Куб 4x4x4 LED с использованием AT89C2051 | Полный проект электроники

Этот куб LED размером 4x4x4 LED для использования в научных лабораториях очень легко собрать. Его светодиоды светятся по-разному, создавая завораживающие световые эффекты.

LED Схема куба и работа

Рис. 1 показан авторский прототип куба 4x4x4 LED. Полная схема показана на рис. 2. Она построена на основе микроконтроллера AT89C2051 (IC2), декодера 4-16 74HC154 (IC3), четырех транзисторов BC547 (от T1 до T4) и нескольких других компонентов. Секция питания построена на основе понижающего трансформатора (X1), двух выпрямительных диодов 1N4007 (D1 и D2) и стабилизатора 5 В 7805 (IC1).

В кубе используется 64 зеленых светодиода, образующих структуру 4 ряда × 16 столбцов. Все светодиоды подключены к декодеру 74HC154 и микроконтроллеру AT89C2051. AT89C2051 — это 20-контактный контроллер семейства MCS-51, имеющий только два порта ввода/вывода.

Для управления отдельными светодиодами для различных шаблонов отображения 4 ряда управляются транзисторами BC547 (от T1 до T4). Выводы порта P1.0–P1.3 управляют транзисторами строк T4–T1 соответственно, а выводы P1.4–P1.7 управляют декодером IC3 с помощью программного обеспечения.

Сначала с помощью батарейки таблеточного типа или мультиметра в диодном режиме проверьте правильность работы каждого LED. Это может показаться утомительным, но в конечном итоге это защитит ваш проект!
Конструкция куба. Постройте слои LED от самого верхнего слоя (первого слоя) вниз к базовому слою (четвертому слою) на PCB. Возьмите шаблон, желательно картонный с отверстиями, как показано на рис. 3(а). Расстояние между отверстиями составляет около 25,4 мм. Картон помогает удерживать светодиоды во время пайки.

Вставьте 16 светодиодов в отверстия и согните отрицательные (катодные/более короткие) выводы на 90° наружу с помощью острогубцев. Припаяйте отрицательные выводы всех светодиодов первого слоя. Затем припаяйте положительные выводы всех светодиодов первого слоя к положительным выводам светодиодов второго слоя, как показано на рис. 3(b). Таким же образом соедините последующие слои. Припаяйте положительные выводы всех светодиодов четвертого слоя к плате PCB.

Окончательная структура куба LED размером 4x4x4 показана на рис. 4.

Программное обеспечение

Схема управляется с помощью программного обеспечения, загруженного во внутреннюю память AT89C2051 объемом 2 КБ. В программе реализованы все необходимые функции. Он написан на встроенном языке программирования C и скомпилирован с использованием Keil µvision 4 IDE.

Код содержит пять циклов (этап 1, этап 2, этап 3, этап 4 и этап 5) для демонстрационных целей, чтобы показать, как можно управлять кубом LED размером 4x4x4. Вы можете включить еще множество циклов для создания потрясающих световых эффектов и узоров.

Шестнадцатеричный код, сгенерированный компилятором, программируется в микроконтроллер. В лаборатории EFY для программирования микросхемы использовался программатор ProgISP.

Создание и тестирование

Односторонний PCB для куба LED 4x4x4 с использованием AT89C2051 показан на рис. 5, а расположение его компонентов — на рис. 6.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

После сборки схемы на PCB подключите CON2 к светодиодам строк и CON3 к светодиодам столбцов с помощью внешних проводов. Тестирование относительно простое и удобное для пользователя. При подключении к схеме источника питания переменного тока 230 В куб LED автоматически начинает светиться световыми эффектами.

Чувствуете интерес? Ознакомьтесь с другими проектами в области электроники.