В данной статье рассматривается разработка электронного устройства LED CUBE 8*8*8, с возможностью вывода анимации, графики и текстовой информации.
Ключевые слова: электронное устройство, IDE, LED, CUBE.
Сегодня, информационные технологии плотно вошли в нашу жизнь. Они помогают во всех сферах жизнедеятельности человека. Особенно актуален этот вопрос в данный период времени, когда возникла острая необходимость в технологиях, позволяющих осуществлять дистанционное обучение. В России уже давно идет активное внедрение информационных технологий. Бесспорно, использование современных технологий актуально и для образовательного процесса, так как облегчает работу преподавателей и обучение студентов.
В современном мире нередко вычислительные системы применяются для наглядной демонстрации различных 3D объектов, устройств и анимации. Конечно же, это было бы невозможно без Arduino — инструмента для проектирования электронных устройств, более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для физических вычислений с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.
Функции данного электронного устройства:
– вывод графики;
– вывод анимации;
– вывод текстовой информации;
– вывод данных с карты памяти.
Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Из светодиодов делают дорожные знаки и светодиодные матрицы для вывода информации. Светодиодный экран — устройство отображения и передачи визуальной информации (дисплей, монитор, телевизор), в котором каждой точкой — пикселем — является один или несколько полупроводниковых светодиодов (LED). Светодиодные матрицы используются в общественном транспорте, банке и почте для отображения положения клиента в очереди.
В проекте используется:
– Arduino UNO — платформа для разработки на базе микроконтроллера ATmega328P (Рис. 1);
– STC Microelectronics — это микроконтроллер, который запоминает анимацию для куба;
– Модуль чтения SD — карт.
Рис. 1. Arduino UNO
Для реализации поставленной задачи были выбраны программы с интегрированной средой разработки Arduino IDE.
Arduino IDE — это кроссплатформенное приложение (для Windows, macOS, Linux), написанное на языке программирования Java . Программа используется для записи и загрузки программ на совместимые платы Arduino, а также, с помощью сторонних ядер, других плат разработки поставщика.
В данный момент в разработке находится электронное устройство LED CUBE 8*8*8. Основной целью данного проекта является создание электронного устройства, которое позволит:
– вывод графики;
– вывод анимации;
– вывод текстовой информации;
– вывод данных с карты памяти.
Для разработки приложения была выбрана межплатформенная среда Arduino IDE, поскольку она бесплатна, проста в изучении и позволяет создавать проекты, предназначенные для работы на огромном количестве устройств, включающих персональные компьютеры и смартфоны.
Перед разработкой такого электронного устройства необходимо определиться с его основными возможностями, а также с существующими решениями для их реализации.
Основной концепцией данного LED CUBE 8*8*8 не просто воспроизводить запрограммированную в его контроллер последовательность анимации, но и создавать их самому в среде Arduino IDE и выводить их на куб через интерфейс UART. В среде Arduino IDE для реализации логики используется язык программирования C++. Написанная в среде Arduino IDE программа называется «скетч». Сама программа пишется в текстовом редакторе. В области сообщений выводятся ошибки и пояснения. В консоли отображается полный отчёт о компиляции программы, различные ошибки, подсказки и другая полезная информация. Панель инструментов представляет собой набор полезных функций при разработке программы.
Для разработки LED CUBE 8*8*8 достаточно обладать основными навыками пайки, иметь базовые знания электроники и быть знакомым с работой плат Arduino.
В настоящее время уже разработано электронное устройство «LED CUBE 8*8*8». Данное устройство уже позволяет ознакомиться с 3D анимацией. Пример куба представлен на рисунке 2. Также планируется реализация вывода анимации на LED CUBE 8*8*8 при помощи модуля microSD-карты (Рис. 3).
Рис. 2. Пример LED CUBE 8*8*8
Рис. 3. Модуль microSD-карты для Arduino
В заключение можно сделать вывод, что информационные технологии в наши дни очень важны во всех сферах деятельности человека. Таким образом, электронное устройство, появившееся как результат данной разработки, достаточно актуально, так как технологии вывода 3D изображения достаточно важны в наши дни.
Литература:
- Arduino IDE [электронный ресурс] точка доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino_IDE Доступ свободный.
- Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл. Пер. с англ. — Изд. 4-е, перераб. и доп. / Б. Н. Бронина. — М.: Мир; 1993. — 284 c.
- Страуструп, Б. Программирование: принципы и практика с использованием С++ / Б. Страуструп. — М.: Вильямс; 2016. — 1328 с.
- Монк, С. Мейкерство. Arduino и Raspberry Pi. Управление движением, светом и звуком / С. Монк. Пер. с англ. под ред. М. Райтмана. ‑
- СПб.: БХВ-Петербург; 2017. — 336 с.
- Arduino [электронный ресурс] точка доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino Доступ свободный.
- Шелестов, И. П. Путеводитель в мир электроники. / И. П. Шелестов, Б. Ю. Семенов. — М.: Солон-Пресс; 2016. — 352 с.
- Ревич, Ю. В. Азбука электроники. Изучаем Arduino / Ю. В. Ревич. — М.: АСТ; 2017. — 224 c.
