Arduino Uygulamaları-14 8x8x8 LED Küp Nasıl Yapılır
Merhabalar bugün toplam 512 adet mavi led ile yapılan ve görsel bir şölen olan eğlenceli ama montajı hayli yorucu olan projeyle karşınızdayız. Yabancı sitelerde bu gibi örnekleri görebiliriz. Henüz montajını yapmasakta bir nevi o projelerin çevirisi, bir nevi de yapmak isteyenlere rehber olması dileğiyle elimden geldiğince bu projeyi açıklamaya çalışacam. Malzemelerle hızlıca başlayalım;
-->Devrenin Malzemeleri
- Arduino Nano
- 512 Adet Mavi Led- 1 Adet Kırmızı Led - 1 Adet Yeşil Led
- 66 Adet 220Ohm Direnç
- 9 Adet 74HC595 Shift Register Entegresi
- 8 Adet BC547 NPN Transistor
- 2 Adet Buton
-->Devrenin Montajı & Çalışma Mantığı
Devre 512 adet ledin artılarının ve eksilerinin ayrı ayrı birbirine bağlanmasıyla oluşuyor. En-Boy ve yükseklikte 8 sıra 8x8x8 toplamda 512 adet led Arduino ile sinyal oluştururak ve bu sinyalleride Shift register ve transistorler yardımıyla değiştirip; aynı anda tamamının veya bir kısmının sıradan ya da yazdığımız kod ile şekiller çıkaracak şekilde çoklamasıyla devremiz çalışıyor. Kod'u değiştirerek görsel olarak güzel şeylere ulaşmak mümkün.
Montaj kısmında;
İlk önce toplam 64 adet ledi 8x8 sıralamasıyla kare şeklinde dizeceğiz. Aşağıda paylaştığım 8x8 lik şemayı çıkartıp bu noktalara da delik açıp ledleri bunun üzerinde birleştirebiliriz bize kılavuzluk edebilir bu sayede de ledlerin tamamı, enerji verince bir bütün olarak gözükecektir.
Şimdi bu şeklin çıktısını alıp bunu da tahta parçasına yapıştırdıktan sonra matkapla delik açıp bu deliklere de ledleri koyup montaja başlayabiliriz. Mesela 3mm'lik led iniz varsa 3mm'lik matkap ucuyla delik açın ki tam otursun. Bu dairelere delik açtıktan sonra önemli nokta şu Ledleri birbirine bağlarken ANOT'ları ve KATOT'ları birbirine bağlayacağız. Burası önemli çünkü aslında projenin kilit noktası burası.
-> Anotları Dikey Çizgide Bağla
->Katotları Yatay Çizgide Bağla
Evet 8x8'lık Ledlerimizi bir sıra halinde aşağıda ki şekilde lehimledikten sonra bu yaptığımız 64 tane ledden, 8 adet daha üreteceğiz.
Ledlerin boşta kalan yataydaki ayaklarını 90 derece döndürdükten sonra dönen bacakları da birbirine lehimliyoruz.
Normal kalan diğer bacakları da delikli pertinaksımızın üzerine lehimliyoruz. Kıvırdığımız diğer uçları ise 8 adet serinin birbiriyle temas etmesi için gerekli boşluk bırakarak onları da lehimliyoruz.
Lehimlemediğimiz diğer tarafa ise bakır kablo ile lehimleyerek hem devreyi tamamlıyoruz hem de sabit durmasını sağlıyor.
8 adet kabloyu kırmızıyla çizdiğimiz boyda keserek lehimleme yapacağız.
Evet, daire içine aldığım beyaz kabloyu yine küçük daire ile işaretlediğim yerlere lehim yapıp 512 adet ledimizin birbiri ile bağlantısını tamamlıyoruz.
Delikli pertinaksımızı aşağıdaki gibi lehimledikten sonra devrenin malzemelerini sırasıyla dizmeye başlıyoruz.
En son olarak devreye gerilim vererek kullanabiliriz. Devremizi 5V 4A güç verebilen bir Adaptör ya da Trafo ile besleyebiliriz.
-->Devrenin Kodlaması
include <SPI.h>
define XAXIS 0
define YAXIS 1
define ZAXIS 2
define POS_X 0
define NEG_X 1
define POS_Z 2
define NEG_Z 3
define POS_Y 4
define NEG_Y 5
define BUTTON_PIN 8
define RED_LED 5
define GREEN_LED 7
define TOTAL_EFFECTS 8
define RAIN 0
define PLANE_BOING 1
define SEND_VOXELS 2
define WOOP_WOOP 3
define CUBE_JUMP 4
define GLOW 5
define TEXT 6
define LIT 7
define RAIN_TIME 260
define PLANE_BOING_TIME 220
define SEND_VOXELS_TIME 140
define WOOP_WOOP_TIME 350
define CUBE_JUMP_TIME 200
define GLOW_TIME 8
define TEXT_TIME 300
define CLOCK_TIME 500
uint8_t characters[10][8] = {
{0x3C, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x42, 0x3C}, //0
{0x10, 0x18, 0x14, 0x10, 0x10, 0x10, 0x10, 0x3C}, //1
{0x3C, 0x42, 0x40, 0x40, 0x3C, 0x02, 0x02, 0x7E}, //2
{0x3C, 0x40, 0x40, 0x3C, 0x40, 0x40, 0x42, 0x3C}, //3
{0x22, 0x22, 0x22, 0x22, 0x7E, 0x20, 0x20, 0x20}, //4
{0x7E, 0x02, 0x02, 0x3E, 0x40, 0x40, 0x42, 0x3C}, //5
{0x3C, 0x02, 0x02, 0x3E, 0x42, 0x42, 0x42, 0x3C}, //6
{0x3C, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40}, //7
{0x3C, 0x42, 0x42, 0x3C, 0x42, 0x42, 0x42, 0x3C}, //8
{0x3C, 0x42, 0x42, 0x42, 0x3C, 0x40, 0x40, 0x3C}, //9
};
uint8_t cube[8][8];
uint8_t currentEffect;
uint16_t timer;
uint64_t randomTimer;
bool loading;
void setup() {
loading = true;
randomTimer = 0;
currentEffect = RAIN;
SPI.begin();
SPI.beginTransaction(SPISettings(8000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));
pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
pinMode(RED_LED, OUTPUT);
pinMode(GREEN_LED, OUTPUT);
randomSeed(analogRead(0));
digitalWrite(GREEN_LED, HIGH);
}
void loop() {
randomTimer++;
if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
clearCube();
loading = true;
timer = 0;
currentEffect++;
if (currentEffect == TOTAL_EFFECTS) {
currentEffect = 0;
}
randomSeed(randomTimer);
randomTimer = 0;
digitalWrite(RED_LED, HIGH);
digitalWrite(GREEN_LED, LOW);
delay(500);
digitalWrite(RED_LED, LOW);
digitalWrite(GREEN_LED, HIGH);
}
switch (currentEffect) {
case RAIN: rain(); break;
case PLANE_BOING: planeBoing(); break;
case SEND_VOXELS: sendVoxels(); break;
case WOOP_WOOP: woopWoop(); break;
case CUBE_JUMP: cubeJump(); break;
case GLOW: glow(); break;
case TEXT: text("0123456789", 10); break;
case LIT: lit(); break;
default: rain();
}
renderCube();
}
void renderCube() {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
digitalWrite(SS, LOW);
SPI.transfer(0x01 << i);
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
SPI.transfer(cube[i][j]);
}
digitalWrite(SS, HIGH);
}
}
void rain() {
if (loading) {
clearCube();
loading = false;
}
timer++;
if (timer > RAIN_TIME) {
timer = 0;
shift(NEG_Y);
uint8_t numDrops = random(0, 5);
for (uint8_t i = 0; i < numDrops; i++) {
setVoxel(random(0, 8), 7, random(0, 8));
}
}
}
uint8_t planePosition = 0;
uint8_t planeDirection = 0;
bool looped = false;
void planeBoing() {
if (loading) {
clearCube();
uint8_t axis = random(0, 3);
planePosition = random(0, 2) * 7;
setPlane(axis, planePosition);
if (axis == XAXIS) {
if (planePosition == 0) {
planeDirection = POS_X;
} else {
planeDirection = NEG_X;
}
} else if (axis == YAXIS) {
if (planePosition == 0) {
planeDirection = POS_Y;
} else {
planeDirection = NEG_Y;
}
} else if (axis == ZAXIS) {
if (planePosition == 0) {
planeDirection = POS_Z;
} else {
planeDirection = NEG_Z;
}
}
timer = 0;
looped = false;
loading = false;
}
timer++;
if (timer > PLANE_BOING_TIME) {
timer = 0;
shift(planeDirection);
if (planeDirection % 2 == 0) {
planePosition++;
if (planePosition == 7) {
if (looped) {
loading = true;
} else {
planeDirection++;
looped = true;
}
}
} else {
planePosition--;
if (planePosition == 0) {
if (looped) {
loading = true;
} else {
planeDirection--;
looped = true;
}
}
}
}
}
uint8_t selX = 0;
uint8_t selY = 0;
uint8_t selZ = 0;
uint8_t sendDirection = 0;
bool sending = false;
void sendVoxels() {
if (loading) {
clearCube();
for (uint8_t x = 0; x < 8; x++) {
for (uint8_t z = 0; z < 8; z++) {
setVoxel(x, random(0, 2) * 7, z);
}
}
loading = false;
}
timer++;
if (timer > SEND_VOXELS_TIME) {
timer = 0;
if (!sending) {
selX = random(0, 8);
selZ = random(0, 8);
if (getVoxel(selX, 0, selZ)) {
selY = 0;
sendDirection = POS_Y;
} else if (getVoxel(selX, 7, selZ)) {
selY = 7;
sendDirection = NEG_Y;
}
sending = true;
} else {
if (sendDirection == POS_Y) {
selY++;
setVoxel(selX, selY, selZ);
clearVoxel(selX, selY - 1, selZ);
if (selY == 7) {
sending = false;
}
} else {
selY--;
setVoxel(selX, selY, selZ);
clearVoxel(selX, selY + 1, selZ);
if (selY == 0) {
sending = false;
}
}
}
}
}
uint8_t cubeSize = 0;
bool cubeExpanding = true;
void woopWoop() {
if (loading) {
clearCube();
cubeSize = 2;
cubeExpanding = true;
loading = false;
}
timer++;
if (timer > WOOP_WOOP_TIME) {
timer = 0;
if (cubeExpanding) {
cubeSize += 2;
if (cubeSize == 8) {
cubeExpanding = false;
}
} else {
cubeSize -= 2;
if (cubeSize == 2) {
cubeExpanding = true;
}
}
clearCube();
drawCube(4 - cubeSize / 2, 4 - cubeSize / 2, 4 - cubeSize / 2, cubeSize);
}
}
uint8_t xPos;
uint8_t yPos;
uint8_t zPos;
void cubeJump() {
if (loading) {
clearCube();
xPos = random(0, 2) * 7;
yPos = random(0, 2) * 7;
zPos = random(0, 2) * 7;
cubeSize = 8;
cubeExpanding = false;
loading = false;
}
timer++;
if (timer > CUBE_JUMP_TIME) {
timer = 0;
clearCube();
if (xPos == 0 && yPos == 0 && zPos == 0) {
drawCube(xPos, yPos, zPos, cubeSize);
} else if (xPos == 7 && yPos == 7 && zPos == 7) {
drawCube(xPos + 1 - cubeSize, yPos + 1 - cubeSize, zPos + 1 - cubeSize, cubeSize);
} else if (xPos == 7 && yPos == 0 && zPos == 0) {
drawCube(xPos + 1 - cubeSize, yPos, zPos, cubeSize);
} else if (xPos == 0 && yPos == 7 && zPos == 0) {
drawCube(xPos, yPos + 1 - cubeSize, zPos, cubeSize);
} else if (xPos == 0 && yPos == 0 && zPos == 7) {
drawCube(xPos, yPos, zPos + 1 - cubeSize, cubeSize);
} else if (xPos == 7 && yPos == 7 && zPos == 0) {
drawCube(xPos + 1 - cubeSize, yPos + 1 - cubeSize, zPos, cubeSize);
} else if (xPos == 0 && yPos == 7 && zPos == 7) {
drawCube(xPos, yPos + 1 - cubeSize, zPos + 1 - cubeSize, cubeSize);
} else if (xPos == 7 && yPos == 0 && zPos == 7) {
drawCube(xPos + 1 - cubeSize, yPos, zPos + 1 - cubeSize, cubeSize);
}
if (cubeExpanding) {
cubeSize++;
if (cubeSize == 8) {
cubeExpanding = false;
xPos = random(0, 2) * 7;
yPos = random(0, 2) * 7;
zPos = random(0, 2) * 7;
}
} else {
cubeSize--;
if (cubeSize == 1) {
cubeExpanding = true;
}
}
}
}
bool glowing;
uint16_t glowCount = 0;
void glow() {
if (loading) {
clearCube();
glowCount = 0;
glowing = true;
loading = false;
}
timer++;
if (timer > GLOW_TIME) {
timer = 0;
if (glowing) {
if (glowCount < 448) {
do {
selX = random(0, 8);
selY = random(0, 8);
selZ = random(0, 8);
} while (getVoxel(selX, selY, selZ));
setVoxel(selX, selY, selZ);
glowCount++;
} else if (glowCount < 512) {
lightCube();
glowCount++;
} else {
glowing = false;
glowCount = 0;
}
} else {
if (glowCount < 448) {
do {
selX = random(0, 8);
selY = random(0, 8);
selZ = random(0, 8);
} while (!getVoxel(selX, selY, selZ));
clearVoxel(selX, selY, selZ);
glowCount++;
} else {
clearCube();
glowing = true;
glowCount = 0;
}
}
}
}
uint8_t charCounter = 0;
uint8_t charPosition = 0;
void text(char string[], uint8_t len) {
if (loading) {
clearCube();
charPosition = -1;
charCounter = 0;
loading = false;
}
timer++;
if (timer > TEXT_TIME) {
timer = 0;
shift(NEG_Z);
charPosition++;
if (charPosition == 7) {
charCounter++;
if (charCounter > len - 1) {
charCounter = 0;
}
charPosition = 0;
}
if (charPosition == 0) {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
cube[i][0] = characters[string[charCounter] - '0'][i];
}
}
}
}
void lit() {
if (loading) {
clearCube();
for(uint8_t i=0; i<8; i++) {
for(uint8_t j=0; j<8; j++) {
cube[i][j] = 0xFF;
}
}
loading = false;
}
}
void setVoxel(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t z) {
cube[7 - y][7 - z] |= (0x01 << x);
}
void clearVoxel(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t z) {
cube[7 - y][7 - z] ^= (0x01 << x);
}
bool getVoxel(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t z) {
return (cube[7 - y][7 - z] & (0x01 << x)) == (0x01 << x);
}
void setPlane(uint8_t axis, uint8_t i) {
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
for (uint8_t k = 0; k < 8; k++) {
if (axis == XAXIS) {
setVoxel(i, j, k);
} else if (axis == YAXIS) {
setVoxel(j, i, k);
} else if (axis == ZAXIS) {
setVoxel(j, k, i);
}
}
}
}
void shift(uint8_t dir) {
if (dir == POS_X) {
for (uint8_t y = 0; y < 8; y++) {
for (uint8_t z = 0; z < 8; z++) {
cube[y][z] = cube[y][z] << 1;
}
}
} else if (dir == NEG_X) {
for (uint8_t y = 0; y < 8; y++) {
for (uint8_t z = 0; z < 8; z++) {
cube[y][z] = cube[y][z] >> 1;
}
}
} else if (dir == POS_Y) {
for (uint8_t y = 1; y < 8; y++) {
for (uint8_t z = 0; z < 8; z++) {
cube[y - 1][z] = cube[y][z];
}
}
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
cube[7][i] = 0;
}
} else if (dir == NEG_Y) {
for (uint8_t y = 7; y > 0; y--) {
for (uint8_t z = 0; z < 8; z++) {
cube[y][z] = cube[y - 1][z];
}
}
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
cube[0][i] = 0;
}
} else if (dir == POS_Z) {
for (uint8_t y = 0; y < 8; y++) {
for (uint8_t z = 1; z < 8; z++) {
cube[y][z - 1] = cube[y][z];
}
}
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
cube[i][7] = 0;
}
} else if (dir == NEG_Z) {
for (uint8_t y = 0; y < 8; y++) {
for (uint8_t z = 7; z > 0; z--) {
cube[y][z] = cube[y][z - 1];
}
}
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
cube[i][0] = 0;
}
}
}
void drawCube(uint8_t x, uint8_t y, uint8_t z, uint8_t s) {
for (uint8_t i = 0; i < s; i++) {
setVoxel(x, y + i, z);
setVoxel(x + i, y, z);
setVoxel(x, y, z + i);
setVoxel(x + s - 1, y + i, z + s - 1);
setVoxel(x + i, y + s - 1, z + s - 1);
setVoxel(x + s - 1, y + s - 1, z + i);
setVoxel(x + s - 1, y + i, z);
setVoxel(x, y + i, z + s - 1);
setVoxel(x + i, y + s - 1, z);
setVoxel(x + i, y, z + s - 1);
setVoxel(x + s - 1, y, z + i);
setVoxel(x, y + s - 1, z + i);
}
}
void lightCube() {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
cube[i][j] = 0xFF;
}
}
}
void clearCube() {
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
cube[i][j] = 0;
}
}
}
