基于555定時器的3X3X3 LED立方體

寫這篇文章是為了描述一個簡單的LED立方體電路的設(shè)計和工作。大多數(shù)的LED立方體電路是用微控制器設(shè)計的。然而，為了擁有一個沒有任何編程困難的電路，我們決定采用一個簡單的想法，即只用一個定時器和計數(shù)器安排來驅(qū)動立方體。在這里，我們把總共27個LED排列成立方體，這樣就有9組三合一的LED。除了LED之外，我們所需要的是一個555定時器IC和兩個4017計數(shù)器IC。4017集成電路是一個CMOS十年期計數(shù)器集成電路，帶有內(nèi)置的計數(shù)器解碼器電路。使用4017集成電路的原因是它能夠直接驅(qū)動LED，而不需要任何BCD解碼器。

3X3X3 LED立方體電路原理：

這個電路是基于使用時鐘脈沖驅(qū)動LED的原理。它的想法是使立方體的光芒從一組三極管到立方體的每個面逐漸過渡到整個立方體本身。這是通過使用兩個計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，第一個計數(shù)器在前9個脈沖中起作用，每個脈沖中的三組LED都會發(fā)光。第二個計數(shù)器在第10個脈沖時開始工作，立方體的每個面開始發(fā)光。時鐘脈沖是用一個555定時器以星形模式安排的。

3X3X3 LED立方體電路圖：

3X3X3 LED立方體電路設(shè)計：

設(shè)計的第一部分涉及到將555定時器設(shè)計成一個星型的多晶體振蕩器。在這里，我們假設(shè)我們所需的時間周期為1秒左右。由于輸出信號的頻率由f = 1.44/ (Ra+Rb) C和C的值假設(shè)為100uF左右，我們計算出兩個電阻的值為10K左右。

設(shè)計的第二部分是設(shè)計計數(shù)器單元。由于這里我們只使用一個計數(shù)器，除以10的輸出引腳沒有被連接。

在級聯(lián)操作中，除以10的輸出引腳或執(zhí)行引腳被連接到另一個計數(shù)器的時鐘引腳或執(zhí)行引腳。主復(fù)位引腳和時鐘使能引腳都連接到地。

第三部分也是最重要的部分是設(shè)計LED立方體電路。我們通過將9組串聯(lián)的三聯(lián)體LED以立方體的方式排列來實(shí)現(xiàn)，對于每個三聯(lián)體，每個LED的陰極與另一個的陽極相連，每個三聯(lián)體的LED與另一個并聯(lián)，使上層LED的陰極相互連接，從而形成一個3乘3乘3的LED立方體排列。所有LED的陽極都與地電位連接在一起。

3X3X3 LED立方體電路的工作原理

一旦開關(guān)S1被買到關(guān)閉位置，電路就開始工作。555定時器IC產(chǎn)生所需的時鐘脈沖，用于觸發(fā)計數(shù)器。

這是通過555定時器的星形操作來實(shí)現(xiàn)的，用來產(chǎn)生所需間隔的高和低時鐘脈沖。IC的輸出脈沖被送入兩個平行排列的計數(shù)器IC，以便同時給出時鐘信號。在這里，兩個計數(shù)器是以級聯(lián)的方式排列的。IC 4017由一個5級約翰遜計數(shù)器和顯示解碼器電路組成。 每當(dāng)輸入的時鐘脈沖是一個高邏輯信號時，它的輸出就會產(chǎn)生一個高邏輯信號。換句話說，每收到一個正的時鐘脈沖，相應(yīng)的輸出引腳上的計數(shù)器輸出就會變成高電平。在復(fù)位引腳和時鐘使能引腳接地之前，計數(shù)器IC將一直工作。 由于每個輸出引腳都與每個串聯(lián)排列的LED相連接，每當(dāng)一個輸出引腳處于邏輯高電平時，相應(yīng)的串聯(lián)LED就會發(fā)亮。

例如，對于第一個時鐘脈沖，當(dāng)計數(shù)器IC的3號引腳為高電平時，連接的三組LED開始發(fā)光。在前9個脈沖中，每個三組LED都會發(fā)光。

因此，這個電路顯示了LED立方體的壯觀景象，在每個時鐘脈沖中，每個三組LED都會發(fā)光，由于時鐘脈沖的時間周期很短，立方體似乎會閃爍。

3X3X3 LED立方體電路的應(yīng)用：

該電路可用于家庭的裝飾目的。

這個電路可以通過進(jìn)一步的修改來使LED立方體整體發(fā)光。

它可以在家庭照明系統(tǒng)中使用。

3X3X3 LED立方體電路的局限性：

該電路很復(fù)雜，需要復(fù)雜的連接。

使用數(shù)字計數(shù)器IC會因數(shù)字IC的傳播延遲而導(dǎo)致時間延遲。

這是一個理論上的電路，可能需要修改。

使用CMOS器件會造成靜電問題，不能用手操作。

這個電路沒有規(guī)定同時打開所有的LED。