工作中經(jīng)常要用到LED燈顯示電路，比如怎樣設(shè)計(jì)出來(lái)一個(gè)閃爍頻率為2Hz的LED燈閃爍電路？
閃爍頻率為2Hz，也就是說(shuō)LED燈的閃爍周期為T=1/f=0.5s，也就是500ms，也就是說(shuō)要求LED燈500ms閃爍一次，即平均秒閃爍兩次。這個(gè)要求可實(shí)現(xiàn)的辦法有很多，下面列舉幾種常用的例子供大家參考學(xué)習(xí)。
1 最經(jīng)典的MCU實(shí)現(xiàn)
如果我們有處理器（如單片機(jī)、DSP、ARM、CPLD或FPGA等）的話，實(shí)現(xiàn)LED燈以2Hz的頻率閃爍會(huì)變得非常簡(jiǎn)單。我們只需要使用處理器的一個(gè)I/O口來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)三極管，進(jìn)而控制LED的亮滅狀態(tài)。程序員通過(guò)編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，我們可以讓這個(gè)I/O口每間隔250毫秒輸出一個(gè)高電平，然后接下來(lái)的250毫秒輸出一個(gè)低電平。這樣，總體上的閃爍周期就是500毫秒，也就是我們所要的2Hz的閃爍頻率。
I/O口的輸出信號(hào)呈現(xiàn)一種特定的波形：它實(shí)際上是一個(gè)頻率為2Hz的方波信號(hào)。
下面是用NPN型三極管來(lái)控制LED燈的亮滅是一種常見(jiàn)的電路設(shè)計(jì)方法。在這個(gè)電路中，當(dāng)I/O輸出高電平，三極管的基極接收到高電平時(shí)，它會(huì)導(dǎo)通，從而使得LED燈亮起；而當(dāng)I/O輸出低電平，基極接收到低電平時(shí)，三極管會(huì)截止，LED燈隨之熄滅。
2 使用555定時(shí)器
很常見(jiàn)的555定時(shí)器，它的功能十分強(qiáng)大，它能夠產(chǎn)生頻率最高達(dá)300KHZ且占空比可調(diào)的PWM波。對(duì)于其作為方波發(fā)生器的工作原理，輸出波形的周期是通過(guò)以下公式計(jì)算的：TH（高電平時(shí)間）=ln2×R1×C1，而TL（低電平時(shí)間）=ln2×R2×C1，這里的ln2≥0.7。以給出的電阻R1和R2為768KΩ，以及電容C1為470μF為例，我們可以計(jì)算出TH和TL各自約為250ms。因此，整個(gè)方波的周期T是TH和TL之和，也就是500ms，對(duì)應(yīng)的頻率就是1除以周期T，也就是2Hz。
我們知道555定時(shí)器的輸出端具有大約200mA的驅(qū)動(dòng)能力，所以我們只需要在驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED燈的情況下，我們并不需要額外的三極管等元件來(lái)增強(qiáng)它的驅(qū)動(dòng)能力。可以直接將LED燈連接到555定時(shí)器的輸出腳（4腳）上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的控制。
3 多諧振蕩器
這是一個(gè)非常經(jīng)典的LED交替閃爍電路，它采用了兩個(gè)NPN三極管和電容充放電的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)LED1和LED2之間的交替閃爍效果。如果你只需要控制一個(gè)或一組LED，你可以用一個(gè)電阻來(lái)代替LED2。這個(gè)電路是一個(gè)多諧振蕩器電路，其中一個(gè)三極管在導(dǎo)通狀態(tài)下，另一個(gè)三極管會(huì)截止，通過(guò)電容和電阻的耦合作用，這兩個(gè)三極管會(huì)交替進(jìn)入導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，從而產(chǎn)生自激振蕩。這種振蕩機(jī)制使得LED1和LED2之間能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的交替閃爍效果。
這個(gè)電路它的工作原理是基于兩個(gè)NPN三極管和電容的充放電過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)在上電的瞬間，由于電路兩邊的微小差異，因此兩個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)間會(huì)有先有后，導(dǎo)致其中一個(gè)三極管先導(dǎo)通，而另一個(gè)處于截止?fàn)顟B(tài)，形成一個(gè)暫時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)。以三極管Q1導(dǎo)通、三極管Q2截止為例，此時(shí)Q1的集電極（即電容C1的左端）的電壓為0，而Q1的基極電壓約為0.7V。同時(shí)，電容C1通過(guò)電阻R2進(jìn)行充電，而電容C2也通過(guò)電阻R4進(jìn)行充電。假設(shè)電源電壓VCC是5V，當(dāng)電容C2充滿電以后，它兩端電壓為4.3V（左端0.7V，右端5V）。由于R4的阻值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R2的，因此電容C2的充電速度要比C1快很多。當(dāng)C1右端的電壓達(dá)到0.7V時(shí)，Q2開(kāi)始導(dǎo)通。此時(shí)，電容C2的右端電壓直接被拉低到0V，但由于電容兩端的電壓不能突變，所以電容C2左端的電壓瞬間變?yōu)?4.3V，導(dǎo)致Q1立刻截止，形成另一個(gè)暫時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)。接著，電容C2開(kāi)始通過(guò)電阻R3放電，放完后又開(kāi)始反向充電。當(dāng)電容C2左端電壓達(dá)到0.7V時(shí)，Q1再次導(dǎo)通。同樣地，Q1的導(dǎo)通會(huì)使電容C1左端電壓變?yōu)?V，進(jìn)而反饋到電容C2右端電壓變?yōu)?4.3V，使Q2截止，然后進(jìn)入下一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。這個(gè)過(guò)程會(huì)不斷重復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)LED1和LED2交替閃爍的效果。
這個(gè)多諧振蕩器的振蕩周期T可以通過(guò)公式T=0.7(R2C1+R3C2)來(lái)計(jì)算。由于電阻R2和R3、電容C1和C2的取值相同，所以周期可以簡(jiǎn)化為T=1.4×R2×C1。通過(guò)調(diào)整電容C1、C2以及電阻R2、R3的數(shù)值，我們可以改變LED的閃爍頻率。這個(gè)電路對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)可能有一定的理解難度，但大家可以通過(guò)實(shí)踐逐漸掌握其工作原理。
總結(jié)：
本文介紹了三種常用的LED閃爍方案。
第一種方案利用處理器實(shí)現(xiàn)，雖然實(shí)現(xiàn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但前提是原系統(tǒng)中已有處理器可供使用，否則為了單一的LED閃爍功能而單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)處理器是不經(jīng)濟(jì)的，成本較高。
第二種方案采用555定時(shí)器，是一種常用的方法，只需一個(gè)555芯片和一些電容電阻即可實(shí)現(xiàn)LED閃爍，其原理簡(jiǎn)單且成本較低。
第三種方案則是基于經(jīng)典的多諧振蕩電路，只需兩個(gè)三極管和幾個(gè)電容電阻即可實(shí)現(xiàn)LED交替閃爍，具有較低的成本。
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