電路設(shè)計(jì)：閃爍頻率為2Hz的閃光電路方案

如何設(shè)計(jì)一個(gè)閃爍頻率為2Hz的閃光電路？

閃爍頻率為2HZ，則閃爍周期為T(mén)=1/f=0.5s，即500ms，也就說(shuō)要求LED燈500ms閃爍一次，即平均1s閃爍兩次?？蓪?shí)現(xiàn)的方式有很多，下面列舉幾種常用的例子供大家參考。

一、使用處理器（CPU）實(shí)現(xiàn)

若有處理器（單片機(jī)、DSP、ARM、CPLD、FPGA等）的情況下，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很簡(jiǎn)單，使用處理器其中的一個(gè)I/O口作為輸出驅(qū)動(dòng)三極管，控制LED亮滅交替變化。通過(guò)簡(jiǎn)單的編程使I/O口250ms輸出高電平，250ms輸出低電平，即可實(shí)現(xiàn)周期為500ms，頻率為2HZ的閃爍。

I/O口的輸出波形如下：實(shí)際就是使I/O口輸出頻率為2HZ的方波。

下圖使用NPN三極管驅(qū)動(dòng)LED燈亮滅，當(dāng)高電平時(shí)，LED亮；當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)，LED滅。三極管的驅(qū)動(dòng)電路原理如下：

二、使用555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)

555定時(shí)器的功能很強(qiáng)大，可以輸出任意占空比、頻率約300KHZ以?xún)?nèi)的PWM波，如下圖555定時(shí)器方波發(fā)生器原理，其輸出波形的周期計(jì)算公式為：TH=ln2*R1*C1，TL=ln2*R2*C1，其中l(wèi)n2≈0.7，如下圖取值R1=R2=768KΩ，C1=470μF，計(jì)算得TH≈250ms，TL≈250ms，所以該方波周期為T(mén)=TH+TL=500ms，頻率為1/T=2HZ。

555定時(shí)器輸出端的驅(qū)動(dòng)能力約200mA左右，因此只接一個(gè)LED燈時(shí)可以不用三極管等器件作為驅(qū)動(dòng)，可直接555定時(shí)器的輸出腳（4腳）。

上圖為占空比為50%的方波發(fā)生器原理，使用二極管D1和D2改變電容C1充放電的順序，從而實(shí)現(xiàn)電容C1充電時(shí)只經(jīng)過(guò)R1，放電時(shí)經(jīng)過(guò)R2。若去掉這兩個(gè)二極管，其充放電的周期公式為：TH=ln2*(R1+R2)*C1，TL=ln2*R2*C1。

三、使用兩個(gè)三極管搭建LED閃爍電路（多諧振蕩器）

如下圖是非常經(jīng)典的LED交替閃爍電路，該電路是使用兩個(gè)NPN三極管及電容充放電的原理實(shí)現(xiàn)LED1和LED2交替閃爍，若只需1個(gè)或1組LED時(shí)，可將LED2使用電阻代替即可。此電路屬于多諧振蕩電路，兩個(gè)三極管一個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)截止，通過(guò)容阻耦合使兩個(gè)管子交替導(dǎo)通與截止，從而產(chǎn)生自激振蕩。

其原理是：上電瞬間，由于電路兩邊的參數(shù)會(huì)有微小差異，兩個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)間肯定有先后，促使其中一個(gè)管子導(dǎo)通而另一個(gè)截止，形成一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。假設(shè)Q1導(dǎo)通，Q2截止，則此時(shí)Q1的集電極（即電容C1左端）的電壓為0，Q1基極的電壓約為0.7V，此時(shí)，電容C1通過(guò)電阻R2進(jìn)行充電，且電容C2也通過(guò)電阻R4進(jìn)行充電，（假設(shè)VCC電壓為5V）則電容C2充滿(mǎn)后電容兩端電壓為4.3V（左端0.7V，右端5V），因?yàn)镽4的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)比R2小，因此電容C2的充電速度要比C1快得多。當(dāng)C1右端的電壓達(dá)0.7V時(shí)，Q2導(dǎo)通。此時(shí)，電容C2的右端電壓直接被拉地（即電壓為0），但是電容兩端的電壓不能突變，則該電容左端電壓瞬間變?yōu)?4.3V（原電容C2兩端的電壓為4.3V），Q1立刻截止，形成另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。此時(shí)電容C2開(kāi)始通過(guò)R3放電，放完后又開(kāi)始反向充電，當(dāng)電容C2左端電壓達(dá)0.7V時(shí)，Q1又導(dǎo)通。同理Q1導(dǎo)通使電容C1左端電壓變?yōu)?V，反饋到電容右端電壓變?yōu)?4.3V，Q2截止，又進(jìn)入下一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，如此反復(fù)。

其多諧振蕩器的震蕩周期為T(mén)=0.7（R2C1+R3C2），由于R2和R3、C1和C2的值相同，因此T=1.4*R2*C1，通過(guò)改變電容C1、C2和電阻R2、R3的值可改變閃爍頻率。對(duì)于新手來(lái)說(shuō)這個(gè)電路比較難理解，大家可以慢慢體會(huì)。

總結(jié)：上文提供了三種比較常用的LED閃爍方案，第一種使用處理器實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但是前提原系統(tǒng)當(dāng)中已有處理器可直接使用，否則只是為了LED閃爍單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)處理器劃不來(lái)，成本太高；第二種方案使用555定時(shí)器制作，也是很常用的方法，一個(gè)555芯片加一些電容電阻即可實(shí)現(xiàn)，原理簡(jiǎn)單，成本也較低；第三種是非常經(jīng)典的多諧振蕩電路，只要兩個(gè)三極管加幾個(gè)電容電阻即可實(shí)現(xiàn)，成本低。

審核編輯：湯梓紅