操作起来比较容易,防止全部插上在焊接时,过多的小灯产生阻碍,由于我是左撇子,所以我是从右向左焊接。这是焊接好的第一层。焊完之后,现将小灯阳极管教理顺,与共阴平面呈垂直关系,以方便之后焊接。将LED点阵层起下的时候,为美观起见,请注意不要破坏小灯的相对位置及高低层次,(为了增强光立方坚固度,建议,每层上跨接一些硬些的细铜丝)。
        经电子电路网论坛坛友 1006110218提醒现补充:焊完一层后切记要记得检测是否有小灯在焊接过程中损坏。检测方法如下:层接地,即阴极接地,用一个串有1K限流电阻的导线接5V,然后依次接小灯阳极。

      主控电路焊接,焊前首先考虑布局,此电路板尺寸7*12,有点小,但是好歹排上了,如果空间足够的话,建议限流电阻接在LED阳极上(即74hc573的输出端),晶振放IC座里侧能节省部分空间。

      背面图如下:   

       进行主要跳线后,跳线尽量要美观些。

       主控焊接完成后的背面图。

        正面图:

        插上芯片后的效果图(请注意我把P3^0,P3^1管教引出了,以方便下载调试使用,毕竟调试时需要好多好多次下载来回插拔芯片绝对崩溃,但不建议使用锁紧座,太占地方,而且看起来不协调。)

      主控做好了,进行光立方之间的层层连接,由于焊接过程过于枯燥,所以建议焊完八层LED后,再焊控制板,最后在进行光立方的层层连接。焊接过程注意每层之间的高度,以及是否四角等高,别到最后才发现有一角低了。方法:四周架立柱,之后层层间用横梁支撑,直尺定高。

       一开始用的是吃饭剩的一次性筷子,后来筷子不够,灵机一动上锯条。

         焊完后的光立方,自我感觉良好,不过由于小灯弯折有点参差不齐,所以个别地方不是太美观。

      焊接底座时建议一列列得插,以减轻插接难度。毕竟64个小灯引脚不是那么好弄得。

      进行跳线。不要随意跳线,要有一个统一的顺序,这样编程时方便些。

      使用杜邦线进行连接。


问题解答区

1、LED接的时候是共阳的吗?573是控制一层LED,那么层与层之间怎样处理啊,假设每层的阳极都接在一起,这样就会有8根线,这8根线怎样接到底板上而不会影响美观?
答:层共阴,列共阳(即曾与层之间的连接),记住是每层的阴极连在一起,曾与层之间的阳极焊在一起。最终达到有8个阴极,64个阳极的效果。杜邦线连接,是在板上哦,我用的是8根灰色杜色邦线连接8层的共阴引脚,颜色相近,所以美观问题不算大,帖子照片上有效果图。
2、还有那个2803的技术及资料不是太明白,是说输入+5V电源就能输出50V/500mA电流吗?不过500mA是不是不太够用啊,LED工作电流,就算每个10mA64个也600多了啊?
答:按你假设:最大输出500ma,不够用,这确实将是个问题,但是500ma差不多,因为极少数情况下点亮的小灯超过80个,一般是64个左右,相当于每个小灯5ma的电流。但是你想过限流电阻吗?我采用的是1K电阻限流,既然有1K的限流电阻,那么说明最大通过每个引脚的电流为5V/1K=5ma,所以通过每个小灯的电流不会超过5ma,但是点亮小灯的多少直接影响光立方整体效果,毕竟小灯也总有内阻啊!(切记不要轻易修改限流电阻的大小,小灯质量有好坏,性能不平均,所以不要因为一个小灯接220R限流能用,就盲目地认为所有的采用220R限流都行,更不要不用限流,网上有一个人因为接220R电阻感觉小灯亮度有点暗,就拿掉了,然后他在网上问,为什么有些小灯不亮了,你认为原因是什么呢?)。
3、每层的驱动电流大概是150mA是吗?
答:请问这个是你怎么得出的啊?我的理解是每层电流多大是根据你点亮小灯的个数而决定,没有定性的多少ma。
4、你那个P0口是干什么用的?
答:P0口接的是每个74573的输入端已进行图形控制,你如果想问74573的作用是什么?他是通过片选来控制P0口的信号控制,是对IO的拓展。片选的切换,意味着573芯片的切换,也就意味着LED阳极管教的切换。
5、帖子里你说是层共阴列共阳,那么8个层阴极端子是不是接2803输出口,64个列阳极通过74ls573和单片机连接,那样的话不就是由单片机提供电流了吗?单片机能提供那么大的电流吗?电压也不够啊?
答:请先弄明什么是层共阴,列共阳。不明白的话你如何焊接,焊的每一层是在阴极相连的基础上进行的。细细品味一下。ULN2803相当于驱动作用,要不然,你认为单凭一个IO口能点亮那么多小灯吗?
6、是不是只要在uln2803处接限流电阻就行了,不用每个LED都加限流电阻吧?
答:光立方的连接是阴极连接74573输出,阳极连接ULN2803输入那么随便阴极或阳极一端加限流都行,但是你要明白:总共有64个阳极。8个阴极,哪个方便些啊!但是我建议的是你在确定限流最小值后把限流接在阴极上,虽然焊起来麻烦一丁点,但是效果可能会好些,我是迫于板子大小刚够,所以才在ULN2803的输出上接的限流,但是感觉效果不是太好,单论安全性上,64个限流比8个限流安全得多,切记焊接前先测电阻阻值,别不小心掺杂了小电阻,这样的话,一个不小心你的努力就白费了,制作过程中,心情愉快为大,一旦急躁,那么后期制作的质量就会下降,或者直接使制作破产。

由于自己能力有限,不敢说已经弄透,所以我的观点只是一点建议,并不代表绝对正确。同时,由于实验室没有网,短期内无法恢复,上网困难,所以回答不及时之处,望请见谅。

疑问解答会根据网友提问进行不定期更新,欢迎大家关住。

说明:此文我已经在多个与非旗下的论坛发表过,如有疑问,可以随时留言。

         最后拍了下视频,由于小灯质量限制,以及限流可能有点大,所以最后效果不是太好,但是切记限流绝对不能省。




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翔宇 DIY四级  楼主 |
本帖最后由 翔宇 于 2013-5-24 17:21 编辑

自己抢个沙发~发完后发现自己发错地方了,版主如果能看到,希望能够帮我把它移到光立方版块,谢谢啦~
图片记得本地上传,引用其他网站图片可能打不开。
光立方都是大工程。
很详细···很给力···
向大霞致敬,刚做完4X4X4  接下来开始做888



不错,很详细
翔宇 DIY四级  楼主 |
本帖最后由 翔宇 于 2013-5-24 20:01 编辑
diyhome 发表于 2013-5-24 17:42
图片记得本地上传,引用其他网站图片可能打不开。

哦,这样啊!我的资料在自己电脑里,昨天在智能车制作论坛看到论坛的链接,就过来转了一下,看到不少光立方的制作分享,于是今天用同学电脑发的帖子,只能引用智能车论坛的帖子照片,又整合了在电子电路网,一些坛友的提问。所以就成了这样啦!希望能够谅解哦~我会记得去实验室把照片更新下的~
翔宇 DIY四级  楼主 |
中心小学 发表于 2013-5-24 17:42
光立方都是大工程。

呵呵,其实用心就好,我焊接用了不到两天两夜。
翔宇 DIY四级  楼主 |
dianzifashaoyou 发表于 2013-5-24 17:46
向大霞致敬,刚做完4X4X4  接下来开始做888

呵呵,我不是大侠,但是你要加油哦~
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