描述

描述

該項目使用 555 和 CD4017 隨機點亮六個 LED 中的一個。

細節

Hexo 是對 hexa- 的一種玩法，前綴為“有六個”，是一種電路，它使用 555 和 CD4017 隨機點亮六個 LED 中的一個，類似于骰子。通過使用電容器和晶體管，電路將切換六個 LED，依次閃爍，然后慢慢降低頻率，直到只剩下一個。

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動機

Hexo 是一個旨在幫助我了解電路設計、原型制作、原理圖捕獲、仿真、PCB 布局、PCB 制造、訂購和組裝的步驟的項目。這是我的第一個模擬 PCB 項目，靈感來自Contextual Electronics 的 Getting to Blinky 5.0 。我很高興我的第一個項目使用了 555，這是一種無處不在的業余愛好電子產品，但我希望電路做的不僅僅是眨眼。

階段

電路設計。對于這個項目，電路設計來自555 Timer Circuits的輪盤和骰子電路。

原型制作。最終的電路板使用 SMD 組件，但原型設計是使用面包板和 THT 組件完成的。（理論上）

原理圖捕獲。對于原理圖捕獲，我喜歡使用KiCAD 的 EESchema。

模擬與分析。瞬態仿真是使用LTspice和各種庫完成的，特別是該項目中鏈接的 Linear 的 CD4000 庫。因為我沒有示波器，所以仿真可以幫助我了解電路的行為和需求。為了更直觀的模擬，我也使用了Falstad 。對于靜態分析，筆、紙和谷歌是我的朋友。

PCB布局。PCB 布局是使用KiCAD 的 PCBNew設計的，用于組件和走線布置。

生產。對于PCB制造，我第一次使用PCBWay （推薦鏈接）。

訂購。零件訂購是通過Digikey 完成的。（專業提示：請務必在您的訂單中添加客戶參考號！）

集會。最后，使用Pinecil烙鐵手工完成 SMD 組件的組裝。

電路如何工作

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當 SW1 閉合時，C1 快速充電到 VCC（我認為 C1 和 VCC 之間可能需要一個限流電阻，盡管可能 SW1 提供了這個）。C1 充電后，電流開始從 VCC 流過 R3 和 Q1 的發射極。由于 Q1 基極電壓相對于發射極電壓（Q1 基極-發射極電壓）為負，因此晶體管正向激活，電流流過集電極。（這是一個 PNP）。

讓我們繼續，就好像 SW1 仍然關閉一樣。現在電流流過 Q1，555 開始振蕩，就好像它處于非穩態模式一樣。將 C2 分別充放電到 2/3 和 1/3 VCC 并將引腳 3（輸出）設置為高電平和低電平。

引腳 2（觸發）和 6（閾值）連接在一起，這樣當 C2 放電且電壓達到 1/3 VCC 時，555 可以繼續“重新觸發”自身。在典型的非穩定配置中，一個電阻器放置在引腳 7（放電）和連接在一起的引腳 6（閾值）和 2（觸發）之間。這具有通過改變 C2 的充電速度來調整占空比的效果。在這個電路中，占空比是通過改變 C2 的充電速度來控制的，而通過 Q1 的電流穩定減小。

現在 555 正在振蕩，引腳 3（輸出）向 4017 引腳 14（時鐘）發送方波時鐘脈沖。4017 是一個十進制定時器，在時鐘脈沖的每個上升沿，它將連續將其 10 個輸出引腳中的每一個設置為高電平。一次只有一個引腳為高電平，另一個為低電平。在這個電路的情況下，我們只對使用 10 個輸出中的 6 個感興趣，所以我們將第 5 個引腳（第 7 個引腳設置為高電平）連接到復位，這將導致 4017 設置它的第一個輸出（ Q0) 高。

所有這些輸出都用于驅動 LED，其陰極在接地之前連接到公共限流電阻器。只要時鐘脈沖繼續驅動引腳 14（時鐘），這些 LED 將繼續連續打開和關閉。

現在讓我們繼續，就像 SW1 在關閉后打開一樣。一旦 SW1 開路，C1 開始放電，電流繼續通過 Q1 流經 VCC 和 GND。然而，當 C1 放電時，Q1 基極-發射極電壓開始上升，即基極電壓開始變得比發射極電壓的負值更小。當這種情況發生時，流過 Q1 的電流越來越少，C2 的充電時間越來越長，因此來自 555 引腳 3（輸出）的時鐘脈沖開始變慢（時鐘脈沖之間的時間正在增加）。這會降低 4017 循環通過 LED 的速度。

最終，Q1 的基極-發射極電壓達到截止閾值 (~-0.6v)，電流停止流過 Q1。然而，C1 繼續通過 R3 放電。此時，無論 4017 最后設置為高電平的哪個 LED，都將保持亮起。