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无线电电子与电气工程百科全书 CMOS 芯片上闪烁的 LED 指示灯。 无线电电子电气工程百科全书
摘要。 操作模式指示器最广泛地应用于电子设备中，例如，作为入侵者警报系统的一部分，或者在单独的设计中，也可以模拟其存在。 这种指示器可用于电子玩具中以产生美学效果或用作控制专用车辆中的闪烁信标的控制器。 作为发光元件，建议使用超亮LED，由于KR1554和KR1564系列CMOS微电路的高负载能力，可以直接连接到其输出，无需关键晶体管。
经营原则。 作为 LED 指示器的基本电路解决方案，采用了 KR1554 系列标准逻辑的两个和三个 CMOS 微电路的最简单设计，分别在[1]和[2]中考虑。 该器件的第一个版本（图 1）使每个 LED 产生两次闪烁，占空比为 25。 这意味着LED闪烁时间为闪烁周期的XNUMX%，主观上对应于LED最清晰的闪烁。 此外，当设备采用电池供电时，这种占空比可使低功率电池的寿命延长一倍。 我们将考虑设备的操作，假设在初始时间计数器DD2.1和DD2.2处于“零”状态。 在元件DD1.1、DD1.2上制作矩形脉冲发生器，其重复率约为10Hz。 当将元件DD1.2切换到相反状态时，根据该方案，左侧电容器C1的极板的电压被添加到先前的值并且几乎达到电源电压值的两倍。 对于DD1.1元件的输入保护二极管来说，这种工作模式是不可接受的，因此，在器件中引入了电阻R1，将电流脉冲限制在1mA的水平，这已经是一个相当可接受的值。 该电阻器可防止保护二极管发生故障，从而显着提高设备在长期运行期间的可靠性。 DD2.1 计数器由计数脉冲的负变化触发，并且当达到“第三”状态时，它在输出“1”和“2”（分别为引脚 11 和 10）处生成逻辑单元的电平。 ），当馈送到元件 DD1.3 的输入时，会导致其输出出现“零”电平。 该逻辑电平输入到元件 DD1.4，并反转最后一个，导致 HL2 LED 点亮。
发生这种情况的原因是，如上所述，计数器 DD2.2 处于初始“零”状态，并且逻辑“1.4”电平在元件 DD2 的输出处形成（参见时序图2.1）。 计数器 DD2 向“第四”状态的转变导致 HL2.1 LED 熄灭，而向“第七”状态的转变则导致其重新点亮。 此外，下一个计数脉冲的负下降，计数器DD4转入“第八”状态，其“第三”位（引脚2.2）输出的负下降导致状态增加计数器 DD1.3 加一。 现在，当逻辑“1”电平出现在元件DDXNUMX的输出端时，红色LED HLXNUMX点亮。 因此，每个 LED 会连续闪烁两次。 通过微调电阻R2可以改变闪光频率，通过选择电阻R3可以改变振荡器频率范围的上限。 如果每个 LED 需要的不是两次而是四次闪烁，则需要从计数器的第四位（引脚 2.2）而不是第三位（引脚 8）的输出向输入 DD9 应用计数脉冲DD2.1。
三 LED 指示器的电路图如图 4 所示。该器件使每个 LED 产生三次连续闪烁，占空比也为 2.1。 与器件的第一个版本不同，当达到“第十二”状态时，DD1.4 计数器由来自 DD12 元件输出的短正脉冲复位。 如果未执行调零，但将复位输入“R”（引脚 2.1）连接到“公共”线，则每个 LED 不会闪烁 2.2 次，而是闪烁 1 次。 来自高位数字 DD3 输出的计数脉冲被馈送到输入 DDXNUMX，后者生成代码组合以选择三个闪烁 LED HLXNUMX ... HLXNUMX 之一。 由于来自计数器 DD2.1 最低有效位（引脚 11 和 10）输出的控制信号与计数器 DD3 的反向“许可”输入“V (&)”的组合，实现了等于 4 的占空比。解码器 DD5（引脚 6 和 1）。 根据操作逻辑，其直接“启用”输入（“V”，引脚 3）连接到电源轨。 在这种情况下，根据时序图，仅当解码器 DD3（引脚 4 和 5）的输入“V (&)”与两个逻辑零电平匹配时，三个 LED HL5 ... HLXNUMX 之一才会点亮。在图中XNUMX.
在计数器 DD2.2 的输入处从输出 DD2.1 接收到的每个计数脉冲都会导致其状态加一。 当达到“第三”状态时，由于链VD1、VD2、R4，计数器DD2.2被重置，然后，设备的循环被完全重复。 应当注意的是，所指示的链（VD1、VD2、R4）是串联连接的两个元件DD1.3、DD1.4的全功能等效物，即执行信号的逻辑“乘法”功能。
三 LED 指示器的改进版本如图 7 所示。 2.2. 此处，计数器 DD3 未重置，因此它以具有全套状态的循环模式运行，这允许您在 DD4.1 解码器的四个输出处生成负脉冲。 LED 的数量仍然是三个，但它们不是直接连接到解码器的输出，而是通过元件 DD4.3 ... DD8 连接。 逻辑零电平出现在它们的输出处，因此，根据图 XNUMX 中的时序图，当相同逻辑电平的指定元素到达任何输入时，相应的 LED 会亮起。 XNUMX. 当计数器DD2.2达到“第三”状态（在输出“1”和“2”——逻辑单元的电平）时，相同的电平出现在解码器DD3的输出“12”（引脚3）处，但前提是其分辨率“V(&)”（引脚 4 和 5）的输入端两个逻辑“1”电平一致。 因此，在三个LED HL3...HL4.4中的每一个连续闪烁三次之后，所有LED同时点亮三次。 元件 DDXNUMX（图中未显示）的输入连接到电源总线。
由于使用了一个微电路，该微电路在一个封装中包含四个具有反向控制输入的相同 RS 触发器，因此可以显着改变器件操作的算法（图 10）。 这意味着RS触发器到相应状态的转变根据到达相应输入“R”或“S”的逻辑“3”电平而发生。 同时，在应用逻辑零的有效电平之前，必须将逻辑单元的电平预先固定在指定的输入上。 这种操作模式是使用解码器DDXNUMX提供的，其有效输出逻辑电平仅为“零”。 在初始时刻，计数器DD2.1和DD2.2处于“零”状态，因此，在元件DD1.3的输出处形成逻辑单元电平，该逻辑单元电平禁止状态的解码计数器DD2.2的输出逻辑电平被馈送到DD1解码器的地址输入“2”和“3”。 因此，逻辑单元的级别在其所有输出处形成，这对应于设备的初始状态。 由于在上一个周期结束时，DD1.4 元件的输出端产生了一个短负脉冲，因此所有 RS 触发器都设置为“单”状态，因此所有 LED 均关闭。 当计数器 DD2.1 从“零”状态转到“第一”状态时，来自元件 DD1.3 输出的逻辑零电平允许对 DD3 的状态进行解码，并在其输出“0”（引脚15) 出现逻辑“零”电平。 该电平将第一个（图中上部）RS 触发器（DD4 芯片的一部分）翻转至零状态，同时转到 HL1 LED 的阳极。 但此时 LED 尚未点燃，因为其端子处的电位差为零。 当计数器DD2.1达到第四状态时，DD3状态的解码将再次被禁止，并且在其输出“0”（引脚15）处将形成逻辑单元电平。 由于第一个“1Q”输出（引脚4），根据该方案，RS触发器DD4形成“零”电平，这将导致HL1 LED点亮。 根据图 11 中的时序图，随后将进行三次闪烁，占空比等于 0，与之前的情况一样。在这种情况下，DD15 解码器的输出“3”（引脚 1）处出现负脉冲精确地导致 HL2.2 LED 熄灭，因此，在计数器 DD0 从零转换到第一个状态期间，在解码器 DD15 的指示输出“3”（引脚 1）处，固定（静态）逻辑电平单元形成，并且 HLXNUMX LED 保持亮起。 来自发生器输出的每个后续计数脉冲都会导致计数器 DD2.1 以及之后的 DD2.2 的状态增加。 在这种情况下，LED HL2 ... HL4 发生三次连续闪烁，随后它们固定在开启状态。 当计数器 DD2.2 达到“第四”状态时，在其输出“4”（引脚 9）处生成一个短正脉冲，该脉冲由元件 DD1.4 反转，导致安装所有 RS-flip-将 DD4 触发为“单一”状态并且 LED 熄灭。 此外，设备的操作循环被完全重复。
四 LED 指示灯的改进版本如图 13 所示。 2.1、在其组成中引入了最简单的定时器，由元件DD2.2、DD4.1组装的矩形脉冲发生器和计数器DD4.2、DD1组成。 定时器显着扩展了 LED 指示器的功能，并允许您选择设备操作周期的几乎任何持续时间，从 HLXNUMX LED 的单次闪烁开始，到整个工作结束后所有 LED 发光的一定时间延迟结束。周期已经过去了。
器件工作逻辑与图11所示时序图完全一致。 与图6相同，不同的是DD4.2芯片的RS触发器的置位信号是由另外引入的定时器的计数器DD3产生的。 与前一个不同的是，在该设备的改进版本中，两个独立的矩形脉冲发生器运行，其频率是独立设置的。 这允许您单独更改 LED 闪烁频率（使用 R6）和整个操作周期的持续时间（使用 RXNUMX）。
建筑和细节。 所有器件均采用 1,5 毫米厚的双面箔玻璃纤维制成的印刷电路板制成。 PCB尺寸：第一个选项（图3）：35x50 mm； 第二个选项：（图 6）：40x70 毫米； 第三种选择：（图 9）：40x70 毫米； 第四个选项：（图12）：40x75毫米； 第五种选择：（图 14）：50x90 毫米。
装置采用MLT-0,125型固定电阻、卧式设计的微调器SP3-38b、K10-17型无极性电容器、K50-35型氧化电容器或进口电容器。 KR1554 系列的 CMOS 微电路具有高负载能力（高达 24 mA），使您可以将 LED 直接连接到其输出，而无需切换晶体管。 如果没有超亮LED，也可以使用标准亮度LED，但此时只能使用KR1554系列IC，其输出电流可达24mA。 在矩形脉冲发生器电路中，也可以使用包含四个施密特触发器的KR1564TL3（74HC00N）来代替KR1564LA3（74HC132N）。 此选项最适合电池供电的设备，可通过在切换逻辑元件时显着减少通过电流来提高其效率。 由于KR1564和KR1554系列CMOS微电路的高负载能力，可以将CMOS（KR1564、KR1554、KR1594）和TTLSH（KR1533、K555）甚至TTL（K155）系列芯片组合在一台设备中。 仅K561和KR1561系列的微电路不适用于负载能力不超过1mA的设备，即使对于CD40xxBN系列的设备也是如此。 例如，KR1LA1564 类型的全功能 TTLSH 类似物可以代替 DD3 (KR1533LA3)。 由于TTLS系列微电路的输入电流远高于CMOS微电路的相应值，因此需要安装阻值为2 kOhm的微调电阻（R1），并替换常数（R1和R3） ）与跳线。 在这种情况下，无极性电容器C1被替换为高达100μF的氧化物电容，以维持发生器的时间常数。 当使用总电压为 3 V 的低功率元件为设备供电时，必须排除集成稳定器和保护二极管，并且必须选择发光工作电压尽可能低的 LED。 在现场使用KR1564TL3（74HC132N）芯片发生器时，电池寿命足以连续运行几个月。 由可维修部件组装而成且没有错误的设备无需调整，开机后即可立即工作。 文学。
作者：Odinets A.L.
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