一個簡單的LED Flasher電路，使用波紋計數(shù)器順序點亮LED或燈。

電子學生或業(yè)余愛好者總是喜歡為他們的家庭或?qū)W校制作各種電路，特別是那些閃爍幾盞燈，市場上有許多電路和套件可以周期性地，隨機地或順序地閃爍任意數(shù)量的LED或燈，但是一個可用于生產(chǎn)簡單LED閃光燈電路的通用IC被稱為二進制波紋計數(shù)器。

紋波計數(shù)器正如我們在計數(shù)器教程中討論的那樣，基本上是可以用作分頻器的觸發(fā)器，將參考時鐘輸入除以設(shè)定的量。提供一個新的，更低的頻率，我們可以將其作為我們簡單的LED閃光燈設(shè)計的一部分。

這些類型的計數(shù)器本質(zhì)上是異步的，因為并非所有的觸發(fā)器都改變或“切換”在一起應(yīng)用外部時鐘脈沖。通常，切換發(fā)生在時鐘脈沖的下降沿。

切換或“T型”觸發(fā)器是所有計數(shù)器的基本構(gòu)建塊，異步計數(shù)器通常稱為“紋波計數(shù)器” “因為輸入時鐘脈沖似乎通過計數(shù)器”波動“，因為一級的時鐘輸入是從前一級的輸出產(chǎn)生的。結(jié)果是每個階段按順序改變時產(chǎn)生連鎖效應(yīng)，我們可以將其作為簡單的LED閃光燈電路實現(xiàn)良好效果。

紋波計數(shù)器由多個2分頻構(gòu)成，T-類型觸發(fā)器級聯(lián)在一起形成單個N分頻器，其中N等于計數(shù)器位計數(shù)。常用的二進制紋波計數(shù)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）計數(shù)器。

然后將它們的輸出計數(shù)（ Qn ）定義為計數(shù)器的“第N”級。因此，例如，輸出Q6是2 6 = 64（ 1 / 64 的時鐘頻率），Q12是2 12 = 4096（ 1 / 4096 的時鐘頻率）等等。

正如我們所見，有許多二進制計數(shù)器可用可以周期性地，隨機地或順序地閃爍任意數(shù)量的燈，但是業(yè)余愛好者或?qū)W生可以用來制作用于各種不同照明顯示器的簡單LED閃光燈的一個非常通用的IC是 CMOS CD4040B 12位二進制計數(shù)器。

CD4040B是一個快速切換的12位二進制紋波計數(shù)器，配有12個完全解碼的輸出（共有12個獨立的LED序列）。這12個輸出在時鐘脈沖的每個下降沿到達時順序切換，產(chǎn)生二進制輸出序列，如時序圖所示。

4040的輸出在邏輯“1”之間切換或每次計數(shù)都為“HIGH”和邏輯“0”或“LOW”，因此它可以產(chǎn)生移動序列，追蹤或隨機效果，使4040成為燈光項目的簡單LED閃光燈或照明顯示器。

由于4040是一個12位紋波計數(shù)器，十二個輸出中的每一個都將以0到4096（2 12 ）的二進制序列切換為HIGH或LOW，這顯示在以下時序圖。

4040紋波計數(shù)器時序圖

但在我們能夠之前使用4040B紋波計數(shù)器作為我們簡單LED閃光燈電路的一部分，我們需要產(chǎn)生一個定時信號。有許多不同的方式來產(chǎn)生定時或時鐘信號，列表是無止境的。但是，使用最小元件產(chǎn)生方波定時信號的一種非常簡單有效的方法是使用專用定時IC，例如NE555 Astable Timer。

定時周期 T ，取決于所選的輸入時鐘頻率， T = 1 /?。因此，例如，如果我們選擇4040 12位（÷4096）計數(shù)器作為我們的簡單LED閃光燈電路的一部分，我們希望我們在第12位的最長時間周期為4秒（2秒ON和2秒OFF）或者0.25Hz，那么我們在4040計數(shù)器的引腳10上的輸入時鐘頻率需要大約1kHz，（0.25 x 4096），如圖所示。

簡單的LED閃光燈電路

通過將LED連接到不同的輸出，它們將一次閃爍一個但速率彼此不同（每個輸出的頻率是前一個的一半）并且不會全部“開啟”或全部“關(guān)閉”，使其成為我們簡單的LED閃光燈電路的理想選擇。

通過使用2分頻分頻器/計數(shù)器，多個LED連接到其輸出，可以產(chǎn)生瞬間閃爍星形或閃爍燈效果或您選擇的任何LED閃爍燈顯示取決于您連接LED的紋波輸出以及物理排列方式。

紋波計數(shù)器輸出

計數(shù)器輸出 Q1 至 Q12 能夠“接收”或“輸出”最大約15mA的負載電流，這足以直接驅(qū)動LED 。 4040計數(shù)器同時具有“吸收”（吸收）和“源”（電源）電流的能力意味著LED可以連接在計數(shù)器的輸出端和電源之間以吸收負載電流或者在輸出端和接地以提供負載電流。例如。

下沉和采購輸出

在上面的第一個電路中，LED連接在正電源軌（+ Vcc）和輸出之間，在這種情況下 Q8 。這意味著電流將“吸收”（吸收）或流入4040計數(shù)器輸出端子，當輸出為“低”時LED將“接通”。

上面的第二個電路顯示LED連接在輸出 Q8 和地（0v）之間。這意味著電流將“源”（電源）或流出4040計數(shù)器輸出端子，當輸出為“高電平”時，LED將為“ON”。

紋波計數(shù)器的能力接收和輸出其輸出負載電流意味著兩個LED可以連接到一個輸出端子，增加了我們可以在簡單的LED閃光器電路中使用的LED的數(shù)量。但是，根據(jù)輸出狀態(tài)是“高”還是“低”，任何時候只有一個LED會“接通”。

左邊的電路顯示了一個例子。根據(jù)輸出產(chǎn)生交替閃爍動作，兩個LED將交替地“開”和“關(guān)”。如果需要，可以使用串聯(lián)電阻將LED電流限制在15mA以下。

我們之前說過，通過輸出引腳吸收或提供負載電流的最大輸出電流約為15mA，此值為綽綽有余地驅(qū)動或切換LED或小燈等。但是，如果我們想要切換或控制更高功率的設(shè)備，如電機，電磁鐵或繼電器，而不是這個簡單的LED閃光燈。然后我們需要使用晶體管以提供足夠高的電流來驅(qū)動負載。

紋波計數(shù)器晶體管驅(qū)動器

如果負載電流很高，上面兩個例子中的晶體管可以用功率MOSFET器件或達林頓晶體管代替。當使用電動負載（例如電動機，繼電器或電磁鐵）時，建議在負載端子上直接連接“續(xù)流二極管”，以吸收電感裝置改變狀態(tài)時產(chǎn)生的任何反電動勢電壓。

也可以在輸出端添加更多的LED，但請記住，通常每個LED在1.2V時需要大約15到20mA才能完全發(fā)光，因此在將電路連接到電池或電源時請記住這一點。 4040 IC的一個優(yōu)點是它可以自我限制其最大輸入/輸出電流，因此LED可以直接連接而無需任何限流電阻。

我們已經(jīng)看到我們可以創(chuàng)建一個非常好的電流限制電阻。簡單的LED閃光燈電路只需使用一些常用組件，NE555定時器創(chuàng)建定時時鐘信號，CMOS 4040 12位異步紋波計數(shù)器與LED接口。如果需要，可以使用單個位T型觸發(fā)器構(gòu)建最簡單的LED閃光燈電路，因為切換功能自然適合于執(zhí)行計數(shù)操作。

多位波紋計數(shù)器可以級聯(lián)一起產(chǎn)生您選擇的較大位紋波分頻器（或計數(shù)器），或者在特定二進制計數(shù)后解碼復位。 4060B是一個14位二進制紋波計數(shù)器，它有自己的內(nèi)置振蕩器電路，因此只需添加一個定時電容和兩個電阻，就可以構(gòu)建一個非常簡單的LED閃光燈電路，而無需額外的NE555定時電路。