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基于移位寄存器的发光二极管立方体(4*4)编写代码

电子设计 来源:电路城 作者:电路城 2021-05-21 17:49 次阅读

该项目主要是为带有移位寄存器的发光二极管立方体(4*4)编写代码,为立方体创造不同的模式。

硬件组件:

Arduino Nano R3

移位寄存器75HC595

瞬时按钮开关

发光二极管

4*4立方体:

该立方体有16条腿和4排的立方体。Les s把这些行叫做层。如何将这16条支路连接到Arduino而不占用其所有引脚的最简单方法是使用移位寄存器75HC595。

基于移位寄存器的发光二极管立方体(4*4)编写代码

(移位寄存器75HC595)

将立方体的前8个引脚(1-8)连接到第一个移位寄存器(引脚Q0-Q7),并将其他8个引脚(9-16)连接到另一个引脚,如俯视图中的表格所示:

基于移位寄存器的发光二极管立方体(4*4)编写代码

(俯视立方体的腿)

下一步是用Arduino连接移位寄存器的引脚,如下所示:

引脚8(两个移位寄存器/ GND)至阿尔杜伊诺的接地引脚

第一移位寄存器的引脚9 (Q7)至第二移位寄存器的引脚14(数据)

引脚10(两个移位寄存器/复位)至Arduino的引脚8

引脚11(两个移位寄存器/时钟)至Arduino的引脚9

引脚12(两个移位寄存器/锁存器)至Arduino的引脚10

引脚14(第一个移位寄存器/数据)至Arduino的引脚11

引脚16(两个移位寄存器/ VCC)至Arduino的5V引脚

最后一步是用Arduino连接立方体的层:

引脚4 -第0层(通过100欧姆电阻

引脚5 -第1层(通过100欧姆电阻)

引脚6 -第2层(通过100欧姆电阻)

引脚7 -第3层(通过100欧姆电阻)

(立方体的底部)

控制led

一层中的每个led都由一个数字表示,如下表所示:

基于移位寄存器的发光二极管立方体(4*4)编写代码

(打开指示灯的值)

所以要打开图层第二行的第二个led,就会设置layer = 32。要打开前两个led,layer = 1 + 2 = 3。要打开第一行led,layer = 1 + 2 + 4 + 8 = 15。

如果想将循环中的光穿过层中的所有LED,在第一步中,设置layer=b000000000000001=1,然后在循环中,将通过设置layer=layer《《1来移动该位。或者可以设置layer=(1《《count)并在循环中增加“count”。

主回路:

当知道如何在一层中设置led时,想要控制4层。虽然只能向我们的2个移位寄存器发送关于1层的信息,但使用Arduino的主循环来非常快速地打开和关闭循环中的层,它们将在同一时刻全部改变。显示图层值的代码非常简单:

SetShiftReg(layer[k]); //将层数据发送到移位寄存器

bitClear(PORTD, 4 + k); //启用“层k”

delay(1); //对LED亮度很重要

PORTD |= B11110000; //关闭图层

k++; if (k 》 3) k = 0; //在循环中再增加一层

在该项目中,使用按钮(与接地和Arduino的引脚2连接)来改变创建的模式。按下按钮设置“开始”。这个开始采用并初始化下一个模式。

然后,循环在“速度时间”值中设置的每一个时间(以毫秒为单位)后启动选定的模式。

关于主循环和按钮的标签

#define buttonPin 2

unsigned int layer[4] = {0, 0, 0, 0}; //65535填充层

byte k = 0;

bool start = true;

unsigned long delayTime;

int speedTime = 0;

int count;

void setup() {

InitializeShiftReg();

InitializeMyLedCube();

}

void InitializeMyLedCube() {

DDRD = B11110000; //引脚D0-D3作为输入,D4-D7作为输出

PORTD |= B11110000; //关闭图层

pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), PushButton, FALLING);

delayTime = millis();

}

byte patternNum = 28;

byte pattern = patternNum - 1;

void loop() {

if (start) {

detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin));

delay(500); //等待释放按钮

pattern++;

if (pattern 》 patternNum) pattern = 1;

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(buttonPin), PushButton, FALLING);

count = 0;

}

if (((millis() - delayTime) 》 speedTime) || start) {

switch (pattern) {

case 1: LayersUpDown(); break;

case 2: FallingDot(); break;

case 3: Rain(); break;

case 4: AllCube(); break;

case 5: Cut(); break;

case 6: Cube(); break;

case 7: Diagonal(); break;

case 8: Mixer(); break;

case 9: Random(); break;

case 10: FallingLayer(); break;

case 11: LayerCut(); break;

case 12: Circle(); break;

case 13: RandomWay(); break;

case 14: SmallCube(); break;

case 15: RandomWayCube(); break;

case 16: GrowingCube(); break;

case 17: FallingLayers(); break;

case 18: GrowingLine(); break;

case 19: CircleEdges(); break;

case 20: CircleSide(); break;

case 21: RandomWayLine(); break;

case 22: RandomWaySide(); break;

case 23: DJCube(); break;

case 24: FillingCube(); break;

case 25: NanoBuilding(); break;

case 26: Curve(); break;

case 27: Snake(); break;

case 28: Julka(); break;

default: break;

}

delayTime = millis();

}

//此部分显示在函数中设置的图层

SetShiftReg(layer[k]); //将层数据发送到移位寄存器

bitClear(PORTD, 4 + k); //启用“层k”

delay(1); //对LED亮度很重要

PORTD |= B11110000; //关闭图层

k++; if (k 》 3) k = 0; //在循环中再增加一层

}

void PushButton() {

start = true;

}

“移位寄存器”标签:

#define latchPin 10 //端口 B2

#define clockPin 9 //端口 B1

#define dataPin 11 //端口B3

#define resetPin 8 //端口 B0

void InitializeShiftReg() {

DDRB |= B1111; //引脚D8-D11作为输出

PORTB |= B0001; //将引脚重置为高

}

void SetShiftReg(unsigned int value) {

bitClear(PORTB, 2); //数字写入(latchPin, LOW);

shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, value 》》 8);

shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, value);

bitSet(PORTB, 2); //数字写入(latchPin, HIGH);

}

创建模式:

每次在“速度时间”值中设置模式的开始后,Arduino的主循环都会启动选定的模式。换句话说,一个模式的函数总是只改变一次层,但是主循环会重复多次。

以Rain()模式为例:

void Rain() {

if (start) {

start = false; speedTime = 200;

ClearLayers();

}

layer[0] = layer[1];

layer[1] = layer[2];

layer[2] = layer[3];

layer[3] = 1 《《 random(16);

}

只有当打开模式时,“开始”部分才会启动一次。它设置速度时间并关闭所有led。然后,总是随机打开顶层16个led中的一个,在这个循环中,把它移到底层。
责任编辑:pj

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