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LED流动灯电路

本文中，我们将看到不同的LED流动灯电路，这些电路也被称为LED骑士灯电路。这些电路可以用于汽车、摩托车、自行车等，因为它们会给观众带来一种引人注目的视觉效果。

我们设计了4种不同的LED流动灯电路，使用非常简单的元件。在第一个电路中，我们通过基于晶体管的无稳态多谐振荡器实现了闪烁的LED。

第二个电路基于IC CD4017，我们实现了追逐的LED。在这种电路中，LED以一种顺序的方式依次点亮。第三个电路也使用CD4017实现，在这个电路中，LED将以不同的模式发光，即双向流动的LED。

在最后一个电路中，LED最初在一个方向上移动，然后反向移动。这意味着，其模式与钟摆相同，来回移动。

这个电路可以用于汽车的装饰，或者在紧急情况下，当你的汽车抛锚并且你需要帮助时，它也会很有用。

接下来，我们将看到每个电路的详细信息，包括电路图、所需元件和工作原理。

1. 简单LED流动灯电路（闪烁的LED）​

在本项目中，我们设计了一个简单的闪烁LED电路。我们使用了两组LED（每边3个），它们将交替点亮，从而产生明亮的闪烁效果。

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1.1 电路图​

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1.2 所需元件​

  • 2 x 2N2222A（NPN晶体管）
  • 2 x 22µF – 50V电容器（极性电容）
  • 2 x 46 KΩ电阻（1/4瓦）
  • 6 x 8mm高亮白色LED
  • 12V电源
  • 连接线
  • 面包板

1.3 项目工作原理​

从电路图中可以看出，该项目基于简单的无稳态或自由运行多谐振荡器。当电路接通时，一个晶体管将处于导通状态（饱和），而另一个将处于截止状态。

假设Q1导通，Q2截止，电容C2将通过串联的LED充电。由于LED连接在电流路径中，它们将亮起。

在此期间，晶体管Q2由于电容C1的放电（因为负极连接到Q2的基极）而处于截止状态。经过时间常数(C1R1)后，电容C1完全放电并开始通过R1充电。

充电方向相反。随着电容的充电，它会积累足够的电压（0.7V）来导通晶体管Q2。此时，电容C2开始通过Q2放电。

由于连接到晶体管Q1基极的电容C2的极板变为负极，晶体管Q1被关闭，这组LED也熄灭。

现在，电容C1开始从相应的串联LED（通过Q2的基极）充电。由于这组LED连接在电流路径中，它们将被点亮。

现在电容C2放电，完全放电后，它将开始通过R2充电。随着电容C2中电荷的积累，当电压达到0.7V时，它将导通晶体管Q1。从这一点开始，过程将重复进行。

2. 使用CD4017和555的LED追逐电路​

LED骑士灯系列中的第二个项目是一个使用CD4017十进制计数器和555定时器IC的LED追逐电路。我们将看到电路图、使用的元件和该项目的工作原理。

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2.1 电路图​

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2.2 所需元件​

  • 1 x CD4017十进制计数器IC
  • 1 x 555定时器IC
  • 1 x 18 KΩ电阻（1/4瓦）
  • 1 x 2.2 KΩ电阻（1/4瓦）
  • 1 x 100 KΩ电位器
  • 1 x 1 µF – 50V电容器（极性电容）
  • 1 x 0.1 nF陶瓷圆盘电容器（100 pF代码101）
  • 10 x 8mm高亮白色LED
  • 连接线
  • 5V电源
  • 面包板

2.3 项目工作原理​

在本项目中，我们设计了一个简单的LED追逐电路，其中的LED依次点亮，给我们一种一个LED追逐另一个LED的效果。我们现在来看该项目的工作原理。

首先，我们在电路图中注意到电路分为两部分：555定时器部分和带有LED的CD4017十进制计数器IC部分。在这个项目中，555定时器IC被配置为无稳态多谐振荡器。

在这种模式下，它产生一个脉冲，其频率由元件R1（2.2 KΩ）、R2（18 KΩ）、VR1（100 KΩ）和C1（1µF）决定。通过调节100 KΩ电位器可以控制脉冲的频率。

这个脉冲被输入到CD4017十进制计数器IC的时钟输入端。通过了解CD4017的工作原理，对于其时钟输入端接收到的每一个时钟脉冲，计数增加1，因此每个输出端将在每个相应的时钟脉冲下变为高电平。

由于它是一个十进制计数器，我们将得到一个10的计数，由于我们将高亮白色LED连接到了输出端，每个LED将在相应的引脚变为高电平时点亮。

在10个时钟脉冲后，计数将被重置并重新开始。如果LED以圆形方式放置，我们将得到追逐LED的效果。

3. 使用11个LED、CD4017和555定时器IC的双向流动LED​

这是另一个流动LED电路，但与之前的流动LED电路不同的是，在之前的电路中，它被设计为单向流动LED电路，而在这个电路中，LED将双向流动。

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3.1 电路图​

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3.2 所需元件​

  • 1 x CD4017十进制计数器IC
  • 1 x 555定时器IC
  • 1 x 18 KΩ电阻（1/4瓦）
  • 1 x 2.2 KΩ电阻（1/4瓦）
  • 1 x 470 Ω电阻（1/4瓦）
  • 1 x 100 KΩ电位器
  • 1 x 1 µF – 50V电容器（极性电容）
  • 1 x 0.1 nF陶瓷圆盘电容器（100 pF代码101）
  • 8 x 1N4007 PN结二极管
  • 11 x 8mm高亮白色LED
  • 连接线
  • 12V电源
  • 面包板

3.3 项目工作原理​

双向流动LED项目的工作原理与LED追逐电路相似，只是LED的排列方式不同。我们现在来看该项目的工作原理。

555定时器部分（操作与上述电路中解释的相同）产生脉冲信号，该信号被输入到CD4017计数器的时钟输入端。连接到CD4017的Q0的LED6将首先亮起。

连接到CD4017的Q1的LED5和LED7将接着亮起。连接方式如电路图所示，这个过程一直持续到Q5，它连接到LED1和LED11。到这一步为止，单向点亮LED的过程已经完成。

为了实现LED的双向点亮，Q6连接到LED2和LED10，Q7连接到LED3和LED9，依此类推。

最终效果将是双向流动的LED，序列如下：LED6（Q0）、LED5 – LED7（Q1）、LED4 – LED8（Q2）、LED3 – LED9（Q3）、LED2 – LED10（Q4）、LED1 – LED11（Q5）为单向，接着是LED2 – LED10（Q6）、LED3 – LED9（Q7）、LED4 – LED8（Q8）、LED5 – LED7（Q9）。

4. LED骑士灯电路图​

4.1 电路图​

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4.2 电路所需元件​

  • IC
    • NE555 – 1
    • CD4017 – 2
  • 电阻
    • R1 (1K) – 1
    • R2 (100K) – 1
    • R3 (10K) – 1
    • VR1 (100K) – 1
  • 电容
    • C2, C1 (.1uf) – 2
  • 二极管
    • D1-D9 (1N4148) – 9
  • 晶体管
    • Transistor (BC547) – 1
  • LED
    • LED1-LED9 – 9

4.3 说明​

为了熟悉电路的工作布局，了解每个引脚的功能非常重要。IC CD4017有16个引脚，其中3个是输入引脚，10个用于输出，一个用于接地，一个用于电源，还有一个用于进位输出。以下是IC CD4017的引脚图。

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4.3.1 输入引脚​

  • 复位引脚（引脚15）：通过此引脚将计数器重置为零。假设你希望计数器从第三个引脚开始计数，那么你需要将第四个输出连接到15引脚。因此，每经过第三个输出后，计数将自动从零开始。
  • 时钟引脚（引脚14）：每当IC的引脚14变为高电平时，就会提供输出。例如，对于时钟引脚的第一个脉冲，引脚3将提供输出，对于下一个时钟脉冲，引脚2将提供输出，依此类推。经过10个时钟脉冲后，它将再次从Q0输出开始。
  • 时钟禁止引脚（引脚13）：此引脚用于将计数器的状态从开切换到关，反之亦然。如果希望关闭计数器，引脚13应达到高电平。如果它处于高电平，则不会关注时钟脉冲，无论你按下开关多少次，计数都不会向前推进。在我们的电路中，引脚13接地。

4.3.2 输出引脚（引脚Q0 – Q9）​

这些引脚以顺序方式提供输出。例如，引脚3将在第一个脉冲时提供输出，依此类推。

4.3.3 接地引脚（引脚8）和电源引脚（引脚16）​

IC的引脚8提供接地，而引脚16提供电源，以确保IC的正常工作。

4.3.4 进位输出引脚（引脚12）​

通过此引脚，可以将一个或多个IC CD4017连接起来。假设你希望连接另一个CD4017，则将引脚12连接到其后代的输入时钟。主CD4017的进位引脚连接到第二个时钟输入，类似地，第二个进位引脚连接到第三个时钟输入，依此类推。你可以在电路图中看到这一点。

4.4 电路设计​

本电路基于两个IC：NE555和CD4017，以及一些其他元件。在该电路中，IC 555定时器被用作无稳态振荡器。

IC CD4017被用作CMOS计数器/驱动器。每次接收到时钟脉冲时，它都会通过时钟输入获取时钟脉冲，并使所有10个输出依次打开。这是一个众所周知的IC，它在许多其他项目中也非常有用，例如追逐灯、矩阵骰子等。

在本电路中，IC NE555被用作无稳态模式，用于为电路产生时钟脉冲。它用于向IC1的引脚3（输出引脚）提供振荡波。

通过VR1可以改变振荡的速度。555定时器的振荡频率可以通过以下公式计算：

f=1.44R1+2×(VR1)×C1f = \frac{1.44}{R1 + 2 \times (VR1) \times C1}

在本电路中，计数将从0开始，直到16，因为我们使用了两个十进制计数器。电路中的IC2负责从0到9的计数，而通过二极管，IC3将完成其余的计数。

当555定时器获得电源时，IC1的引脚3输出被发送到CD4017的引脚14（十进制计数器），这反过来为IC2的工作提供时钟脉冲。CD4017在接收到时钟输入后，从零开始计数（因为它有内置计数器）。

并且在引脚14变为高电平后，它依次将信号传递给每个引脚。例如，在初始阶段，输出Q0将在引脚3接收，并且LED1将闪烁，LED2将在引脚4亮起，依此类推。

当计数器到达引脚11，即第九个输出时，它将产生一个临时的高电平，该电平连接到引脚13（时钟禁止）。如果引脚处于高电平，时钟脉冲将被忽略，IC2的计数将停止。

作为回报，IC3的引脚15变为低电平，因为之前的晶体管BC547处于高状态。由于这个低信号，IC3的引脚15在短时间内重置为低状态，IC3的输出从Q0（引脚3）开始计数，并依次向前推进。

当它到达Q8，即引脚9时，它再次连接到IC3的引脚13，无论输入信号如何，IC3的计数都将停止。如果引脚13处于高电平，引脚14将忽略时钟脉冲，这意味着IC3停止计数。

这将再次发送到IC2的复位引脚15，并且IC2现在开始计数，IC3的计数被禁用。

这也意味着，当IC2的输出计数完成时，IC3停止计数，反之亦然，IC2在IC3计数时停止。因此，IC3的输出信号以相反的方向传输到IC2。