LOVE型彩燈電路設(shè)計及制作

這是早期學(xué)習(xí)數(shù)字電路的時候的作品，很多愛好者向我詢問有沒有資料，于是靠著自己的回憶將資料整理出來分享給大家。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GF絕對會是一個大驚喜。

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。

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。

流水驅(qū)動電路：

在視頻中大家看得到心形中間的部分LED產(chǎn)生流動的效果，靠的是NE555和CD4017的組合。通俗點說NE555組成振蕩電路，CD4017則是計數(shù)電路。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Ｍ瑫r，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。

LOVE型彩燈電路：

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(kuò)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（見視頻）。

注意在下圖中，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。

數(shù)碼管顯示LOVE電路：

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．

硬件制作要點：

其實大家看過我的實物圖就可以有很好的體會，我現(xiàn)在稍作一些解釋：

1、我的實物是通過兩塊方形萬用板垂直拼接，我利用了剪斷的LED引腳，將他們依次焊在豎直的那塊板上，形成一排插針，然后插入平放的底板中再焊接，實現(xiàn)機(jī)械連接的同時又實現(xiàn)了電氣連接。在實物圖中可很清楚地看到。

2、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。

3、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。

實物圖片。

生日彩燈祝福盒子的制作方法

LOVE生日彩燈祝福盒子的制作方法

生日彩燈祝福盒子的制作方法及線路圖完成效果.