Ранее мы построили светодиодный куб 3x3x3 с использованием Arduino и Raspberry Pi. Светодиодный куб 3x3x3 обычно создается с использованием какого-либо микроконтроллера, но в этом сеансе мы собираемся сделать 3 * 3 * 3 LED CUBE без какого-либо микроконтроллера. Здесь мы будем использовать микросхему таймера 555 и двоичный счетчик CD4020 для управления светодиодным кубом.
Обычно для управления LED CUBE мы используем микроконтроллер и программирование для получения различных шаблонов. Но для новичков это сложный процесс, поэтому здесь мы используем комбинацию таймера 555 и микросхемы CD4020, которая лучше всего подходит для новичков. Хотя с этой схемой мы можем получить только один узор, но это лучший способ познакомиться со светодиодными кубами и их работой. Узнайте больше о микросхеме таймера 555, проверив больше схем на основе 555 здесь.
Есть много типов кубиков, которые можно создавать. Самый простой - светодиодный куб 3x3x3. Этот КУБ СИД 3 * 3 * 3 состоит из 27 светодиодов (светоизлучающих диодов), эти светодиоды расположены рядами и столбцами, образующими куб. Аналогичным образом мы можем изготовить светодиодный куб размером 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 и выше кол. светодиодов. Для светодиодного куба 4 * 4 * 4 работа увеличивается почти втрое, потому что нужно работать для 64 светодиодов. С каждым большим числом работа увеличивается вдвое или втрое. Но каждый куб работает более или менее одинаково.
Таймер 3x3x3 LED CUBE by 555 является самым простым, потому что у этой конструкции есть некоторые преимущества, такие как:
- Для этого куба вам не нужно беспокоиться о потребляемой мощности или рассеивании.
- Низкий спрос на энергоснабжение.
- Никакая переключающая электроника вроде транзисторов для этого куба нам не нужна.
- Нам нужны логические терминалы меньшего размера, поэтому нам не нужны регистры сдвига или что-то в этом роде.
- Никакого программирования не требуется.
- Нет необходимости в сложной схеме
- Базовых знаний схемы достаточно для разработки этого проекта.
Необходимые компоненты:
- Резисторы 1 кОм (10 шт.)
- 27 светодиодов
- 555 Таймер IC
- CD4020 ИС двоичного счетчика
- 10K горшок
- Конденсатор 10 мкФ
- Источник питания 5 В
- Паяльные инструменты для сборки LED Cube
Схема и рабочее объяснение:
Здесь мы использовали тот же светодиодный куб, который мы ранее использовали с Raspberry Pi, и создание этого светодиодного куба объясняется ранее в этом проекте. Пожалуйста, ознакомьтесь с двумя нижеприведенными проектами, чтобы правильно построить светодиодный куб, припаяв 27 светодиодов в определенном порядке:
- DIY 3x3x3 светодиодный куб с Arduino
- Светодиодный куб 3X3X3 с программой Raspberry Pi и Python
Когда все будет сделано, у вас будет такой куб,
Принципиальная схема 3x3x3 LED куба с использованием 555 таймера показано на рисунке ниже.
Как показано на картинке, всего у нас есть 12 контактов от CUBE. Из которых 9 контактов являются общими положительными, а 3 контакта - общими отрицательными. Помните, что каждый столбец представляет собой положительный вывод, а каждый слой (строка) - отрицательный вывод.
Поскольку мы контролируем LED CUBE только с помощью счетчика CD4020, управление отрицательными клеммами не требуется. Итак, мы заземлили все три распространенных негатива, как показано на принципиальной схеме. При этом у нас будет 9 положительных выводов из 9 столбцов светодиодного куба.
Теперь для этой схемы нам сначала нужно спроектировать генератор прямоугольных сигналов или нестабильный мультивибратор с использованием микросхемы таймера NE555, как показано на схеме ниже:
Здесь микросхема 555 генерирует прямоугольную волну для переключения светодиода между включением и выключением. Потенциометр здесь предназначен для регулировки частоты мигания.
Мы подадим этот прямоугольный сигнал на чип двоичного счетчика. Двоичный счетчик считает тактовые импульсы, и количество подсчитанных импульсов выдается счетчиком через контакты Q0-Q13. Мы подключим эти выходные контакты счетчика к колонкам LED CUBE согласно принципиальной схеме. Таким образом, каждый раз, когда счетчик увеличивается, изменяется логика выходного порта, и вместе с этим изменяется шаблон CUBE.
Итак, вкратце, таймер 555 генерирует тактовые импульсы, счетчик считает тактовые импульсы и соответственно устанавливает на своих выходных контактах высокий уровень, и, наконец, шаблон LED CUBE изменяется в зависимости от выхода CD4020. Так работает пара 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020.
** Убедитесь, что главный сброс CD4020 заземлен. Если его оставить в покое, куб может не работать.