简单的LED闪光灯电路

一个简单的LED Flasher电路，使用波纹计数器顺序点亮LED或灯。

电子学生或业余爱好者总是喜欢为他们的家庭或学校制作各种电路，特别是那些闪烁几盏灯，市场上有许多电路和套件可以周期性地，随机地或顺序地闪烁任意数量的LED或灯，但是一个可用于生产简单LED闪光灯电路的通用IC被称为二进制波纹计数器。

纹波计数器正如我们在计数器教程中讨论的那样，基本上是可以用作分频器的触发器，将参考时钟输入除以设定的量。提供一个新的，更低的频率，我们可以将其作为我们简单的LED闪光灯设计的一部分。

这些类型的计数器本质上是异步的，因为并非所有的触发器都改变或“切换”在一起应用外部时钟脉冲。通常，切换发生在时钟脉冲的下降沿。

切换或“T型”触发器是所有计数器的基本构建块，异步计数器通常称为“纹波计数器” “因为输入时钟脉冲似乎通过计数器”波动“，因为一级的时钟输入是从前一级的输出产生的。结果是每个阶段按顺序改变时产生连锁效应，我们可以将其作为简单的LED闪光灯电路实现良好效果。

纹波计数器由多个2分频构成，T-类型触发器级联在一起形成单个N分频器，其中N等于计数器位计数。常用的二进制纹波计数器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）计数器。

然后将它们的输出计数（ Qn ）定义为计数器的“第N”级。因此，例如，输出Q6是2 6 = 64（ 1 / 64 的时钟频率），Q12是2 12 = 4096（ 1 / 4096 的时钟频率）等等。

正如我们所见，有许多二进制计数器可用可以周期性地，随机地或顺序地闪烁任意数量的灯，但是业余爱好者或学生可以用来制作用于各种不同照明显示器的简单LED闪光灯的一个非常通用的IC是 CMOS CD4040B 12位二进制计数器。

CD4040B是一个快速切换的12位二进制纹波计数器，配有12个完全解码的输出（共有12个独立的LED序列）。这12个输出在时钟脉冲的每个下降沿到达时顺序切换，产生二进制输出序列，如时序图所示。

4040的输出在逻辑“1”之间切换或每次计数都为“HIGH”和逻辑“0”或“LOW”，因此它可以产生移动序列，追踪或随机效果，使4040成为灯光项目的简单LED闪光灯或照明显示器。

由于4040是一个12位纹波计数器，十二个输出中的每一个都将以0到4096（2 12 ）的二进制序列切换为HIGH或LOW，这显示在以下时序图。

4040纹波计数器时序图

但在我们能够之前使用4040B纹波计数器作为我们简单LED闪光灯电路的一部分，我们需要产生一个定时信号。有许多不同的方式来产生定时或时钟信号，列表是无止境的。但是，使用最小元件产生方波定时信号的一种非常简单有效的方法是使用专用定时IC，例如NE555 Astable Timer。

定时周期 T ，取决于所选的输入时钟频率， T = 1 /ƒ。因此，例如，如果我们选择4040 12位（÷4096）计数器作为我们的简单LED闪光灯电路的一部分，我们希望我们在第12位的最长时间周期为4秒（2秒ON和2秒OFF）或者0.25Hz，那么我们在4040计数器的引脚10上的输入时钟频率需要大约1kHz，（0.25 x 4096），如图所示。

简单的LED闪光灯电路

通过将LED连接到不同的输出，它们将一次闪烁一个但速率彼此不同（每个输出的频率是前一个的一半）并且不会全部“开启”或全部“关闭”，使其成为我们简单的LED闪光灯电路的理想选择。

通过使用2分频分频器/计数器，多个LED连接到其输出，可以产生瞬间闪烁星形或闪烁灯效果或您选择的任何LED闪烁灯显示取决于您连接LED的纹波输出以及物理排列方式。

纹波计数器输出

计数器输出 Q1 至 Q12 能够“接收”或“输出”最大约15mA的负载电流，这足以直接驱动LED 。 4040计数器同时具有“吸收”（吸收）和“源”（电源）电流的能力意味着LED可以连接在计数器的输出端和电源之间以吸收负载电流或者在输出端和接地以提供负载电流。例如。

下沉和采购输出

在上面的第一个电路中，LED连接在正电源轨（+ Vcc）和输出之间，在这种情况下 Q8 。这意味着电流将“吸收”（吸收）或流入4040计数器输出端子，当输出为“低”时LED将“接通”。

上面的第二个电路显示LED连接在输出 Q8 和地（0v）之间。这意味着电流将“源”（电源）或流出4040计数器输出端子，当输出为“高电平”时，LED将为“ON”。

纹波计数器的能力接收和输出其输出负载电流意味着两个LED可以连接到一个输出端子，增加了我们可以在简单的LED闪光器电路中使用的LED的数量。但是，根据输出状态是“高”还是“低”，任何时候只有一个LED会“接通”。

左边的电路显示了一个例子。根据输出产生交替闪烁动作，两个LED将交替地“开”和“关”。如果需要，可以使用串联电阻将LED电流限制在15mA以下。

我们之前说过，通过输出引脚吸收或提供负载电流的最大输出电流约为15mA，此值为绰绰有余地驱动或切换LED或小灯等。但是，如果我们想要切换或控制更高功率的设备，如电机，电磁铁或继电器，而不是这个简单的LED闪光灯。然后我们需要使用晶体管以提供足够高的电流来驱动负载。

纹波计数器晶体管驱动器

如果负载电流很高，上面两个例子中的晶体管可以用功率MOSFET器件或达林顿晶体管代替。当使用电动负载（例如电动机，继电器或电磁铁）时，建议在负载端子上直接连接“续流二极管”，以吸收电感装置改变状态时产生的任何反电动势电压。

也可以在输出端添加更多的LED，但请记住，通常每个LED在1.2V时需要大约15到20mA才能完全发光，因此在将电路连接到电池或电源时请记住这一点。 4040 IC的一个优点是它可以自我限制其最大输入/输出电流，因此LED可以直接连接而无需任何限流电阻。

我们已经看到我们可以创建一个非常好的电流限制电阻。简单的LED闪光灯电路只需使用一些常用组件，NE555定时器创建定时时钟信号，CMOS 4040 12位异步纹波计数器与LED接口。如果需要，可以使用单个位T型触发器构建最简单的LED闪光灯电路，因为切换功能自然适合于执行计数操作。

多位波纹计数器可以级联一起产生您选择的较大位纹波分频器（或计数器），或者在特定二进制计数后解码复位。 4060B是一个14位二进制纹波计数器，它有自己的内置振荡器电路，因此只需添加一个定时电容和两个电阻，就可以构建一个非常简单的LED闪光灯电路，而无需额外的NE555定时电路。