跑马灯电路是一种有趣的电子装置。几个灯泡依次点亮再熄灭。循环往复像奔跑的马灯。这种电路结构简单成本低廉。非常适合电子初学者学习实践。本设计采用常见元件制作跑马灯电路。电路核心是555定时器和4017计数器。

555定时器构成多谐振荡器。多谐振荡器产生连续方波信号。方波信号提供时钟脉冲。时钟脉冲驱动计数器工作。4017计数器是十进制计数器。4017有十个输出引脚。每个引脚依次输出高电平。输出高电平驱动发光二极管。发光二极管就是常见的LED灯泡。

电路需要直流电源供电。电源电压选择6伏特。可以使用四节电池。也可以使用稳压电源。电池连接注意正负极。正极接电路正极。负极接电路负极。接错电源会损坏元件。

555定时器有八个引脚。引脚1连接电源负极。引脚2和引脚6连接在一起。引脚3是信号输出端。引脚4和引脚8连接电源正极。引脚5通过电容接地。电容容量0.01微法。引脚7通过电阻接正极。电阻阻值10千欧。引脚2和6通过电阻接正极。这个电阻阻值100千欧。引脚2和6通过电容接地。电容容量10微法。电解电容注意正负极。

4017计数器有十六个引脚。引脚8连接电源负极。引脚16连接电源正极。引脚13和引脚14连接555输出。引脚15是复位端接地。引脚12是进位输出端。引脚3到7是输出端。引脚9到11是输出端。引脚1和2也是输出端。十个输出端依次输出高电平。

每个输出端连接一个LED。LED正极通过电阻接输出端。LED负极接地。电阻阻值220欧姆。电阻限制电流保护LED。LED工作电流20毫安。电流太大会烧坏LED。电流太小亮度不够。

电路工作原理很简单。555定时器产生时钟脉冲。脉冲频率由电阻电容决定。频率公式f=1.44/((R1 2R2)C)。R1是10千欧电阻。R2是100千欧电阻。C是10微法电容。计算得到频率约1赫兹。每秒一个脉冲信号。

4017接收时钟脉冲。每个脉冲到来时输出端变化。第一个脉冲引脚3输出高电平。第二个脉冲引脚2输出高电平。第三个脉冲引脚4输出高电平。依次类推直到引脚11。然后回到引脚3重新开始。输出高电平点亮对应LED。LED依次点亮形成跑马效果。

电路制作需要一些工具。万用表测量电压电流。电烙铁焊接元件。焊锡丝连接导线。电路板固定元件。元件引脚需要弯折成型。插入电路板对应位置。焊接时间不能太长。太长会损坏元件。焊点应该圆润光滑。

焊接完成检查电路。先检查电源连接。再检查元件方向。LED有正负极区分。长脚是正极短脚是负极。电解电容有正负极。负极有灰色条纹。集成电路有方向标记。缺口对应引脚1。

检查无误接通电源。观察LED点亮情况。六个LED应该依次点亮。每个LED点亮约一秒。然后下一个LED点亮。循环往复不停歇。

如果LED不亮检查线路。可能焊点虚焊。可能元件损坏。可能电源接反。使用万用表测量电压。测量555输出引脚电压。电压应该高低变化。测量4017输出引脚电压。十个引脚电压依次变高。

可以调整跑马灯速度。改变555定时器频率。增大电阻降低频率。LED跑动变慢。减小电阻提高频率。LED跑动变快。更换电容也可以调整。电容容量大频率低。电容容量小频率高。

可以增加LED数量。4017有十个输出端。最多连接十个LED。本设计使用六个LED。其他输出端空置不用。LED排列可以变化。直线排列圆形排列。波浪形排列都可以。

这个电路有很多用途。可以做节日装饰灯。可以做广告招牌。可以做玩具灯光。可以做仪器指示灯。通过改进可以实现更多功能。改变LED颜色组合。增加控制开关。调节亮度变化。

本设计使用传统元件。现在可以使用单片机实现。单片机编程更灵活。可以变化各种花样。但传统元件教学价值高。有助于理解数字电路原理。

制作过程要注意安全。电烙铁温度很高。小心烫伤手指。电源电压虽然不高。也要避免短路发生。焊接时保持通风。吸入焊锡烟雾有害健康。

元件可以重复使用。拆卸时小心操作。使用吸锡器清理焊点。不要用力拉扯元件。元件引脚容易折断。

这个电路成本很低。555定时器约一元。4017计数器约两元。LED每个一角钱。电阻电容都很便宜。总成本不超过十元。所有元件都容易购买。电子市场有售。网上商城也有。

通过这个设计项目。学会了阅读电路图。学会了焊接技术。学会了使用测试仪器。理解了振荡器原理。理解了计数器原理。掌握了故障排查方法。这些技能很有用。可以制作其他电子装置。

电子技术很有趣。动手实践收获很大。从简单项目开始。逐步挑战复杂电路。坚持学习不断进步。一定能成为电子高手。