参考

对于相关的文件和软件，请访问：

https://www.dialog-semicondoduments.c亚博电竞菠菜om/products/greenpak.

下载我们的免费GreenPAK设计软件[1]，打开。gp文件[2]，并使用GreenPAK开发工具[3]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。

yabo国际娱乐对话框半导体提供完整的应用程序库注意[4]，其中包含了设计示例以及对话框IC中的功能和块的说明。

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介绍

本应用笔记描述了如何设计一个简单的3x3x3 LED立方体，并使用GreenPAK™SLG46538V控制它。我们将讨论GreenPAK如何利用它的特点在立方体上配合音乐的节奏创造伟大的动画。

大型3D LED立方体通常用于视觉娱乐，有时与麦克风配对以与音乐或声音交互，并可以在音乐会和俱乐部中找到。在这个应用笔记中，我们将讨论由GreenPak提供支持的三种动画方案，并解释如何为不同大小的LED立方体创建动画。

构建多维数据集

在线有很多教程，解释了如何构建LED立方体，但我们推荐这个，这是非常清楚和容易遵循。立方体应该有三层和九根独立的柱子。

一旦你建好了立方体，我们就可以进行下一步了。一些LED立方体教程使用可焊电路板(aka perfboards)作为立方体电路的基础，但这不是必需的。好消息是，立方体的电源很容易管理，因为只有27个led要控制。更大的立方体需要更仔细的设计来控制电源。

原理图

电路的总体原理图如图1所示。它使用3个NPN晶体管将电流汇聚到GND，每层为3层。对于这个项目，我们选择了SLG46531V，因为引脚的数量非常符合我们的要求。

使用三个晶体管将每一层连接到GreenPAK是很重要的，因为如果层中的每个LED都亮着，GreenPAK就不能支持最大电流。每一列都用470Ω电阻连接，以限制led的足够电流。

GreenPAK设计

在为立方体设计动画时，了解GreenPAK的局限性是很重要的:每个GreenPAK IC只能控制一个动画。尽管如此，当一个复杂的立方体(比如一个8x8x8的立方体)使用大量集成greenpak设计时，可以以非常低的成本和良好的性能设计出伟大的动画。

使用GreenPAK设计LED立方体最重要的组件是:异步状态机(ASM)， D触发器(DFFs)，查找表(LUTs)和逻辑门，适当的引脚数量，和时钟源。ASM的任务是从一种状态转换到另一种状态，这有助于在立方体上显示不同类型的LED组合。

由于ASM输出位有限，应该使用DFF和LUT来覆盖与多维数据集的列和层关联的所有引脚。DFF可以配置为Shift寄存器，这对于动画设计至关重要，因为它使每个ASM状态配置为直接控制输出到多维数据集。DFF的时钟源使得声音同步，因为声音检测传感器将表现为时钟。声音会激发DFF，将当前位数据转移到新的位置，从而导致LED动画。

为此应用笔记设计了三种动画。在没有声音检测的情况下设计了动画＃1，并且设计动画＃2和＃3设计用于与传感器检测到的音乐同步。

动画# 1

本设计的目的是模拟一个简单的立方体动画，一层一层地打开所有的led，在一定的时间后(当CNT0达到极限时)立方体将打开所有的led。这让用户可以轻松测试立方体上的所有led是否都已连接并正常工作。

动画＃2

对于声音探测电路，我们使用一个现成的KY-038声音检测模块将歌曲的声音同步到多维数据集，这允许它以许多方式进行视觉分集。这是通过首先连接模块的VDD和GND来完成的，然后将其数字输出（DO）连接到GreenPak的引脚18。每次模块检测到声音时，它会切换发送到引脚18的信号。在本申请中不使用KY-038的模拟输出（AO）。模块需要更广泛地校准内置电位器，以根据需要检测声音。

为多维数据集而设计的第二个动画与音乐同步旋转。图5是单层立方体的表示。除列之外，可以从ASM工具直接控制列。具有四个状态（从0到3）的ASM将按顺序顺序排列（如表1和图4所示）。

州	ASM输出	列
状态0	OUT3, OUT4	column_4，column_6.
状态1	OUT2，OUT5.	column_3，column_7.
国家2	OUT1，OUT6.	Column_2, Column_8
状态3	OUT0, OUT7	Column_1, Column_9

图4.动画＃2的ASM状态转换

图5. 3D立方体单层表示

如您所见，这些列将作为一种轮盘赌轮流围绕立方体旋转。层交替由DFF移位寄存器，以及允许列的ASM的使能引脚。

在DFFs上，你可以用计数器设置一个静态时钟时间，但在这个动画中，声音检测传感器被用作时钟源。这将随着音乐的节奏改变数据。这可以被称为“可变时钟源”，因为每一段音乐都有独特的时间和声音，从而产生带有许多过渡组合的随机动画。

请注意，声音检测传感器的引脚18如何连接到DFF的每个CK输入引脚。设计的一部分（动画的开头）是使用CNT5等待15秒，然后设置LATCH0以保存其新值。在此初始时段期间，所有三个层都将低（查看LUT 5,6和7），这意味着所有层都将在ASM为“旋转轮盘赌”时同时工作。

注意:重要的是校准传感器模块的电位器。从扬声器到传感器麦克风的距离是校准灵敏度非常重要的。

动画＃3

此动画比前一个动画更随机。它旨在使用更多的LUT来控制与不同ASM输出共享的列。通过另一个看图4，以遵循此动画与AMM状态不同，这与动画＃2不同。具有七个州的ASM（从0到6）将遵循表2和图7所示的顺序。

州	ASM输出	列
状态0	OUT0.	column_1，column_4，column_8，column_9
状态1	OUT1.	column_3，column_6，column_7，column_8
国家2	OUT2.	column_2，column_4，column_5，column_7
状态3	OUT3.	column4, column5, column6, column9
状态4	Out4.	Column_3, Column_5, Column_6, Column_7, Column_8
国家5	四	column_1，column_2，column_5，column_9
国家6	OUT6.	column_1，column_2，column_7

在此动画中，列将与某些不同随机模式交替，使其比上一个动画更加动态。此动画使用更多LUTS或Gates在动画与音乐运行时创建更多组合可能性。或门从ASM输出接受尽可能多的输入。以这种方式，可以从不同的输入源控制与列相关联的引脚，以为执行的每个状态创建不同的图。至于上一个动画，ASM图（图7）非常简单。它作为一个周期或循环运行，因此一旦达到最终状态，它将返回最初的状态。

从一开始，一旦检测到来自引脚18（声音检测传感器）的信号，3D立方体将开始改变其状态，以与音乐一起跳舞。与之前的动画一样，ASM中的各州将从DFFS移位位兴奋;对于层的相关引脚，相同的情况发生。

额外的信息

我们讨论了如何使用GreenPak芯片创建一些LED多维数据集动画，但还有另一种方法来设计这些动画。微控制器或微处理器可用于更复杂的动画。一个人可以使用I2C和ASM工具作为I / O扩展器实现GreenPak 5，具有GreenPak设计的GenerPak设计的目标是将处理器中使用的引脚数量减少到更大的立方体，例如16x16x16 LED等更大的立方体。

人们可以轻松使用GreenPak作为Cube设计的主控制器，具有从3x3x3到8x8x8的多维数据集。然而，请记住，在您的LED立方体中有更多的LED，设计控制方案的挑战性越具挑战性。您可能需要使用多个GreenPak芯片来控制大型立方体。

结论

当您希望设计一个视觉娱乐的3D立方体时，GreenPAK可以是一个伟大的盟友。有了多个GreenPAK芯片，你就可以创作出任何你能想象到的动画。使用声音探测器可以让你的设计与音乐互动，产生神奇的效果。得益于GreenPAK的小尺寸、简单性和高可配置性，您可以创建一个高质量和非常紧凑的电路，以低成本和快速的开发过程驱动3D立方体。