簡單的LED閃光燈電路

一個簡單的LED Flasher電路，使用波紋計(jì)數(shù)器順序點(diǎn)亮LED或燈。

電子學(xué)生或業(yè)余愛好者總是喜歡為他們的家庭或?qū)W校制作各種電路，特別是那些閃爍幾盞燈，市場上有許多電路和套件可以周期性地，隨機(jī)地或順序地閃爍任意數(shù)量的LED或燈，但是一個可用于生產(chǎn)簡單LED閃光燈電路的通用IC被稱為二進(jìn)制波紋計(jì)數(shù)器。

紋波計(jì)數(shù)器正如我們在計(jì)數(shù)器教程中討論的那樣，基本上是可以用作分頻器的觸發(fā)器，將參考時鐘輸入除以設(shè)定的量。提供一個新的，更低的頻率，我們可以將其作為我們簡單的LED閃光燈設(shè)計(jì)的一部分。

這些類型的計(jì)數(shù)器本質(zhì)上是異步的，因?yàn)椴⒎撬械挠|發(fā)器都改變或“切換”在一起應(yīng)用外部時鐘脈沖。通常，切換發(fā)生在時鐘脈沖的下降沿。

切換或“T型”觸發(fā)器是所有計(jì)數(shù)器的基本構(gòu)建塊，異步計(jì)數(shù)器通常稱為“紋波計(jì)數(shù)器” “因?yàn)檩斎霑r鐘脈沖似乎通過計(jì)數(shù)器”波動“，因?yàn)橐患壍臅r鐘輸入是從前一級的輸出產(chǎn)生的。結(jié)果是每個階段按順序改變時產(chǎn)生連鎖效應(yīng)，我們可以將其作為簡單的LED閃光燈電路實(shí)現(xiàn)良好效果。

紋波計(jì)數(shù)器由多個2分頻構(gòu)成，T-類型觸發(fā)器級聯(lián)在一起形成單個N分頻器，其中N等于計(jì)數(shù)器位計(jì)數(shù)。常用的二進(jìn)制紋波計(jì)數(shù)器IC包括74LS93 4位（÷16），CMOS 4024 7位（÷128），CMOS 4040 12位（÷4096）或更大的CMOS 4060 14位（÷16,384）計(jì)數(shù)器。

然后將它們的輸出計(jì)數(shù)（ Qn ）定義為計(jì)數(shù)器的“第N”級。因此，例如，輸出Q6是2 6 = 64（ 1 / 64 的時鐘頻率），Q12是2 12 = 4096（ 1 / 4096 的時鐘頻率）等等。

正如我們所見，有許多二進(jìn)制計(jì)數(shù)器可用可以周期性地，隨機(jī)地或順序地閃爍任意數(shù)量的燈，但是業(yè)余愛好者或?qū)W生可以用來制作用于各種不同照明顯示器的簡單LED閃光燈的一個非常通用的IC是 CMOS CD4040B 12位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

CD4040B是一個快速切換的12位二進(jìn)制紋波計(jì)數(shù)器，配有12個完全解碼的輸出（共有12個獨(dú)立的LED序列）。這12個輸出在時鐘脈沖的每個下降沿到達(dá)時順序切換，產(chǎn)生二進(jìn)制輸出序列，如時序圖所示。

4040的輸出在邏輯“1”之間切換或每次計(jì)數(shù)都為“HIGH”和邏輯“0”或“LOW”，因此它可以產(chǎn)生移動序列，追蹤或隨機(jī)效果，使4040成為燈光項(xiàng)目的簡單LED閃光燈或照明顯示器。

由于4040是一個12位紋波計(jì)數(shù)器，十二個輸出中的每一個都將以0到4096（2 12 ）的二進(jìn)制序列切換為HIGH或LOW，這顯示在以下時序圖。

4040紋波計(jì)數(shù)器時序圖

但在我們能夠之前使用4040B紋波計(jì)數(shù)器作為我們簡單LED閃光燈電路的一部分，我們需要產(chǎn)生一個定時信號。有許多不同的方式來產(chǎn)生定時或時鐘信號，列表是無止境的。但是，使用最小元件產(chǎn)生方波定時信號的一種非常簡單有效的方法是使用專用定時IC，例如NE555 Astable Timer。

定時周期 T ，取決于所選的輸入時鐘頻率， T = 1 /?。因此，例如，如果我們選擇4040 12位（÷4096）計(jì)數(shù)器作為我們的簡單LED閃光燈電路的一部分，我們希望我們在第12位的最長時間周期為4秒（2秒ON和2秒OFF）或者0.25Hz，那么我們在4040計(jì)數(shù)器的引腳10上的輸入時鐘頻率需要大約1kHz，（0.25 x 4096），如圖所示。

簡單的LED閃光燈電路

通過將LED連接到不同的輸出，它們將一次閃爍一個但速率彼此不同（每個輸出的頻率是前一個的一半）并且不會全部“開啟”或全部“關(guān)閉”，使其成為我們簡單的LED閃光燈電路的理想選擇。

通過使用2分頻分頻器/計(jì)數(shù)器，多個LED連接到其輸出，可以產(chǎn)生瞬間閃爍星形或閃爍燈效果或您選擇的任何LED閃爍燈顯示取決于您連接LED的紋波輸出以及物理排列方式。

紋波計(jì)數(shù)器輸出

計(jì)數(shù)器輸出 Q1 至 Q12 能夠“接收”或“輸出”最大約15mA的負(fù)載電流，這足以直接驅(qū)動LED 。 4040計(jì)數(shù)器同時具有“吸收”（吸收）和“源”（電源）電流的能力意味著LED可以連接在計(jì)數(shù)器的輸出端和電源之間以吸收負(fù)載電流或者在輸出端和接地以提供負(fù)載電流。例如。

下沉和采購輸出

在上面的第一個電路中，LED連接在正電源軌（+ Vcc）和輸出之間，在這種情況下 Q8 。這意味著電流將“吸收”（吸收）或流入4040計(jì)數(shù)器輸出端子，當(dāng)輸出為“低”時LED將“接通”。

上面的第二個電路顯示LED連接在輸出 Q8 和地（0v）之間。這意味著電流將“源”（電源）或流出4040計(jì)數(shù)器輸出端子，當(dāng)輸出為“高電平”時，LED將為“ON”。

紋波計(jì)數(shù)器的能力接收和輸出其輸出負(fù)載電流意味著兩個LED可以連接到一個輸出端子，增加了我們可以在簡單的LED閃光器電路中使用的LED的數(shù)量。但是，根據(jù)輸出狀態(tài)是“高”還是“低”，任何時候只有一個LED會“接通”。

左邊的電路顯示了一個例子。根據(jù)輸出產(chǎn)生交替閃爍動作，兩個LED將交替地“開”和“關(guān)”。如果需要，可以使用串聯(lián)電阻將LED電流限制在15mA以下。

我們之前說過，通過輸出引腳吸收或提供負(fù)載電流的最大輸出電流約為15mA，此值為綽綽有余地驅(qū)動或切換LED或小燈等。但是，如果我們想要切換或控制更高功率的設(shè)備，如電機(jī)，電磁鐵或繼電器，而不是這個簡單的LED閃光燈。然后我們需要使用晶體管以提供足夠高的電流來驅(qū)動負(fù)載。

紋波計(jì)數(shù)器晶體管驅(qū)動器

如果負(fù)載電流很高，上面兩個例子中的晶體管可以用功率MOSFET器件或達(dá)林頓晶體管代替。當(dāng)使用電動負(fù)載（例如電動機(jī)，繼電器或電磁鐵）時，建議在負(fù)載端子上直接連接“續(xù)流二極管”，以吸收電感裝置改變狀態(tài)時產(chǎn)生的任何反電動勢電壓。

也可以在輸出端添加更多的LED，但請記住，通常每個LED在1.2V時需要大約15到20mA才能完全發(fā)光，因此在將電路連接到電池或電源時請記住這一點(diǎn)。 4040 IC的一個優(yōu)點(diǎn)是它可以自我限制其最大輸入/輸出電流，因此LED可以直接連接而無需任何限流電阻。

我們已經(jīng)看到我們可以創(chuàng)建一個非常好的電流限制電阻。簡單的LED閃光燈電路只需使用一些常用組件，NE555定時器創(chuàng)建定時時鐘信號，CMOS 4040 12位異步紋波計(jì)數(shù)器與LED接口。如果需要，可以使用單個位T型觸發(fā)器構(gòu)建最簡單的LED閃光燈電路，因?yàn)榍袚Q功能自然適合于執(zhí)行計(jì)數(shù)操作。

多位波紋計(jì)數(shù)器可以級聯(lián)一起產(chǎn)生您選擇的較大位紋波分頻器（或計(jì)數(shù)器），或者在特定二進(jìn)制計(jì)數(shù)后解碼復(fù)位。 4060B是一個14位二進(jìn)制紋波計(jì)數(shù)器，它有自己的內(nèi)置振蕩器電路，因此只需添加一個定時電容和兩個電阻，就可以構(gòu)建一個非常簡單的LED閃光燈電路，而無需額外的NE555定時電路。