7x7x7 LED 큐브 직접 만들기: 아두이노 단계별 가이드

부품 및 소모품

필요 도구

• 납땜 인두

프로젝트 소개

나만의 LED 큐브를 만들고 싶어 이 프로젝트를 공유합니다.

1단계: LED 매트릭스 제작

7x7 LED 매트릭스를 7개 만듭니다. 애노드와 캐소드를 행과 열로 나누어 납땜하여 각 매트릭스당 7개의 애노드와 7개의 캐소드를 만듭니다.

2단계: 하드웨어 회로 구성

전자 지식이 부족하면 가장 어려운 부분이지만, 명확히 설명하겠습니다.

• 74HC574 7개: 8비트 D 플립플롭으로 8비트 메모리 역할을 합니다. 7개 레이어 각각을 제어하기 위해 7개가 필요합니다.
• NPN 트랜지스터 7개: 어느 레이어를 켤지 결정합니다.
• 74LS138 1개: 3-8 라인 디코더/디멀티플렉서로, 3비트만으로 모든 플립플롭을 제어할 수 있습니다(데이터 저장을 위한 펄스도 필요).

멀티플렉싱 기법으로 큐브 전체에 이미지를 표시합니다. ATmega328P 단독 보드를 사용해 직접 회로를 제작했습니다.

3단계: 구조물 제작

나무 조각을 이용해 하드웨어와 LED 큐브를 지탱할 구조물을 만듭니다. 각 LED 매트릭스를 마주 보게 배치하고, 각 레이어의 캐소드를 같은 트랜지스터에 연결합니다.

4단계: 코드 작성

블록 다이어그램을 참고해 코드를 작성합니다. 연습하면 점점 쉬워집니다. 아래 코드는 가장 기본적인 애니메이션만 포함하며, 상상력을 더해 원하는 패턴을 만들 수 있습니다.

소스 코드

// LED 큐브 기본 애니메이션
int temp = 50, cont = 0;

void load_all(void) {
  // 8개 레이어 순차 활성화 (A0, A1, A2 핀 조합)
  for (int layer = 0; layer < 8; layer++) {
    digitalWrite(A2, (layer & 4) ? HIGH : LOW);
    digitalWrite(A1, (layer & 2) ? HIGH : LOW);
    digitalWrite(A0, (layer & 1) ? HIGH : LOW);
    delay(1);
  }
}

void scrolling(int t) {
  PORTB = 0x00;
  for (int pin = 7; pin <= 13; pin++) {
    digitalWrite(pin, HIGH);
    delay(t);
    digitalWrite(pin, LOW);
  }
}

void one(void) {
  PORTD = 0xff;
  load_all();
  while (1) {
    scrolling(temp);
    temp = temp - 2;
    if (temp <= 0) {
      temp = 1;
      cont++;
      if (cont == 1000) {
        cont = 0;
        temp = 100;
      }
    }
  }
}

void setup() {
  DDRD = 0xff;  // PORTD 전체 출력
  DDRB = 0xff;  // PORTB 전체 출력
  DDRC = 0xff;  // PORTC 전체 출력
}

void loop() {
  one();
}

회로도 및 CAD 파일

회로도와 부품 배치 이미지, 이글(Eagle) 회로도 파일(gestione_mankWMoVhz.sch)이 제공됩니다.