基于移位寄存器的发光二极管立方体（4*4）编写代码

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。

（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：

（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：

（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。
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