心形流水灯制作教程

杨桂花 2018-03-14 36443

电子制作

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描述

所需器件如下图所示：

1.杜邦线（若干）

2.万能板X2

3.电位器X2

4.470uF电容X1

5.二极管X4

6.变压器X1

7.104电容（若干）

8.LM7809芯片X1

9.散热片X1

10.各色LED灯（若干）

11.100uF电容X1

12.2K电阻X1

13.680欧电阻（若干）

14.共阴数码管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块加包装纸2张（尺寸大小根据自己情况而定）

我把作品电路分为3个部分，这3个部分都是以我的实物为依据的，你当然可以有更好的创意来改进它。

一、电源电路：

既然作品定位是礼物，所以电源一定要装在里面。

CD4017工作电压较高，加之彩灯使用环境是在室内的，所以我们考虑使用交流电源。3~5瓦的小型变压器即足够，要求变压器次级输出7~8V，这样经整流滤波后可得到系统需要的9~10V直流电压。

以下是该部分的原理图及实物图：

心形流水灯

二、LOVE型生日彩灯：

1.流水驱动电路：

NE555和CD4017的作用。NE555组成振荡电路，CD4017则是计数电路。

心形中间部分LED产生流动的效果，就是靠NE555和CD4017的组合。我在下面为初学者详细讲一下电路原理。

振荡电路由一块时基集成电路NE555和C2、C3、R1、R2等组成（其中C2为延时充电电容，C3为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电电阻，而R2又为放电电阻）。

通电后，因电容C2两端电压不能突变，2脚的电压为低电平，集成块NE555的内部触发器被置位，3脚输出高电平。

同时，由于电源经电阻R1和R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高，当电位上升到VCC的2/3时，集成块NE555的内部触发器被复位，3脚的输出电压翻转为低电平。

同时集成块NE555内部的放电管导通，即7脚通过内部的放电管和1脚相通，C2上储存的电荷就通过R2、7脚放电，使6脚和2脚的电压不断下降，当电位降低到VCC的1/3时，集成块NE555的内部触发器被置位。

同时集成块NE555内部的放电管截止，7脚被悬空，电源又通过R1、R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高……如此，周而复始，形成振荡。

输出端的高电平维持时间取决于电容C2的充电时间常数，输出端的低电平维持时间取决于电容C2的放电时间常数。由于R2≥R1，故可以认为f放≈f充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。

如用作其他情况，课按需要调整R1、R2、C2的参数。综上分析，3脚始终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳态电路。

译码电路由一块CD4017集成块组成。该集成块有3个输入端（2个时钟输入端CP的14脚和EN的13脚与复位端Cr的15脚）。有10个输出端Q0～Q9（依次为3脚、2脚、4脚、7脚、10脚、1脚、5脚、6脚、9脚、11脚）。

还有一个进位端CO，其功能是：当复位端Cr加上高电平和正脉冲时，输出端Q0为高电平，其余9个输出端Q0～Q9均为低电平。时钟输出端CP对输入时钟脉冲的上升沿计数，EN则对时钟脉冲的下降沿计数。Q0～Q9这10个输出端的输出状态分别与输入的时钟个数相对应。

如从0开始计数，则输入到第1个时钟脉冲时，Q1就变成高电平，输入第2个时钟脉冲时，Q2变成高电平……直到输入第10个时钟脉冲，Q0变为高电平。

同时，进位端C0就输出一个进位脉冲，作为下一级计数的时钟信号。Cr为复位端，也为清零端。当Cr输入高电平时，电路复位，即输出端Q0为高电平，Q1～Q9为低电平。

如此反复，只要集成块NE555的3脚送来的二进制信号不消失，CD4017将二进制信号转换为十进制信号的计码工作就会反复进行下去。

综上可知：调节可变电阻R2便可改变振荡电路的频率，反映在CD4017输出端则是流动的速率。

2.布局及工作原理

关于这个LOVE型彩灯部分我画了一个直观的图，心形有30颗LED组成，但是CD4017只有10组输出，所以我把心形的顶部5颗LED和底部5颗LED独立开来，其他还有20颗LED则两两并联后由CD4017驱动，形成流水灯效果，Q0~Q9直接接到CD4017的对应端（两只高亮LED并联后工作电流在20mA以下，完全不必接三极管扩流驱动）。

心形流水灯

顶部和底部独立出来的2路LED，电路完全相同，它们是将5颗LED串联后直接接在电源上，有朋友会问：那不是这两路LED都静止在那儿了？

正因为如此，所以我把LED1和LED30换成了多色自闪的LED（这也是高亮LED中的一种，市售价格会高一些，我记得当时买的是一块钱一颗）。这样处理之后，这两颗LED总是在闪，发出七彩光，同时因为它们在闪的过程中自身压降总在忽高忽低的交替变化，使得分别所处的这两条LED通路上的其他4颗LED的分压也发生变化，导致支路中的其他4颗LED会呈现亮度高低起伏的效果，恰到好处地陪衬了两颗闪烁的LED。

注意在上图中，除LED1和LED30以外的LED颜色按个人喜好编排，但一定要保证左右对称，不然会很丑。

三、数码管显示LOVE：

作品做出来后，发现心形彩灯的中间很空，看上去挺别扭，于是想到用数码管显示LOVE，当时不知道怎么样驱动数码管，所以直接将数码管焊死了，即需要哪些笔画亮就将其通电，当然这是最傻瓜的方法，但是对于初学者来说可能是达到预期效果的最好方法。该电路使用共阴数码管。

心形流水灯

注：

硬件制作要点，我稍作一些解释

1、作为礼品，外观至关重要。不管作品是否采用我的这种结构，制作时一定要考虑到方不方便制作、固定外壳。

2、电路中的可调电阻R2，不要使用微调的，要用带手柄的（比如音量电位器那种），制作好之后不论是你自己调试还是礼品的主人，都可以调节LED流动速度。

以下是成品效果图：

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