心形流水燈制作教程

所需器件如下圖所示：

1.杜邦線（若干）

2.萬(wàn)能板X(qián)2

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）

我把作品電路分為3個(gè)部分，這3個(gè)部分都是以我的實(shí)物為依據(jù)的，你當(dāng)然可以有更好的創(chuàng)意來(lái)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(jí)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(shí)物圖：

二、LOVE型生日彩燈：

1.流水驅(qū)動(dòng)電路：

NE555和CD4017的作用。NE555組成振蕩電路，CD4017則是計(jì)數(shù)電路。

心形中間部分LED產(chǎn)生流動(dòng)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(shí)基集成電路NE555和C2、C3、R1、R2等組成（其中C2為延時(shí)充電電容，C3為抗干擾隔離電容，R1、R2為延時(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)集成塊NE555內(nèi)部的放電管導(dǎo)通，即7腳通過(guò)內(nèi)部的放電管和1腳相通，C2上儲(chǔ)存的電荷就通過(guò)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(shí)，集成塊NE555的內(nèi)部觸發(fā)器被置位。

同時(shí)集成塊NE555內(nèi)部的放電管截止，7腳被懸空，電源又通過(guò)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(shí)間取決于電容C2的充電時(shí)間常數(shù)，輸出端的低電平維持時(shí)間取決于電容C2的放電時(shí)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(shí)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(chēng)為無(wú)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(gè)輸入端（2個(gè)時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)，輸出端Q0為高電平，其余9個(gè)輸出端Q0～Q9均為低電平。時(shí)鐘輸出端CP對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖的上升沿計(jì)數(shù)，EN則對(duì)時(shí)鐘脈沖的下降沿計(jì)數(shù)。Q0～Q9這10個(gè)輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時(shí)鐘個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)。

如從0開(kāi)始計(jì)數(shù)，則輸入到第1個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q1就變成高電平，輸入第2個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，Q2變成高電平……直到輸入第10個(gè)時(shí)鐘脈沖，Q0變?yōu)楦唠娖健?/p>

同時(shí)，進(jìn)位端C0就輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖，作為下一級(jí)計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)。Cr為復(fù)位端，也為清零端。當(dāng)Cr輸入高電平時(shí)，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(lái)的二進(jìn)制信號(hào)不消失，CD4017將二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制信號(hào)的計(jì)碼工作就會(huì)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(dòng)的速率。

2.布局及工作原理

關(guān)于這個(gè)LOVE型彩燈部分我畫(huà)了一個(gè)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(dú)立開(kāi)來(lái)，其他還有20顆LED則兩兩并聯(lián)后由CD4017驅(qū)動(dòng)，形成流水燈效果，Q0~Q9直接接到CD4017的對(duì)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(kuò)流驅(qū)動(dòng)）。

頂部和底部獨(dú)立出來(lái)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(huì)問(wèn)：那不是這兩路LED都靜止在那兒了？

正因?yàn)槿绱?，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(jià)格會(huì)高一些，我記得當(dāng)時(shí)買(mǎi)的是一塊錢(qián)一顆）。這樣處理之后，這兩顆LED總是在閃，發(fā)出七彩光，同時(shí)因?yàn)樗鼈冊(cè)陂W的過(guò)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(huì)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(gè)人喜好編排，但一定要保證左右對(duì)稱(chēng)，不然會(huì)很丑。

三、數(shù)碼管顯示LOVE：

作品做出來(lái)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(shí)不知道怎么樣驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，所以直接將數(shù)碼管焊死了，即需要哪些筆畫(huà)亮就將其通電，當(dāng)然這是最傻瓜的方法，但是對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)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(diǎn)，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(shí)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(dòng)速度。

以下是成品效果圖：