4*4*4の LED CUBE 作りに挑戦してみようかな（5）
4×4×4のLEDキューブ製作、いよいよ佳境に差し掛かってきました。
前回、不安定だったLED1個を正常なLEDへと交換し（キューブの内側だったけど、まだ4*4*4だから何とかハンダコテが届いたけど、これ以上大きいと致命的な可能性も）、すべてのLEDが正常に配線されていることを確認し、これでハード的には完成。
Arduinoと接続するとこんな感じに。うーん、イメージと違う。なんか、2階建ての建物みたいになっちゃった。やっぱり基板にピンヘッダを直接ハンダ付けしてArduinoと接続、の方が美しいな。
続いていよいよArduinoのプログラム（スケッチ）に入っていきます。
ということで、出来上がったLEDキューブの構造確認から。前々回載せたキューブとArduinoとの配線図を、もう少し分かりやすく立体的に描画してみました。
基本的な考え方は、GNDに接続状態になったLayerと、プラス電圧がかかっているColumnとが交差している箇所のLEDが点灯する仕組みになっています。例えばLayer3とColumn6だと、3段目の6番LEDが点灯。
Layer1～4に対応するArduinoのピン（A0～A3）をHIGHにすると、トランジスタのベースに電流が流れ、それによりコレクタとエミッタがショートした状態になり、Layer（カソード）がGNDと接続。
因みにオリジナルの記事では2N2222A というトランジスタを使っていますが、ここではここで紹介したS8050 を使っています。
両者の増幅率（hFE）に大した違いはないようだし、負荷となるコレクタ電流は、2N2222A が 600mA で S8050 が 500mA なので、大勢に影響はないと思います。
なーんて、偉そうなことが言えるのも、ここでトランジスタのことを学んだお陰。最初にメロディICを使って音を出してみようとした時は、回路図にICが入っているから入れましたって感じで、意味も役割も分かっていませんでした。
いやいや、私も成長したもんだなー（って、遠い目をして自己満足に浸ってます）。
Arduinoのデジタル出力ピンは、通常0から13番までしかありませんが、pinMode()で設定することで、アナログ入力の6個のピン（A0～A5番ピン）もデジタル出力用に切り替えることができます。
この場合、順番にデジタル出力14～19番のピンとして扱うことができ、合計で20個のデジタル出力が可能になるんだそうです（これが、上図に書き加えたピン番号）。
Layer1に接続されているトランジスタにベース電流を流した状態（pin14をHIGH）で、Column1から順に電流を流していく（pin0→pin1→pin2→・・・→pin19）と、一番下の階層のLEDが順番に点灯していきます。
Column16までいったらLayer1をOFF（pin14をLOW）にして、代わりにLayer2をON（pin15をHIGH）にしておいて、同じくColumn1から順に電流を流していくと、今度は2段目の階層が順番に点灯していきます。
これを繰り返すことで、64個のLEDが下から順番に点灯していきます。これをスケッチにしたのが下のものです。
因みに上の表示は、Gistというウェブサービスを使っています。こんなことも出来るんですね。
で、Arduinoに書き込み、LED CUBE 初点灯。結構、緊張する。
何とか動いてくれました。ホッと一安心。
次回、本チャンのプログラムを書き込んでいきます。
前回、不安定だったLED1個を正常なLEDへと交換し（キューブの内側だったけど、まだ4*4*4だから何とかハンダコテが届いたけど、これ以上大きいと致命的な可能性も）、すべてのLEDが正常に配線されていることを確認し、これでハード的には完成。
Arduinoと接続するとこんな感じに。うーん、イメージと違う。なんか、2階建ての建物みたいになっちゃった。やっぱり基板にピンヘッダを直接ハンダ付けしてArduinoと接続、の方が美しいな。
続いていよいよArduinoのプログラム（スケッチ）に入っていきます。
先ずはLayer（階層）をHIGHにしておいて
今回の製作のお手本としている LED CUBE CODE GENERATOR には、キューブの制御プログラムがあるのですが、構造の確認も含め、先ずは自分でテストプログラムを組んでみようかと。ということで、出来上がったLEDキューブの構造確認から。前々回載せたキューブとArduinoとの配線図を、もう少し分かりやすく立体的に描画してみました。
基本的な考え方は、GNDに接続状態になったLayerと、プラス電圧がかかっているColumnとが交差している箇所のLEDが点灯する仕組みになっています。例えばLayer3とColumn6だと、3段目の6番LEDが点灯。
Layer1～4に対応するArduinoのピン（A0～A3）をHIGHにすると、トランジスタのベースに電流が流れ、それによりコレクタとエミッタがショートした状態になり、Layer（カソード）がGNDと接続。
因みにオリジナルの記事では2N2222A というトランジスタを使っていますが、ここではここで紹介したS8050 を使っています。
両者の増幅率（hFE）に大した違いはないようだし、負荷となるコレクタ電流は、2N2222A が 600mA で S8050 が 500mA なので、大勢に影響はないと思います。
なーんて、偉そうなことが言えるのも、ここでトランジスタのことを学んだお陰。最初にメロディICを使って音を出してみようとした時は、回路図にICが入っているから入れましたって感じで、意味も役割も分かっていませんでした。
いやいや、私も成長したもんだなー（って、遠い目をして自己満足に浸ってます）。
次は、Column（縦方向）を順番にHIGHに
さて話は戻り、縦方向の（1～16の内のどこかの）Columnに対応するArduinoの出力ピン（pin 0～13,18,19：例えばColumn4→pin3）をHIGHにすると、Arduinoから5Vの電圧がColumunに出力されます。Arduinoのデジタル出力ピンは、通常0から13番までしかありませんが、pinMode()で設定することで、アナログ入力の6個のピン（A0～A5番ピン）もデジタル出力用に切り替えることができます。
この場合、順番にデジタル出力14～19番のピンとして扱うことができ、合計で20個のデジタル出力が可能になるんだそうです（これが、上図に書き加えたピン番号）。
以上のことを踏まえて
さて、これらのことを踏まえて、Arduinoのテストプログラムを組んでみましょう。Layer1に接続されているトランジスタにベース電流を流した状態（pin14をHIGH）で、Column1から順に電流を流していく（pin0→pin1→pin2→・・・→pin19）と、一番下の階層のLEDが順番に点灯していきます。
Column16までいったらLayer1をOFF（pin14をLOW）にして、代わりにLayer2をON（pin15をHIGH）にしておいて、同じくColumn1から順に電流を流していくと、今度は2段目の階層が順番に点灯していきます。
これを繰り返すことで、64個のLEDが下から順番に点灯していきます。これをスケッチにしたのが下のものです。
因みに上の表示は、Gistというウェブサービスを使っています。こんなことも出来るんですね。
で、Arduinoに書き込み、LED CUBE 初点灯。結構、緊張する。
何とか動いてくれました。ホッと一安心。
次回、本チャンのプログラムを書き込んでいきます。
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