几种常用的LED闪烁电路

2万 · 2022-9-23 14:36

如何设计一个闪烁频率为2Hz的闪光电路？

闪烁频率为2HZ，则闪烁周期为T=1/f=0.5s，即500ms，也就说要求LED灯500ms闪烁一次，即平均1s闪烁两次。可实现的方式有很多，下面列举几种常用的例子供大家参考。

一、使用处理器（CPU）实现

若有处理器（单片机、DSP、ARM、CPLD、FPGA等）的情况下，实现起来很简单，使用处理器其中的一个I/O口作为输出驱动三极管，控制LED亮灭交替变化。通过简单的编程使I/O口250ms输出高电平，250ms输出低电平，即可实现周期为500ms，频率为2HZ的闪烁。

I/O口的输出波形如下：实际就是使I/O口输出频率为2HZ的方波。

下图使用NPN三极管驱动LED灯亮灭，当高电平时，LED亮；当低电平时，LED灭。三极管的驱动电路原理如下：

2万 · 2022-9-23 14:37

二、使用555定时器实现

555定时器的功能很强大，可以输出任意占空比、频率约300KHZ以内的PWM波，如下图555定时器方波发生器原理，其输出波形的周期计算公式为：TH=ln2*R1*C1，TL=ln2*R2*C1，其中ln2≈0.7，如下图取值R1=R2=768KΩ，C1=470μF，计算得TH≈250ms，TL≈250ms，所以该方波周期为T=TH+TL=500ms，频率为1/T=2HZ。

555定时器输出端的驱动能力约200mA左右，因此只接一个LED灯时可以不用三极管等器件作为驱动，可直接555定时器的输出脚（4脚）。

上图为占空比为50%的方波发生器原理，使用二极管D1和D2改变电容C1充放电的顺序，从而实现电容C1充电时只经过R1，放电时经过R2。若去掉这两个二极管，其充放电的周期公式为：TH=ln2*(R1+R2)*C1，TL=ln2*R2*C1。

2万 · 2022-9-23 14:38

三、使用两个三极管搭建LED闪烁电路（多谐振荡器）

如下图是非常经典的LED交替闪烁电路，该电路是使用两个NPN三极管及电容充放电的原理实现LED1和LED2交替闪烁，若只需1个或1组LED时，可将LED2使用电阻代替即可。此电路属于多谐振荡电路，两个三极管一个管子导通时，另一个截止，通过容阻耦合使两个管子交替导通与截止，从而产生自激振荡。

其原理是：上电瞬间，由于电路两边的参数会有微小差异，两个管子导通时间肯定有先后，促使其中一个管子导通而另一个截止，形成一个暂稳态。假设Q1导通，Q2截止，则此时Q1的集电极（即电容C1左端）的电压为0，Q1基极的电压约为0.7V，此时，电容C1通过电阻R2进行充电，且电容C2也通过电阻R4进行充电，（假设VCC电压为5V）则电容C2充满后电容两端电压为4.3V（左端0.7V，右端5V），因为R4的阻值远远比R2小，因此电容C2的充电速度要比C1快得多。当C1右端的电压达0.7V时，Q2导通。此时，电容C2的右端电压直接被拉地（即电压为0），但是电容两端的电压不能突变，则该电容左端电压瞬间变为-4.3V（原电容C2两端的电压为4.3V），Q1立刻截止，形成另一个暂稳态。此时电容C2开始通过R3放电，放完后又开始反向充电，当电容C2左端电压达0.7V时，Q1又导通。同理Q1导通使电容C1左端电压变为0V，反馈到电容右端电压变为-4.3V，Q2截止，又进入下一个暂稳态，如此反复。

其多谐振荡器的震荡周期为T=0.7（R2C1+R3C2），由于R2和R3、C1和C2的值相同，因此T=1.4*R2*C1，通过改变电容C1、C2和电阻R2、R3的值可改变闪烁频率。对于新手来说这个电路比较难理解，大家可以慢慢体会。

总结：上文提供了三种比较常用的LED闪烁方案，第一种使用处理器实现比较简单，但是前提原系统当中已有处理器可直接使用，否则只是为了LED闪烁单独设计一个处理器划不来，成本太高；第二种方案使用555定时器制作，也是很常用的方法，一个555芯片加一些电容电阻即可实现，原理简单，成本也较低；第三种是非常经典的多谐振荡电路，只要两个三极管加几个电容电阻即可实现，成本低。