以前、ArduinoとRaspberryPiを使用して3x3x3LEDキューブを構築しました。3x3x3 LED Cubeは通常、いくつかのマイクロコントローラーを使用して構築されますが、このセッションでは、マイクロコントローラーなしで3 * 3 * 3 LEDCUBEを作成します。ここでは、555タイマーICとCD4020バイナリカウンターのセットアップを使用して、LEDキューブを制御します。
通常、LED CUBEを制御するために、マイクロコントローラーとプログラミングを使用してさまざまなパターンを取得します。しかし、初心者にとっては複雑なプロセスなので、ここでは初心者に最適な555タイマーとCD4020ICの組み合わせを使用しています。この回路では1つのパターンしか取得できませんが、これはLEDキューブとその動作に慣れるための最良の方法です。 555ベースの回路をもっとチェックして555タイマーICの詳細をここで学んでください。
設計できるキューブには多くの種類があります。最も単純なものは 3x3x3LEDキューブです。この3 * 3 * 3 LED CUBEは27個のLED（発光ダイオード）で構成されており、これらのLEDは列と列に配置されて立方体を形成しています。同様に、4 * 4 * 4、5 * 5 * 5以上のLEDキューブを作成できます。LEDの。4 * 4 * 4 LEDキューブの場合、64個のLEDで作業を行う必要があるため、作業はほぼ3倍になります。数値が大きくなるごとに、作業はほぼ2倍または3倍になります。しかし、すべてのキューブは多かれ少なかれ同じように機能します。
3x3x3 LED CUBE by 555タイマーは、この設計には次のようないくつかの利点があるため、最も簡単です。
- このキューブでは、消費電力や消費電力について心配する必要はありません。
- 低電力供給需要。
- このキューブには、トランジスタのようなスイッチング電子機器は必要ありません。
- より少ない論理端子が必要なので、シフトレジスタなどは必要ありません。
- プログラミングは必要ありません。
- 複雑な回路は必要ありません
- このプロジェクトを設計するには、基本的な回路知識で十分です。
必要なコンポーネント：
- 1KΩ抵抗（10個）
- 27個のLED
- 555タイマーIC
- CD4020バイナリカウンタIC
- 10Kポット
- 10uFコンデンサ
- 5v電源
- LEDキューブを構築するためのはんだ付けツール
回路と動作の説明：
ここでは、以前にRaspberry Piで使用したものと同じLEDキューブを使用しました。このLEDキューブの構築については、そのプロジェクトの前半で説明しています。27個のLEDを特定の順序ではんだ付けして、LEDキューブを適切に構築するには、以下の2つのプロジェクトを確認してください。
- Arduinoを搭載したDIY3X3X3 LEDキューブ
- RaspberryPiとPythonプログラムを備えた3X3X3LEDキューブ
すべてが完了すると、このような立方体ができます。
555タイマーを使用した3x3x3LEDキューブの回路図を次の図に示します。
写真のように、CUBEからは合計12本のピンがあります。その上に9本のピンは共通正であり、3本のピンは共通の負の端子です。各列は正の端子を表し、各レイヤー（行）は負の端子を表すことに注意してください。
LED CUBEはCD4020カウンタでのみ制御しているため、マイナス端子での制御は不要です。そのため、回路図に示すように、3つの一般的なネガをすべて接地しました。これにより、9列のLEDキューブから9つの正の端子ができます。
この回路では、最初に、以下の回路に示すように、NE555タイマーICを使用して方形波ジェネレーターまたは非安定マルチバイブレーターを設計する必要があります。
ここで555チップは、LEDがオンとオフを切り替えるための方形波を生成します。ここでのポテンショメータは、点滅の頻度を調整するためのものです。
この方形波出力をバイナリカウンタチップに供給します。バイナリカウンタはクロックパルスをカウントし、カウントされるパルス数はQ0〜Q13ピンを介してカウンタによって与えられます。回路図に従って、これらのカウンタ出力ピンをLEDCUBEカラムに接続します。したがって、カウントが増えるたびに、出力ポートのロジックが変更され、このLEDCUBEパターンが変更されます。
つまり、555タイマーはクロックパルスを生成し、カウンターはクロックパルスをカウントし、それに応じて出力ピンをHighにし、最後にCD4020の出力に応じてLEDCUBEパターンが変化します。これが、3 * 3 * 3 LED CUBE by555タイマー-CD4020カウンターペアの仕組みです。
** CD4020のマスターリセットが接地されていることを確認してください。そのままにしておくと、キューブが機能しない可能性があります。