Vi har tidligere bygget 3x3x3 LED Cube ved hjælp af Arduino og Raspberry Pi. 3x3x3 LED Cube er generelt bygget ved hjælp af en mikrokontroller, men i denne session skal vi lave en 3 * 3 * 3 LED CUBE uden nogen mikrocontroller. Her bruger vi 555 timer IC og CD4020 binær tælleropsætning til at styre LED Cube.
Normalt til styring af en LED CUBE bruger vi mikrocontroller og programmering til at få forskellige mønstre. Men for begyndere er det en kompleks proces, så her bruger vi kombinationen af 555 Timer og CD4020 IC, som er bedst egnet til begyndere. Selvom vi med dette kredsløb kun kan få et mønster, men dette er den bedste måde at blive fortrolig med LED-kuber og deres arbejde på. Lær mere om 555 Timer IC ved at tjekke flere 555 baserede kredsløb her.
Der er mange typer terninger, der kan designes. Den enkleste er 3x3x3 LED-terning. Denne 3 * 3 * 3 LED-KUBE består af 27 lysdioder (lysdioder), disse lysdioder er arrangeret i rækker og søjler, der danner en terning. På samme måde kan vi lave LED-terninger med 4 * 4 * 4, 5 * 5 * 5 og højere nr. af lysdioder. For 4 * 4 * 4 LED-terninger tredobles arbejdet næsten, fordi du skal arbejde for 64 lysdioder. For hvert højere tal fordobles eller tredobles arbejdet næsten. Men hver terning fungerer mere eller mindre på samme måde.
3x3x3 LED CUBE by 555 timer er enklest, fordi der er nogle fordele ved dette design som,
- Til denne terning behøver du ikke bekymre dig om strømforbrug eller spredning.
- Lav efterspørgsel efter strømforsyning.
- Vi har ikke brug for nogen skifteelektronik som transistorer til denne terning.
- Vi har brug for mindre logiske terminaler, så vi har ikke brug for skiftregistre eller noget lignende.
- Ingen programmering nødvendig.
- Intet behov for komplekse kredsløb
- Grundlæggende kredsløbskendskab er nok til at designe dette projekt.
Nødvendige komponenter:
- 1KΩ modstande (10 stk.)
- 27 lysdioder
- 555 IC-timer
- CD4020 Binær tæller IC
- 10K Pot
- 10uF kondensator
- 5v strømforsyning
- Loddeværktøjer til bygning af LED Cube
Kredsløb og arbejdsforklaring:
Her har vi brugt den samme LED-terning, som vi tidligere har brugt med Raspberry Pi, og opbygningen af denne LED-terning er forklaret tidligere i det projekt. Tjek nedenstående to projekter for korrekt opbygning af LED-terningen ved lodning af de 27 LED'er i særlig rækkefølge:
- DIY 3X3X3 LED Cube med Arduino
- 3X3X3 LED Cube med Raspberry Pi og Python Program
Når alt er gjort, har du en terning som denne,
Den Circuit Diagram over 3x3x3 LED terning ved hjælp 555 timer er vist i nedenstående figur.
Som vist på billedet har vi i alt 12 ben fra CUBE. Over hvilke 9 ben er almindelige positive og 3 ben er almindelige negative terminaler. Husk, at hver søjle repræsenterer en positiv terminal, og hvert lag (række) repræsenterer en negativ terminal.
Da vi kun styrer LED CUBE ved CD4020-tælleren, vil der ikke være behov for styring ved negative terminaler. Så vi har jordforbundet alle tre almindelige negativer som vist i kredsløbsdiagrammet. Med dette har vi 9 positive terminaler fra 9 kolonner med LED-terning.
Nu til dette kredsløb er vi først nødt til at designe en Square Wave Generator eller Astable Multivibrator ved hjælp af NE555 timer IC som vist i nedenstående kredsløb:
Her genererer 555-chip firkantet bølge, hvor LED'en skifter mellem ON og OFF. Potentiometeret her er at justere frekvensen for at blinke.
Vi tilfører denne firkantbølgeoutput til den binære tællerchip. Binær tæller tæller urimpulser, og antallet af tællede impulser gives af tælleren gennem Q0-Q13 ben. Vi forbinder disse tællerudgangsstifter til LED CUBE-søjlerne i henhold til kredsløbsdiagram. Så hver gang optælling øger, ændres outputportens logik, og med dette ændres LED CUBE-mønster.
Så i nøddeskal genererer 555 timer urimpulser, tæller tæller urimpulser og gør dens outputstifter høje i overensstemmelse hermed, og til sidst ændres LED CUBE-mønster afhængigt af output fra CD4020. Sådan fungerer 3 * 3 * 3 LED CUBE by 555 timer-CD4020 modpar.
** Sørg for, at Master Reset på CD4020 er jordforbundet. Hvis den er alene, fungerer terningen muligvis ikke.