|
這是一個基于數(shù)字電路的簡單作品，無需編程，無需電路設(shè)計，只需兩塊芯片即可。 此作品特別適合初學(xué)者制作，其本質(zhì)就是用數(shù)字芯片CD4017構(gòu)成的流水燈，顯示方式根據(jù)自己的喜好、創(chuàng)意就OK。動手制作這樣的禮物，送給ta絕對會是再好不過了。 首先，我們了解一下該作品的五臟六腑： 1.杜邦線（若干） 2.萬能板X2 3.電位器X2 4.470uF電容X1 5.二極管X4 6.變壓器X1 7.104電容（若干） 8.LM7809芯片X1 9.散熱片X1 10.各色LED燈(若 干) 11.100uF電容X1 12.2K電阻X1 13.680歐電阻（若干） 14.共陰 數(shù)碼管X4 15.NE555和 CD4017 （各一片） 16.芯片底座X2（有利于芯片的二次利用） 17.木板5塊加包裝紙2張（尺寸大小根據(jù)自己情況而定） 所需器件如下圖所示: 我把作品電路分為3個部分，這3個部分都是以我的實物為依據(jù)的，你當(dāng)然可以有更好的創(chuàng)意來改進(jìn)它。 一、 電源電路： 既然作品定位是禮物，所以電源一定要裝在里面。 CD4017工作電壓較高，加之彩燈使用環(huán)境是在室內(nèi)的，所以我們考慮使用交流電源。3~5瓦的小型變壓器即足夠，要求變壓器次級輸出7~8V，這樣經(jīng)整流濾波后可得到系統(tǒng)需要的9~10V直流電壓。 以下是該部分的原理圖及實物圖： 二、LOVE型生日彩燈： 1. 流水驅(qū)動電路： NE555和CD4017的作用。NE555組成振蕩電路，CD4017則是計數(shù)電路。 心形中間部分LED產(chǎn)生流動的效果,就是靠NE555和CD4017的組合.我在下面為初學(xué)者詳細(xì)講一下電路原理。 振蕩電路由一塊時基集成電路NE555和C2、C3、R1、R2等組成（其中C2為延時充電電容，C3為抗干擾隔離電容，R1、R2為延時充電電阻，而R2又為放電電阻）。 通電后，因電容C2兩端電壓不能突變，2腳的電壓為低電平，集成塊NE555的內(nèi)部觸發(fā)器被置位，3腳輸出高電平。 同時，由于電源經(jīng)電阻R1和R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高，當(dāng)電位上升到VCC的2/3時，集成塊NE555的內(nèi)部觸發(fā)器被復(fù)位，3腳的輸出電壓翻轉(zhuǎn)為低電平。 同時集成塊NE555內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，即7腳通過內(nèi)部的放電管和1腳相通，C2上儲存的電荷就通過R2、7腳放電，使6腳和2腳的電壓不斷下降，當(dāng)電位降低到VCC的1/3時，集成塊NE555的內(nèi)部觸發(fā)器被置位。 同時集成塊NE555內(nèi)部的放電管截止，7腳被懸空，電源又通過R1、R2向C2充電，使6腳和2腳的電壓不斷提高……如此，周而復(fù)始，形成振蕩。 輸出端的高電平維持時間取決于電容C2的充電時間常數(shù)，輸出端的低電平維持時間取決于電容C2的放電時間常數(shù)。由于R2≥R1，故可以認(rèn)為f放≈f充，目的是減小彩燈熄亮交替的時間間隔的差異。 如用作其他情況，課按需要調(diào)整R1、R2、C2的參數(shù)。綜上分析，3腳始終處于高電平和低電平的二進(jìn)制變化狀態(tài)，故此電路又稱為無穩(wěn)態(tài)電路。 譯碼電路由一塊CD4017集成塊組成。該集成塊有3個輸入端（2個時鐘輸入端CP的14腳和EN的13腳與復(fù)位端Cr的15腳）。有10個輸出端Q0～Q9（依次為3腳、2腳、4腳、7腳、10腳、1腳、5腳、6腳、9腳、11腳）。 還有一個進(jìn)位端CO，其功能是：當(dāng)復(fù)位端Cr加上高電平和正脈沖時，輸出端Q0為高電平，其余9個輸出端Q0～Q9均為低電平。時鐘輸出端CP對輸入時鐘脈沖的上升沿計數(shù)，EN則對時鐘脈沖的下降沿計數(shù)。Q0～Q9這10個輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時鐘個數(shù)相對應(yīng)。 如從0開始計數(shù)，則輸入到第1個時鐘脈沖時，Q1就變成高電平，輸入第2個時鐘脈沖時，Q2變成高電平……直到輸入第10個時鐘脈沖，Q0變?yōu)楦唠娖健?br /> 同時，進(jìn)位端C0就輸出一個進(jìn)位脈沖，作為下一級計數(shù)的時鐘信號。Cr為復(fù)位端，也為清零端。當(dāng)Cr輸入高電平時，電路復(fù)位，即輸出端Q0為高電平，Q1～Q9為低電平。 如此反復(fù)，只要集成塊NE555的3腳送來的二進(jìn)制信號不消失，CD4017將二進(jìn)制信號轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制信號的計碼工作就會反復(fù)進(jìn)行下去。 綜上可知：調(diào)節(jié)可變電阻R2便可改變振蕩電路的頻率，反映在CD4017輸出端則是流動的速率。 2. 布局及工作原理 關(guān)于這個LOVE型彩燈部分我畫了一個直觀的圖，心形有30顆LED組成，但是CD4017只有10組輸出，所以我把心形的頂部5顆LED和底部5顆LED獨立開來，其他還有20顆LED則兩兩并聯(lián)后由CD4017驅(qū)動，形成流水燈效果，Q0~Q9直接接到CD4017的對應(yīng)端（兩只高亮LED并聯(lián)后工作電流在20mA以下，完全不必接三極管擴流驅(qū)動）。 頂部和底部獨立出來的2路LED，電路完全相同，它們是將5顆LED串聯(lián)后直接接在電源上，有朋友會問：那不是這兩路LED都靜止在那兒了？ 正因為如此，所以我把LED1和LED30換成了多色自閃的LED（這也是高亮LED中的一種，市售價格會高一些，我記得當(dāng)時買的是一塊錢一顆）。這樣處理之后，這兩顆LED總是在閃，發(fā)出七彩光，同時因為它們在閃的過程中自身壓降總在忽高忽低的交替變化，使得分別所處的這兩條LED通路上的其他4顆LED的分壓也發(fā)生變化，導(dǎo)致支路中的其他4顆LED會呈現(xiàn)亮度高低起伏的效果，恰到好處地陪襯了兩顆閃爍的LED。 注意在上圖中，除LED1和LED30以外的LED顏色按個人喜好編排，但一定要保證左右對稱，不然會很丑。 三、數(shù)碼管顯示LOVE： 作品做出來后，發(fā)現(xiàn)心形彩燈的中間很空，看上去挺別扭，于是想到用數(shù)碼管顯示LOVE，當(dāng)時不知道怎么樣驅(qū)動數(shù)碼管，所以直接將數(shù)碼管焊死了，即需要哪些筆畫亮就將其通電，當(dāng)然這是最傻瓜的方法，但是對于初學(xué)者來說可能是達(dá)到預(yù)期效果的最好方法。該電路使用共陰數(shù)碼管 。 注： 硬件制作要點，我稍作一些解釋 1、作為禮品，外觀至關(guān)重要。不管作品是否采用我的這種結(jié)構(gòu)，制作時一定要考慮到方不方便制作、固定外殼。 2、電路中的可調(diào)電阻R2，不要使用微調(diào)的，要用帶手柄的（比如音量電位器那種），制作好之后不論是你自己調(diào)試還是禮品的主人，都可以調(diào)節(jié)LED流動速度。 以下是成品及效果圖： |
