杜洋光立方制作

1、CUBE8光立方制作2012年02月07日 10:16 來(lái)源：本站整理 作者：秩名 我要評(píng)論(7) 何為CUBE8光立方CUBE8是一個(gè)長(zhǎng)、寬、高由8×8×8個(gè)LED燈組成的真實(shí)3D立方體顯示器。其最大的特點(diǎn)，就是帶給你未來(lái)3D技術(shù)的科技體驗(yàn)。 光立方并非我的首創(chuàng)，在網(wǎng)上早有光立方的視頻。許多電子愛(ài)好者，看過(guò)這些視頻之后，都會(huì)被其超酷的3D顯示效果所震撼，我就是其中之一，于是我也想仿制一個(gè)玩玩。在網(wǎng)上搜索了大量相關(guān)資料后，我卻發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)上各種版本的光立方的制作方法都很復(fù)雜，不僅需要很強(qiáng)的動(dòng)手能力來(lái)組裝512個(gè)排列整齊的LED和金屬支架，還需要有足夠的耐心設(shè)計(jì)一大堆單

2、片機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片，最后還要為硬件成品設(shè)計(jì)顯示程序，好讓光立方動(dòng)起來(lái)。這樣看來(lái)，不是高級(jí)焊接技師兼資深單片機(jī)工程師的"小菜"們，想制作出一個(gè)拿得出手的光立方，還不如直接購(gòu)買我精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)的光立方套件。對(duì)，我要為電子制作愛(ài)好者設(shè)計(jì)一款只許極少元器件、制作簡(jiǎn)單、能讓初學(xué)者也可以制作出來(lái)的規(guī)范、美觀的光立方套件。當(dāng)我這么想的時(shí)候，我那天馬行空的大腦開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，在想像力的世界里設(shè)計(jì)著前所未有的光立方。首先這個(gè)光立方必須制作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單到整機(jī)只有一個(gè)芯片。然后要保證制作美觀，將動(dòng)手能力導(dǎo)致的美觀差異降到最低。在保證以上兩點(diǎn)的情況下，如果還可以讓它的功能強(qiáng)大，且有愛(ài)好者自由發(fā)揮的空間，那么我的光立

3、方將會(huì)是一個(gè)完美的設(shè)計(jì)-至少我自己這樣認(rèn)為。功能方面，它除了要能顯示3D圖形，還需要有多級(jí)亮度和速度調(diào)整，最好可以有音頻顯示功能，像DIS.MUSIC21音樂(lè)顯示器一樣。當(dāng)然，還要為單片機(jī)愛(ài)好者設(shè)計(jì)一個(gè)用戶自定義圖形功能，連接普通的單片機(jī)就可以顯示出愛(ài)好者自己編寫的圖形。這樣，不僅讓光立方的顯示更豐富，而且從中又鍛煉了愛(ài)好者的3D編程能力。最后，還要用高質(zhì)量的設(shè)計(jì)、材料和生產(chǎn)工藝，讓品質(zhì)對(duì)得起硬件的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)。用炫酷、連貫、有節(jié)奏的圖形效果，讓顯示效果對(duì)得起高品位要求的觀眾。這么經(jīng)典的設(shè)計(jì)，需要一個(gè)簡(jiǎn)潔、響亮的名字，立方體的英文單詞是Cube,又因?yàn)槲乙谱?×8×8的3D顯

4、示陣列，所以綜合得名-CUBE8光立方。  黑色鏡面鍍金PCB板和高亮藍(lán)光霧面LED燈【特點(diǎn)介紹】# 8×8×8LED陣列3D光立方體顯示器。# 獨(dú)家精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)方案，電路簡(jiǎn)潔，功能強(qiáng)大。# 黑色鏡面PCB、全鍍金焊盤和LOGO,全面高端品質(zhì)。# 高亮藍(lán)色霧面LED燈，達(dá)到光立方最佳視覺(jué)效果。# 連貫圖形顯示效果，渾然一體，一氣呵成。# 混合式觸摸電源和模式按鍵，操作更穩(wěn)定。# 電源具有常開(kāi)、常關(guān)、光線自動(dòng)控制方式。# 顯示模塊有快速、中速、慢速三擋設(shè)置。# 4擋亮度的夜燈模式，可營(yíng)造你的室內(nèi)氣氛。# 2種音頻顯示模式，可隨音頻同步顯示，給你炫酷體驗(yàn)。# 具

5、有"精簡(jiǎn)I2C"接口，全開(kāi)放式用戶自定義操控。# 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的LED陣列制作模板，讓LED陣列制作簡(jiǎn)單快速。開(kāi)始制作把想像變成現(xiàn)實(shí)是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱難的過(guò)程，我的團(tuán)隊(duì)耗時(shí)3個(gè)月才完成了CUBE8的開(kāi)發(fā)，光設(shè)計(jì)工作就花了1個(gè)月的時(shí)間。當(dāng)然，哪個(gè)產(chǎn)品都是費(fèi)時(shí)費(fèi)力才完成的，所以我沒(méi)有必要在文章里大述甘苦。既然我們已經(jīng)完成了，那就秀一下成果吧。在開(kāi)始閱讀和制作之前，請(qǐng)你做好心理準(zhǔn)備，因?yàn)橹谱鞯倪^(guò)程極具創(chuàng)意和啟發(fā)。只要你是一名狂熱的電子愛(ài)好者，你的熱情將會(huì)被CUBE8光立方的創(chuàng)新設(shè)計(jì)所激發(fā)。       CUBE8光立方制作(2)

6、2012年02月07日 10:16 來(lái)源：本站整理 作者：秩名 我要評(píng)論(7) 所需元器件 序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量說(shuō)明1PCB黑色鏡面鍍金2片底板、立板各1片2LED燈高亮藍(lán)色霧面512個(gè)扁平長(zhǎng)引腳式3單片機(jī)STC12C5A60S21片LQFP48貼片封裝4白光LED0805貼片1個(gè)制作呼吸燈5轉(zhuǎn)接針孔軍品鍍金128個(gè)63M腳墊 6個(gè)7雙排排孔80PIN1條8雙排彎針80PIN1條9MiniUSB接口貼片式1個(gè)10光敏電阻5506型1個(gè)11電容0.1F1個(gè)濾波電容12音頻線3.5mm立體聲1條1.5m長(zhǎng)13miniUSB線 1條MiniUSB轉(zhuǎn)USB-A，1.5m長(zhǎng)14音頻分線器*一分二1個(gè)(選配元

7、器件，可根據(jù)實(shí)際情況選擇或舍去)15USB電源*5V1個(gè)(選配元器件，可根據(jù)實(shí)際情況選擇或舍去)  PCB細(xì)節(jié)第1步：焊接單片機(jī)CUBE8采用了精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，所以核心電路部分只有一個(gè)單片機(jī)和一個(gè)濾波電容，我想不會(huì)有比這再簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)了吧。在制作CUBE8的過(guò)程中，首先要完成的就是核心電路部分，它的品質(zhì)直接關(guān)系到整個(gè)制作。CUBE8使用的單片機(jī)是LQFP48貼片封裝的，體積很小，也為焊接帶來(lái)了一定的難度。焊好后，用黑色絕緣膠帶把芯片和電容包好，即美觀又安全。  第2步：焊接排孔把套件中雙排排孔插入PCB底板的正面，PCB底板的背面焊接引腳。 

8、60;第3步：焊接LED呼吸燈這個(gè)貼片式呼吸燈也算是CUBE8的一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了。在PCB上打一個(gè)孔，然后把貼片LED塞進(jìn)去。不破壞PCB正面的整潔效果，又可以照亮孔周圍的PCB,讓它更漂亮。  第4步：焊接光敏電阻和miniUSB接口   CUBE8光立方制作(3)2012年02月07日 10:16 來(lái)源：本站整理 作者：秩名 我要評(píng)論(7) 第5步：焊接彎排針到立板上 在立板上焊接彎排針是需要一些技巧的。因?yàn)槲以谠O(shè)計(jì)之初就希望立板的正面是不掛錫的，所以必須從背面焊接。但實(shí)際制作中發(fā)現(xiàn)，從立板正面焊接也是可以的，對(duì)美觀的影響不大。  

9、第6步：焊接轉(zhuǎn)接針孔轉(zhuǎn)接針孔是為了方便LED陣列拆裝而設(shè)計(jì)的，因?yàn)槭侵匾慕硬寮?，我特意定做了鍍金材質(zhì)的，正好可以和鍍金的PCB相得益彰。將立板和底板共128個(gè)轉(zhuǎn)接針孔插入正面，在背面加錫焊接。  第7步：貼3M腳墊這里我選用的是3M高粘合度透明腳墊。大家可能感覺(jué)腳墊是一個(gè)不起眼的東西，可是不好的腳墊容易脫落，有時(shí)還會(huì)有高低不平的情況。所以腳墊的質(zhì)量也要對(duì)得起整機(jī)的高品質(zhì)。  第8步：將立板插到底板上貼好了腳墊，就可以組合立板和底板了。將立板的正面朝前，排針、排孔對(duì)齊，插到底板上。保證兩板之間不能有縫隙(或縫隙很小)，兩板呈90°垂直。

10、0; 第9步：使用模板制作LED陣列這是CUBE8最關(guān)鍵的組件。我們需要8片8×8的LED陣列，可以按照?qǐng)D上的樣式來(lái)手工制作，但是這樣做出來(lái)的LED陣列很不規(guī)范，而且耗費(fèi)時(shí)間。我之前說(shuō)過(guò)，CUBE8一定要是規(guī)范化、簡(jiǎn)單易制的，為此我開(kāi)發(fā)出一款很有創(chuàng)意的模板(至少用過(guò)模板的人都說(shuō)有創(chuàng)意)。使用這個(gè)創(chuàng)新模板可以在58個(gè)小時(shí)內(nèi)快速完成制作，而且完成的LED陣列都是規(guī)范統(tǒng)一的樣子，幾乎不受焊接水平的影響。  第10步：插接LED陣列縱向把8片LED陣列插入轉(zhuǎn)接針孔里，插好后適當(dāng)?shù)卣{(diào)整一下陣列間的距離。  CUBE8主體部分制作完成第11步：制

11、作音頻和USB電源復(fù)用線制作完CUBE8的主體部分之后，我們還需要一條混合功能的USB線。當(dāng)然，如果你不想使用音頻顯示功能，可以直接用一條普通的miniUSB連接線來(lái)給CUBE8供電。如果想使用音頻顯示功能，就要跟著我做了。按照"USB接口擴(kuò)展音頻功能電路原理圖"上的接線方法，把音頻線和miniUSB線焊接在一起，用絕緣膠帶包好，最后用熱縮管密封。     CUBE8光立方制作(4)2012年02月07日 10:16 來(lái)源：本站整理 作者：秩名 我要評(píng)論(7) 第12步：插好接口 把miniUSB接口接在CUBE8上，USB

12、-A接口插在USB電源適配器或電腦的USB接口上，使用音頻分線器將音頻線與音響的音頻輸入線并聯(lián)。到此為止，僅12步就完成了CUBE8的所有制作。接通電源，白色LED燈開(kāi)始呼吸，輕觸呼吸燈下方的電源鍵，CUBE8閃亮登場(chǎng)。     呼吸燈效果使用簡(jiǎn)介非常好，CUBE8在運(yùn)行，一個(gè)真實(shí)的3D魔方。我們可以通過(guò)2個(gè)觸摸按鍵來(lái)操作CUBE8,使用方法非常簡(jiǎn)單。開(kāi)機(jī)：在待機(jī)狀態(tài)下(呼吸燈狀態(tài)下)按下電源鍵(左側(cè))，就可以開(kāi)機(jī)了。需要注意的是，CUBE8采用了混合式觸摸按鍵技術(shù)，即電平式觸摸和電容式觸摸，同時(shí)檢測(cè)觸摸操作。這樣做既解決了電平式觸摸抗干擾能力

13、差的問(wèn)題，又解決了電容式觸摸沒(méi)有碰到就動(dòng)作的問(wèn)題。所以，CUBE8的混合式觸摸按鍵需要用一點(diǎn)力按下去才會(huì)動(dòng)作，有一點(diǎn)像電阻式觸摸屏的感覺(jué)。   電源鍵、菜單鍵、3號(hào)鍵的操作方法功能選擇：按電源鍵開(kāi)機(jī)，系統(tǒng)會(huì)先進(jìn)行簡(jiǎn)易的三軸壞點(diǎn)掃描，然后就會(huì)彈出菜單。菜單有1(慢速圖形)、2(中速圖形)、3(快速圖形)、A(音頻顯示)、N(夜燈模式)、U(用戶自定義模式)共6個(gè)項(xiàng)目。通過(guò)按菜單鍵循環(huán)切換，調(diào)到欲進(jìn)入的菜單項(xiàng)時(shí)，等待2秒鐘就可以進(jìn)入了。在圖形顯示、音頻顯示、夜燈模式和用戶自定義模式中按菜單鍵，都可以跳回到菜單選擇界面。需要注意的是，在CUBE8沒(méi)有連接用戶自定義功能板

14、的時(shí)候，U的菜單項(xiàng)是隱藏的。 菜單顯示效果圖形顯示模式：系統(tǒng)自帶的圖形顯示模式有慢、中、快三種速度，分別對(duì)應(yīng)1、2、3這三個(gè)菜單項(xiàng)。慢速顯示可以配合一些輕音樂(lè)，中速可以配合流行音樂(lè)，快速可以配合搖滾樂(lè)等。選擇正確的速度、配合正確的背景音樂(lè)，可以達(dá)到非常炫酷的顯示效果。如果你只是想把CUBE8當(dāng)作家居的擺設(shè)來(lái)配合"靜音",那我建議你用慢速顯示就可以了。我實(shí)驗(yàn)過(guò)，效果不錯(cuò)。CUBE8系統(tǒng)自帶的圖形可不一般哦，因?yàn)殚L(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘的圖形都是連續(xù)不間斷的。如果把之前網(wǎng)上已有的光立方顯示效果比成一張張切換的圖片的話，那CUBE8的圖形效果就是一部電影(至少是一部小成本DV電影)。

15、圖片是突然切換的，兩張之間沒(méi)有任何聯(lián)系-剛剛還是一個(gè)球，突然就變成方塊了。CUBE8的圖形帶給你的是一氣呵成的效果，每?jī)蓚€(gè)效果之間是有巧妙的轉(zhuǎn)場(chǎng)的，使顯示的節(jié)奏連貫。另外，CUBE8的顯示還是由點(diǎn)到線、由線到面、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的推進(jìn)過(guò)程。好像電影一樣，有前奏、有高潮、有尾聲。  圖形顯示效果音頻顯示模式：如果你想讓CUBE8更直接地配合音樂(lè)，那么音頻顯示模式將是你的不二選擇。接好音頻輸入線，進(jìn)入到菜單A項(xiàng)，LED陣列的最下邊的一面常亮，這是基準(zhǔn)顯示。當(dāng)音樂(lè)響起，LED陣列就會(huì)以波形的方式顯示音頻。這時(shí)可以按3號(hào)鍵來(lái)切換到柱形顯示方式。所謂的3號(hào)鍵，就是先按住菜單鍵不放，再去按

16、電源鍵。按3號(hào)鍵可以在波形和柱形顯示方式之間切換。CUBE8的音頻顯示中同樣使用了DIS.MUSIC3音樂(lè)顯示器程序中所使用的自動(dòng)增益控制功能，不用擔(dān)心音量過(guò)小而使音柱不能到頂，也不用擔(dān)心音量過(guò)大而使音柱一直在頂端不下來(lái)。CUBE8會(huì)監(jiān)測(cè)音量變化，自動(dòng)呈現(xiàn)最佳顯示效果。夜燈模式：進(jìn)入到菜單N項(xiàng)即是夜燈模式，夜燈模式就是512個(gè)LED燈全亮，在夜間營(yíng)造一種浪漫的氣氛，給你的房間帶來(lái)一份溫馨?？梢酝ㄟ^(guò)按3號(hào)鍵切換4擋的夜燈亮度。用戶自定義模式：在連接好用戶自定義板的前提下，進(jìn)入到菜單U項(xiàng)，就可以發(fā)揮你的天才想象力，編寫屬于你自己的圖形了。在本文的最后，我將重點(diǎn)介紹這一功能。光控模式：在待機(jī)狀態(tài)下按

17、下菜單鍵(右側(cè))，LED陣列上會(huì)流動(dòng)顯示"AUTO"字樣，就進(jìn)入了光控模式。光控模式的作用是在環(huán)境光線較暗的時(shí)候，CUBE8自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，而不會(huì)打擾你夜間休息。當(dāng)環(huán)境光線較強(qiáng)時(shí)，CUBE8自動(dòng)開(kāi)機(jī)。光控模式采用了雙臨界值采樣，開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)是2個(gè)采樣值，所以不會(huì)出現(xiàn)在環(huán)境光不強(qiáng)不暗(處在臨界值)時(shí)，CUBE8反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)的情況。在音頻顯示、夜燈模式下，光控是失效的，切換回圖形菜單后，光控繼續(xù)有效。想退出光控模式只要在任何情況下按下電源鍵就行了。壞點(diǎn)測(cè)試模式：壞點(diǎn)測(cè)試模式是專門為電子愛(ài)好者開(kāi)發(fā)的一個(gè)模式，當(dāng)您制作好套件之后，如何測(cè)試每一個(gè)LED燈是否有短路、斷路的情況呢?答案是

18、，在待機(jī)狀態(tài)下，長(zhǎng)按電源鍵8秒鐘，進(jìn)入到壞點(diǎn)測(cè)試模式。進(jìn)入到此模式后，電源鍵無(wú)效，然后按菜單鍵逐幀地測(cè)試LED燈，在測(cè)試一遍后會(huì)自動(dòng)退出，回到待機(jī)狀態(tài)。關(guān)機(jī)：在圖形顯示、音頻顯示、夜燈模式、用戶自定義模式狀態(tài)下，都可以按下電源鍵來(lái)關(guān)機(jī)。LED陣列上顯示"OFF"字樣，然后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。需要注意的是，為了防止誤操作，在菜單切換界面、開(kāi)機(jī)簡(jiǎn)易三軸壞點(diǎn)掃描和壞點(diǎn)測(cè)試模式下，按電源鍵是無(wú)效的。屬于你的自定義圖形CUBE8光立方實(shí)在是太酷了，雖然我不應(yīng)該自賣自夸，可是我實(shí)在是忍不住要贊美它呀。把它擺在客廳里，僅用系統(tǒng)自帶的圖形顯示，就能給你的家居增添幾分科技?xì)庀?，但是CUBE8的功能并不只限于此。在設(shè)計(jì)之初，我就決定要專門為電子愛(ài)好者設(shè)計(jì)一個(gè)開(kāi)放式的平臺(tái)，讓CUBE8不只是一個(gè)擺設(shè)，還是一個(gè)學(xué)習(xí)編程和3D圖形設(shè)計(jì)思維的工具。于是我設(shè)計(jì)了一個(gè)用戶自定義功能，這是一個(gè)全開(kāi)放式的自定義模式，在這里你可以任意操控每一個(gè)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出任何你想要的圖形效果。另外，你還可以操控LED的亮度、動(dòng)畫(huà)速度、全局顯示和反亮顯示，甚至還可以設(shè)置CU