3.2　幻影镜框

幻影镜框四周布有一圈彩色发光二极管，这一圈发光二极管不但会按一定的规律流动发光，而且流动的速度还会随着环境声音的大小而变化，如图3-21所示。幻影镜框一改普通镜框呆板、沉闷的形象，给人一种动态的、变幻的新鲜感觉，一定会为你的居室增辉。

3.2.1　电路原理

幻影镜框的电路图如图3-22所示。电路由三部分组成：驻极体话筒BM和集成电路D1、D2、D3等组成的声音接收与放大电路；集成电路IC1和晶体管VT1～VT4等组成的控制与驱动电路；40个发光二极管组成的流水灯显示电路。图3-23所示为电路原理方框图。

（1）声音接收与放大电路

声音接收与放大电路的功能是接收环境声音并进行电压放大，作为声控信号去改变控制电路的速率。

三级CMOS反相器D1、D2、D3串联组成模拟电压放大器，R3为负反馈偏置电阻，将反相器的工作点偏置在其转移特性曲线的中点附近，如图3-24所示。R2和PR1为输入电阻。放大器的放大倍数取决于R3与R2+RP1的比值，即放大倍数A=R3/（R2+RP1），调节RP1就可以改变放大倍数，本电路中放大倍数可调范围为4.4～200倍。C1、C2为耦合电容。

电路工作过程是：环境中的声音信号由驻极体话筒BM拾取并转换为电信号，通过C1送入电压放大器放大后，再经C2耦合至IC1的第8脚，即可实现声控。

（2）控制与驱动电路

控制与驱动电路的功能是按照一定的规律控制和驱动发光二极管作动态显示。

控制电路的核心IC1采用彩灯控制专用集成电路RY168，其内部包括压控振荡器、时序分配器、输出电路以及整流放大电路等，如图3-25所示。压控振荡器产生时钟脉冲，经由时序分配器分配给A、B、C、D四个输出电路，作为控制信号输出。时序分配器的分配规律是，四个输出端中两两依次为高电平，即输出端ABCD在时钟脉冲的作用下，按照“1100”→“0110”→“0011”→“1001”→“1100”……的规律循环变化。

压控振荡器的振荡频率一方面受外接振荡电阻RP2和振荡电容C3的控制，调节RP2即可改变振荡频率；另一方面受声控信号的控制，声音信号经整流放大后去控制压控振荡器，使其振荡频率随声音的大小而变化。控制了压控振荡器的振荡频率，也就控制了彩灯的流水速度。VT1～VT4构成四个射极跟随器，用于提高IC1的电流驱动能力。

（3）流水灯显示电路

流水灯显示电路由40个发光二极管组成，其功能是将四路控制信号转换为流动的可见光显示出来。

40个发光二极管分为A、B、C、D四组（每组10个），分别由VT1、VT2、VT3、VT4驱动。为了取得良好的视觉效果，A、B、C、D四组发光二极管应互相间隔安排，图3-26所示为间隔安排的接线示意图。这时，点亮的发光二极管按以下规律流动：“A1B1…A2B2…A3B3…”→“B1C1…B2C2…B3C3…”→“C1D1…C2D2…C3D3…”→“D1A1…D2A2…D3A3…”→“A1B1…A2B2…A3B3…”→……。

40个发光二极管沿镜框四周围成一圈，在集成电路IC1的控制下，两两相间地被点亮，并且被点亮的发光二极管成对地沿顺时针方向移动，形成成对光点流水移动的艺术效果。

3.2.2　元器件选择

声控放大器中的D1～D3采用一块CMOS六反相器电路CD4069，只用其中的三个反相器即可。CD4069中不用的另三个反相器，实际制作中应将其输入端接地，如图3-27所示，以免损坏。

控制电路IC1采用彩灯控制专用集成电路RY168。RY168是小印板软封装结构形式，如图3-28所示，共有8个引脚：1脚为电源正端；2、3、4、5脚为四路控制信号输出端；6脚为振荡器外接阻容端；7脚为电源负端；8脚为声控输入端。

VT1～VT4采用9013型号晶体管，或者其他ICM≥400mA、PCM≥500mW的NPN型晶体管。BM为驻极体话筒。RP1、RP2为微调电位器。电源采用4节1.5V电池。

3.2.3　制作与调试

幻影镜框的制作与调试可按以下步骤进行。

（1）制作控制机芯

第一步，制作电路板。图3-29所示为幻影镜框的电路板图，按图用40mm×60mm的单面敷铜板制成，并钻好各元器件的安装孔。然后将CMOS反相器CD4069、晶体管VT1～VT4、阻容元件R1～R7、C1～C3、微调电位器RP1、RP2等焊入电路板相应位置。

由于集成电路IC1（RY168）是小印板软封装结构形式，所以采用小印板与主电路板拼接的方法安装。如图3-30所示，将RY168小印板的引脚端与主电路板相应的引脚端一一对应地拼在一起（小印板与主电路板均铜箔面朝上），再用粗铜丝将每一对引脚搭焊牢固。

第二步，机芯组装。用一段3～5cm长的屏蔽线，将驻极体话筒BM接入电路板相应位置。连接时应注意，屏蔽线的芯线接信号端（即驻极体话筒上的独立接点），屏蔽线的屏蔽层接地端（即驻极体话筒上与金属外壳相连的接点），如图3-31所示。

用绝缘导线将电池盒和电源开关S与电路板连接起来，如图3-32所示。从电路板上相应接点处焊出4根引线，分别接至A、B、C、D四组发光二极管。从电路板上接地点处焊出1根引线，接至四组发光二极管的公共地端。

第三步，制作机芯外壳。选取一个可以容纳得下电路板、电池盒和电源开关的塑料盒，作为整个控制机芯的外壳。在外壳盒身上开挖出驻极体话筒引线槽口、发光二极管引线槽口和电源开关安装孔，在盒盖上开挖出驻极体话筒引线槽口、发光二极管引线槽口、电源开关安装槽口和两个电位器调节孔，如图3-33所示。

（2）安装发光二极管

图3-34所示为镜框上发光二极管的排列方案。40个发光二极管沿镜框四周围成一圈，上下两个长边各12个，左右两个短边各10个（四个角上的发光二极管被重复计算）。如果镜框是竖长方形，则上下各10个、左右各12个。也可根据各自具体情况灵活设计安排。发光二极管的颜色可自由选择，既可单一色，也可多色间排。

幻影镜框整体结构如图3-35所示。整个控制机芯（包括电路板、电池盒等）放在塑料外壳中，驻极体话筒和电源开关的柄伸出外壳。控制机芯固定在镜框背后，由驱动导线与镜框四周的发光二极管相连。

（3）电路调试

幻影镜框组装完毕，需进行两步调整。

第一步，调整基本流水速度。在无声的环境下，用小起子缓慢调节微调电位器RP2，使发光二极管的流动速度适中，如图3-36所示。因为加入声控后流动速度是加快的，所以基本流水速度不宜太快。

第二步，调整声控灵敏度。如图3-37所示，在发出声响的同时，用小起子缓慢调节微调电位器RP1，使声控灵敏度满意即可。至此，这个幻影镜框就可以挂上墙了。

元器件清单