循环流水灯

概述

灯光的闪烁和流动可以用于各种各样的装饰，电子门标，广告装饰等等…流动的灯光总是特别吸引人们的眼球。在夜晚，城市街头，一旦广告牌上的灯光流动起来，那它马上变得生动起来。流水彩灯是大家比较感兴趣的话题，我今天说的这一个，电路还是蛮简单的，它就利用大学所学到的数电知识制成，只要了解几种集成电路便可轻松明白它的原理。做好的彩灯可以放在客厅，卧室等地方，你会感到温馨；或是歌舞厅等地方以增加氛围。

彩灯电路由2个集成块组成：一个是NE555，产生二进制变化、且频率可调的方波；另一个是CD4017，将二进制转换为十进制的数字译码器，按十进位的原则循环。该电路可以使10的倍数个光源按十进制的法则依次交替工作。下面是构成电路的几个部分及其原理。

电源电路

电源电路为普通直流9V电源，最好带有稳压电路，我就不再给大家复述了。

振荡电路

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。

图1 振荡电路与译码电路

译码电路

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。

光源电路

光源电路主要由高亮度发光二极管和限流电阻构成，如图：

图2 光源电路

上面这个图是一个经过简化的最基本的光源电路，在我下面那个作品中，CD4017的10个输出端Q0～Q9分别驱动并联的多个发光二极管，分别控制这10路灯光，因为高亮度发光二极管具有低功耗的特点，所以十几只并联起来用CD4017还是能够承受的。如果光源功率实在太大，你们可以试试每一路灯光用一只可控硅控制。至于光源怎么排列，那就看大家自己怎么设计了。注意每组光源并联多个发光二极管后，R3-R12的取值和功率都要所改变，那就要看具体情况了，可以通过计算与实验得出。

下面是我制成后的效果图，当然其中同时亮的发光二极管全部是并联的。发挥你的想象力，可以使光源流动得更加漂亮。

以下是DIY实物图，前面板外观（点击以下图片均可放大）：

电路板：

面板显示部分：

电源及控制部分：

电源变压器：