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零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta

發(fā)布時間:2016-03-29 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】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:
 
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
 
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:
 
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
 
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?/div>
 
同時,進位端C0就輸出一個進位脈沖,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腳送來的二進制信號不消失,CD4017將二進制信號轉(zhuǎn)換為十進制信號的計碼工作就會反復(fù)進行下去。
 
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)。
 
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
 
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。
 
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
 
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)者來說可能是達到預(yù)期效果的最好方法。該電路使用共陰數(shù)碼管 。
 
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
零基礎(chǔ)小白也可以做的愛心彩燈,送給心愛的Ta
 
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:
 
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