Arduino Unoと1Sheeldで作る4x4x4 LEDキューブ – インタラクティブLEDプロジェクト

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Androidデバイス	1
抵抗 220Ω	16	各列の制御ピンに直列接続
LED（汎用）	64	4x4x4キューブ用
Arduino UNO	1
1Sheeld	1	スマートフォン連携用シールド
ジャンパーワイヤー（汎用）	20
はんだ付け工具一式	1

プロジェクト概要

スマートフォンのマイクで音声を検出し、その音量に応じて4x4x4のLEDキューブが光るインタラクティブなプロジェクトです。1Sheeldを介してArduinoとスマートフォンを連携させ、音楽や音に反応するビジュアライザーを作成します。

LEDキューブの作り方

以下のInstructables記事のStep 3〜5を参照してキューブを組み立ててください。基本的なはんだ付けスキルが必要です。

LED Cube 4x4x4 - Instructables

※記事内の部品リストではなく、上記の部品リストを使用してください。

動作原理

各LEDのアノードに個別に配線するのは非現実的です。そこでキューブを4層に分け、各層を16個のLEDで構成します。

• 垂直方向の列（カラム）にある全LEDのアノード（+）を共通化
• 水平方向の層（レイヤー）にある全LEDのカソード（-）を共通化

特定のLEDを点灯させるには、そのLEDが属する層にGND（-）を、列に5V（+）を供給します。

配線方法

キューブ完成後、列制御用16ピンと層制御用4ピンが出ています。

列制御ピン（カラム）

• 各ピンに220Ω抵抗を直列に接続し、抵抗のもう片方をArduino上の1Sheeldに接続
• 抵抗なしでも動作しますが、推奨しません
• デジタルピン13〜0、アナログピンA4、A5に順番に接続（図参照）
• 列の接続順序は自由に変更可能

層制御ピン（レイヤー）

• アナログピンA0、A1、A2、A3に接続
• コード上では最下層=A0、上に向かってA1、A2、最上層=A3

配線完了後、コードをアップロードし、スマートフォンを1Sheeldとペアリングします。1Sheeldの使い方がわからない場合は公式チュートリアルを参照してください。

スケッチ（Arduinoコード）

/* 1SheeldとArduino Unoで4x4x4 LEDマトリックスをスマホのマイクで制御
 * 回路: 64個のLEDで4x4x4キューブを構成、1SheeldとArduinoに接続
 * 列制御ピン: デジタル0-13、アナログA4、A5
 * 層制御ピン: アナログA0-A3
 * by Hassan Ibrahim */
#define CUSTOM_SETTINGS
#define INCLUDE_PUSH_BUTTON_SHIELD
#define INCLUDE_MIC_SHIELD
#include <OneSheeld.h>

// ピン定義
int col[16] = {13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0,A4,A5};
int layer[4] = {A0,A1,A2,A3};
int counter;

void setup() {
  OneSheeld.begin();
  Serial.begin(115200);
  for(int i=0;i<16;i++) pinMode(col[i], OUTPUT);
  for(int i=0;i<4;i++) pinMode(layer[i], OUTPUT);
}

void loop() {
  // 全列をHIGH（5V）に
  for(int i=0;i<16;i++) digitalWrite(col[i], HIGH);
  delay(30);

  // マイクの音量で層を制御（値はスマホに合わせて調整）
  int micVal = Mic.getValue();
  if(micVal > 70) { digitalWrite(layer[0], LOW); delay(50); } else { digitalWrite(layer[0], HIGH); }
  if(micVal > 76) { digitalWrite(layer[1], LOW); delay(50); } else { digitalWrite(layer[1], HIGH); }
  if(micVal > 82) { digitalWrite(layer[2], LOW); delay(50); } else { digitalWrite(layer[2], HIGH); }
  if(micVal > 88) { digitalWrite(layer[3], LOW); delay(50); } else { digitalWrite(layer[3], HIGH); }
}

回路図

※抵抗は省略されています