第1章 自己动手制作时尚电子饰品

自己动手进行电子小制作，是学习电子技术最直接、最有效的方法。许多电子技术专家都曾经是电子小制作的爱好者和力行者。通过电子小制作，不仅可以使抽象的电子技术理论具体化，而且可以提高自己的实际操作技能，还可以得到一件称心如意的实用物品，最重要的是能够使你大有成就感，何乐而不为？

本章主要向大家介绍幻影镜框、闪光胸饰、晨鸣百灵鸟、电子生日蛋糕、饶舌的鹦鹉、电子沙漏等时尚电子饰品的制作。

1.1 幻影镜框

幻影镜框四周布有一圈发光二极管。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1-1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。

1.1.1 电路工作原理

幻影镜框的电路图如图1-2所示。电路由三部分组成：驻极体话筒BM和三级CMOS反相器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1-3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1-4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 的阻值就可以改变放大倍数。在本电路中，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做动态显示。

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、输出电路及整流、放大电路等，如图1-5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、D4个输出电路，作为控制信号输出。时序分配器的分配规律是4个输出端中两两依次为高电平，即输出端A、B、C、D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 的阻值即可改变振荡频率；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4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4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 4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、D4组发光二极管应互相间隔安排。图1-6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：“A1 B1…A2 B2…A3 B3…”→“B1 C1…B2 C2…B3 C3…”→“C1 D1…C2 D2…C3 D3…”→“D1 A1…D2 A2…D3 A3…”→“A1 B1…A2 B2…A3 B3…”→……

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。

1.1.2 元器件的选择

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3个反相器即可。在实际制作中，CD4069中不用的另3个反相器的输入端应接地，如图1-7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1-8所示，共有8个引脚：1脚为电源正端；2、3、4、5脚为4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。

1.1.3 制作与调试

幻影镜框的制作与调试可按以下步骤进行。

（1）制作控制机心

第一步，制作电路板。图1-9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1-10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，机心组装。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1-11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1-12所示。在电路板上相应接点处焊出4根引线，分别接至A、B、C、D4组发光二极管。从电路板上接地点处焊出1根引线，接至4组发光二极管的公共地端。

第三步，制作机心外壳。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心的外壳。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1-13所示。

（2）安装发光二极管

图1-14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（4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1-15所示。整个控制机心（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。控制机心固定在镜框背后，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 的阻值，使发光二极管的流动速度适中，如图1-16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1-17所示，在发出声响的同时，用小起子缓慢调节微调电位器RP1 的阻值，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。

1.2 闪光胸饰

在普通的胸饰品后面增加一个微型频闪电路，便制成了一个闪光胸饰。闪光胸饰会每秒发出一次短促而明亮的闪光。佩戴这样的闪光胸饰出席晚会或舞会，将会给你带来意想不到的效果。

1.2.1 电路工作原理

闪光胸饰电路图如图1-18所示。电路很简单，一共只有4个元器件：集成电路LM3909（IC）、高亮度发光二极管（VD）、100μF超小型电解电容器（C）及1.5V纽扣电池（GB）。

电路的核心是集成电路LM3909。由于发光二极管的管压降为1.8～2V，1.5V电源电压不可能直接点亮发光二极管。而LM3909集成电路内部含有脉冲倍压电路，能将1.5V电源电压提升到2倍，即为3V，所以LM3909集成电路可以在1.5V电源电压下使发光二极管发光。

集成电路LM3909是利用电容器C的充、放电功能来实现脉冲倍压的。脉冲倍压原理如图1-19所示。当接通电源后，1.5V电池正极电流经R2、C、R3 至负极，给电容器C充电，C上电压为左负、右正。当电容器C充满电后，LM3909内部的电子开关导通，使C正端接地，致使C负端电位比地端还低1.5V，从而使发光二极管得到2倍电源的电压（即3V）而发光。R1 是发光二极管的限流电阻。

集成电路LM3909的显著特点是能够对发光二极管提供占空比＜0.5%的倍压大电流脉冲，脉冲电流可达100mA，使发光二极管发出相当明亮的短促闪光，如图1-20所示。由于电流脉冲的占空比极小，因此电路的平均电流很小，仅约为0.32mA，一枚1.5V小型纽扣电池可以连续闪光50～80小时。

1.2.2 元器件选择

IC选用集成电路LM3909，是美国国家半导体公司生产的发光二极管闪烁驱动专用集成电路，内部包含有振荡、脉冲倍压、限流等电路，可以在1.5V的低电源电压下工作。LM3909还具有驱动电流大、平均功耗低、外围电路简单、工作可靠的特点，引脚功能如图1-21所示。

VD选用直径为3mm的高亮度发光二极管，颜色可根据自己的喜好来选择。C选用100μF超小型电解电容器，电池选用1.5V纽扣电池。

1.2.3 制作与调试

由于电路简单，整个电路只用了4个元器件，因此很容易制作，并且可以将整个装置的体积做得很小，使其完全隐藏在胸饰品背后。

（1）制作方法与步骤

首先按如图1-22所示制作一块小电路板，由于线条简单，可以采用刀刻法制作，就是将电路板上不需要的铜箔用利刀刻去即可，并在图中画有小圆圈的地方钻两个小孔，供安装发光二极管用。

为了缩小整个装置的体积，所有元器件都采用卧式安装，并且应尽量使所有元器件都紧贴在电路板上。由于集成电路LM3909的引脚较长，焊到电路板上时仍嫌太高，必须按如图1-23所示将LM3909的引脚剪短，以进一步降低安装高度。然后将LM3909直接焊牢在印制电路板的铜箔面，如图1-24所示。注意LM3909的引脚顺序不能弄错。

安装纽扣电池的电池卡子需自制。制作方法如图1-25所示。取一块具有弹性的薄铜皮，按照如图1-25（a）所示尺寸和形状剪好，然后沿虚线将其两端向下折弯90°成直角状，如图1-25（b）所示，并且向下按压其中部，使中间略下凹，最终成为如图1-25（c）所示的形状。制成的电池卡子的长度应比纽扣电池的直径略大，其中间下凹处的高度应比纽扣电池的厚度略小。

将制好的电池卡子焊牢在电路板铜箔面，焊好后的电池卡子中间下凹处至电路板表面的距离应略小于纽扣电池的厚度，如图1-26所示。如果距离大了，则可将电池卡子的中间再向下压一压。将纽扣电池从电池卡子的侧面推入，应能被紧紧卡住。

将发光二极管VD的引脚适当剪短后，从电路板非铜箔面的两个小孔中穿出至铜箔面并焊牢，如图1-27所示。注意发光二极管的正、负极性不能弄错。100μF电解电容器采用卧式安装焊牢在电路板的铜箔面。

（2）调试与组装

在电子胸饰电路板安装焊接完成、组装到胸饰品上之前，应进行通电检测。将一枚1.5V纽扣电池正极朝上从侧面推入电池卡子，发光二极管应发出闪光。如果发光二极管不闪光，则应检查电路。

选取一只合适的胸饰品，用玻璃胶涂在电子胸饰电路板的非铜箔面，将其粘牢在胸饰品的背面，使电路板上发光二极管的顶端从胸饰品的空隙中伸出一点。电路板应完全隐藏在胸饰品的背后，除发光二极管的顶端外，从正面应完全看不到电路板，如图1-28所示。

至此，一个新颖的电子闪光胸饰便制作完成了。使用时装入一颗1.5V纽扣电池，闪光胸饰便开始闪光。不用时取下纽扣电池即可。

1.3 晨鸣百灵鸟

每当早晨天亮后，这只百灵鸟就会发出阵阵鸟语，提醒你该起床溜鸟了。当你用布套将鸟笼罩起来时，百灵鸟便会停止鸣叫安静下来；当你到达公园揭开鸟笼罩子后，百灵鸟又会欢快地唱起歌来。

1.3.1 电路工作原理

图1-29为晨鸣百灵鸟电路图。由晶体管VT2 等元件组成了一个阻塞型电感三点式振荡器。其基本振荡频率由变压器T的初级线圈和C3 的数值决定，约为1000Hz左右。其阻塞频率由R2、C2 的数值决定，约为1～5Hz。

VT1 是光电三极管，与R1 一起构成光控电路，如图1-30所示。无光照时，光电三极管VT1 截止，电路因晶体管VT2 无基极偏流而停振，扬声器无声。当有光照射到光电三极管VT1 的受光窗口时，VT1 产生的光电流经R1 注入VT2 基极，使电路起振，产生的间歇音频振荡信号经变压器T耦合至扬声器，发出“啾、啾……”的鸟叫声。

1.3.2 元器件选择

VT1 选用3DU型光电三极管，引脚如图1-31（a）所示。也可采用2CU等型号的光电二极管，如图1-31（b）所示。但光电二极管的光电流较小，可按如图1-31（c）所示增加一只晶体管做电流放大，然后再接入电路。

为保证电路制作成功，应对光电三极管进行检测。将万用表置于“R× 1k”挡，用遮光物将光电三极管遮住，这时万用表两表笔不论怎样与管脚连接，测得电阻值均应为无穷大，即表针不动。将万用表红表笔接光电三极管的发射极e、黑表笔接集电极c，然后移去遮光物，使光电三极管受光窗口朝向光源，这时表针应向右偏转到15～30kΩ，如图1-32所示，表针偏转越大，灵敏度越高。

变压器T采用晶体管收音机用的推挽输出变压器，初级接C3，次级接扬声器BL，如图1-33所示。BL采用8Ω小型动圈式扬声器。

电源开关S是一个压力开关，自制方法如图1-34所示。先用弹性薄铜皮按如图1-34（a）所示尺寸和形状制成接触片，左边钻一个直径为2mm的固定孔。再用敷铜板制成如图1-34（b）所示形状的小电路板，将中间铜箔刻去，并钻一个直径为5mm的孔，左边钻一个直径为2mm的孔。接着用铜铆钉将接触片铆固到小电路板上。最后取一截细塑料棒作为传压杆，穿过小电路板中间的圆孔，粘牢在接触片上，如图1-34（c）所示，压力开关便做好了。

1.3.3 制作与调试

图1-35为晨鸣百灵鸟电路板图。由于线路简单，因此可用刀刻法制成。元器件直接焊接在电路板的铜箔面，无需钻孔，制作简便。

晶体管、电阻、电容、变压器等元器件焊入电路板。扬声器、电源开关和电池盒等用导线与电路板相连接。

电路基本组装好后，需按以下步骤进行调试。

①光电三极管VT1、电阻R2、电容C2 暂不接入电路板，在VT1 的位置临时接入一个100kΩ左右的电位器RP，这时电路是一个典型的电感三点式振荡器，如图1-36所示。接通电源，调节电位器RP的阻值使电路起振，扬声器应发出1000Hz左右的连续声音。改变电容C3 的容量可以改变振荡频率。如果声音过于低沉，则可适当减小C3 的容量。如果声音过于尖细，则可适当增大C3 的容量。

② 将R2、C2 焊入电路板，这时电路成为一个阻塞型振荡器，如图1-37所示。接通电源，扬声器应发出“啾、啾……”的间歇振荡声（鸟叫声）。改变R2 或C2 的大小，即可改变间歇振荡的频率。应注意R2 不能取值过大，如电路不能产生间歇振荡，则应适当减小R2 的阻值。

③ 从电路板上焊下电位器RP和电阻R1，然后将光电三极管VT1 焊入电路板，并将电位器RP临时焊入R1 的位置，如图1-38所示。接通电源，使光电三极管的受光窗口暴露在光源下，调节RP的阻值使电路起振，扬声器发出鸟叫声。

④ 用遮光物将光电三极管遮住，这时电路应停振，鸟叫声停止，如图1-39所示。焊下RP，用万用表测量其阻值，取一个阻值相同或相近的电阻作为调试后的R1 焊入电路板，整个电路便调试好了。

⑤ 整个电路安装在玩具鸟笼的底座里，如图1-40所示。在底座上面开一个小孔，使光电三极管VT1 从小孔中伸出来，以便光线能够照射到它。扬声器倒扣在底座里，相应地在底座底部开几个出声孔。在底座底部中央开一个圆孔，将压力开关粘牢在底座里，其传压杆从圆孔中伸出。当鸟笼置于地面上时，重力使压力开关切断电源。

制作完成的晨鸣百灵鸟如图1-41所示。晚上将鸟笼挂到阳台上，早晨天亮后，这只晨鸣百灵鸟将会发出阵阵鸟语唤你起床。

1.4 电子生日蛋糕

利用泡沫塑料和一些电子元器件，可以制作一个漂亮有趣的电子生日蛋糕，如图1-42所示。电子生日蛋糕中间有一支红蜡烛（红色发光二极管），当你对它吹气时，它会熄灭，同时“祝你生日快乐”的乐曲响起，并伴有五彩闪光，令人陶醉。

1.4.1 电路工作原理

电子生日蛋糕电路图如图1-43所示。电路由左至右包括以下部分：由IC1、HA等组成的音乐电路，VT1 等组成的控制信号产生电路，VT2、VD1 组成的模拟蜡烛电路，IC2、VD2 ～VD11等组成的彩灯闪光电路。图1-44为电路原理方框图。

① IC1 为音乐集成电路，用以产生“祝你生日快乐”的乐典，并利用其触发极Vi 作为整个电路的触发端。乐曲由压电陶瓷蜂鸣器HA播放。

② 控制信号产生电路VT1 接成射极跟随器形式，可以提高IC1 的带负载能力。在VT1 的负载电阻R3 上并接有一个滤波电容C1。其作用是将IC1 输出的音频信号变为控制信号。当VT1基极无音频信号时，输出控制信号为“0”；当VT1 基极有音频信号输入时，输出控制信号为“1”，如图1-45所示。

③ IC2-1与IC2-2、IC2-3与IC2-4分别构成两个门控多谐振荡器。其门控端由VT1 输出的控制信号控制。当控制信号为“0”时，两个门控多谐振荡器停振，输出均为“0”。当控制信号为“1”时，两个门控多谐振荡器起振，分别输出频率为4Hz和3Hz的脉冲方波，使发光二极管群VD2 ～VD6 和VD7 ～VD11闪烁发光。控制信号与输出信号的关系如图1-46所示。

④ 电路工作过程如下：当音乐集成电路IC1 未被触发时，控制信号为“0”，使模拟蜡烛VD1 点亮，并使两个门控多谐振荡器停振，彩灯VD2 ～VD11均不亮。

当向模拟蜡烛吹气时，风动开关S1 闭合，触发IC1 发出“祝你生日快乐”的乐曲。同时IC1 输出信号经VT1 在R3 上形成控制信号“1”，一方面使VT2 导通，模拟蜡烛VD1 熄灭；另一方面使两个门控多谐振荡器起振，分别通过电子开关VT3、VT4驱动彩灯VD2 ～VD11闪亮。由于两个门控多谐振荡器的振荡频率不一样，一个为4Hz，另一个为3Hz，两组彩灯又是互相间隔安排的，所以给人以群星闪烁的美感。

当“祝你生日快乐”的乐曲演奏完毕后，控制信号恢复为“0”，使彩灯VD2 ～VD11熄灭而模拟蜡烛VD1 点亮，直至你再次吹气触发IC1 工作。

1.4.2 元器件选择

IC1 选用KD-9300系列“祝你生日快乐”音乐集成电路。该电路为小印板软封装结构，共具有4个引出端：触发端Vi、输出端Vo、正电源接线端V+、负电源接线端V-，各引脚功能如图1-47所示。

IC2 选用CMOS数字集成电路CD4011。其内部包含有4个互相独立的与非门。其引脚功能如图1-48所示。

晶体管VT1 ～VT4 选用S9014，或其他ICM≥100mA的NPN型硅三极管，β≥60即可。

模拟红蜡烛的VD1 选用直径为10mm的大型红色发光二极管。做彩灯的VD2 ～VD11选用直径为3mm的发光二极管，颜色可根据各自爱好选用红、绿、黄等色。发光二极管的正、负极如图1-49所示，正极引脚较长、内电极较小，负极引脚较短、内电极较大，不能弄错。

发声器件HA采用压电陶瓷蜂鸣器。S1 为风动开关。

1.4.3 制作与调试

制作与调试按以下步骤进行。

（1）制作电路板

图1-50为电子生日蛋糕电路板图，用单面敷铜板制成这块电路板，并钻好安装孔。集成电路的安装孔位置要准确，以防造成安装困难。

将各元器件插入电路板，并从铜箔面焊牢。KD-9300的焊接方法是：在其小印板的4个引出端上，分别焊上一小截裸铜丝作为引脚，然后将这4个引脚插入电路板上的相应安装孔中并焊牢即可。

（2）制作风动开关

触发开关S1 是一个风动开关，自制方法如图1-51所示。先用单面敷铜板制成一个直径为10mm的圆片，将铜箔从中间刻断，如图1-51（a）所示。

然后用单股裸铜丝按如图1-51（b）所示尺寸和形状分别制成悬挂支架、悬挂件和接触铜环，在悬挂件上粘上纸风叶。

最后按如图1-51（c）所示将悬挂支架和接触铜环分别焊牢在圆片印板两边的铜箔面上，将粘有纸风叶的悬挂件挂在悬挂支架上，下端穿于接触铜环中，注意要四面悬空不能相碰。

（3）制作模拟蜡烛

用红纸板（也可用其他材料）按如图1-52（a）所示尺寸和形状剪好，并在其中间开若干个细长孔缝，然后将其卷成圆筒状，内直径为10mm，如图1-52（b）所示。

将红色大发光二极管VD1 引脚截短，并焊上细软引线后，粘牢在红纸筒的顶端，其引线沿红纸筒内壁向下至底部引出，然后将这个红纸筒套在风动开关S1 的外面，这便是“红蜡烛”了，如图1-53所示。

（4）制作蜂鸣器

蜂鸣器由压电陶瓷蜂鸣片和助声腔盖组成。制作时，首先在压电陶瓷蜂鸣片的金属基板和镀银层上分别焊出引线。焊接引线，特别是在镀银层上焊接引线时，动作要快，时间要短，以防烫裂压电陶瓷层。然后将压电陶瓷蜂鸣片卡入助声腔盖下面，镀银层朝里，引线从助声腔盖旁的缺口中引出，如图1-54所示。这样，在压电陶瓷蜂鸣片和助声腔盖之间形成一个助声腔，使声音响亮。

（5）制作“蛋糕”

用包装箱中的白色泡沫塑料制成蛋糕形状，将其底部挖空，以便安放电路板、电池等。在其上面正中开一个直径与“红蜡烛”外径一样的圆孔，周围一圈均匀地开10个直径为3mm的小孔，如图1-55所示。

将“红蜡烛”固定在“蛋糕”上面的中间位置。将VD2 ～VD6与VD7～VD11两组发光二极管互相间隔着插入“蛋糕”四周一圈直径为3mm的小孔中。用导线将发光二极管、风动开关、电源开关、电池盒等接入电路板。将电路板、电池盒等放入“蛋糕”底部空槽中，电源开关S2从侧面伸出，如图1-56所示。最后用一块泡沫塑料板盖住底部，电子生日蛋糕便制作完成了。

1.5 饶舌的鹦鹉

饶舌的鹦鹉是一种非常有趣的声控录放音电子玩具，如图1-57所示。如同真正的鹦鹉一样，这个饶舌的鹦鹉也会学舌。当你对它说上一句话，它便会跟你学着说。但有时它又很调皮，会变调学舌，会又说又唱，甚至还会说成科幻动画片中的太空机器人的声音，非常有趣。

1.5.1 电路工作原理

图1-58为饶舌的鹦鹉电路图。电路的核心（IC1）是一块声控录放集成电路HY8006。其集成度高，只需很少的外围元器件即可正常工作。IC2 是外接随机存储器（RAM）M41256。S1 ～S4 是效果选择键，可以使回放的声音具有4种不同的效果：①原音回放；②变调回放；③音乐语音混合的梦幻效果；④太空机器人声。VD1 是录音指示灯，当周围声音达到启动阈值时，电路自动录音。录音信号停止后，便自动将刚录的声音回放。

集成电路HY8006内部电路如图1-59所示，包含有话筒放大电路、模/数（A/D）和数/模（D/A）转换电路、逻辑控制电路、音频功率放大电路等。其工作原理是：声音信号由驻极体话筒BM拾取并转换为模拟电信号，经话筒放大器放大后，由A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，存储到随机存储器RAM中。录音结束后，电路自动回放。从RAM中取出的数字信号，由逻辑控制电路按要求对其进行加工处理，然后由D/A转换器还原成为模拟信号，经音频功率放大器放大后，驱动扬声器发出声音。

集成电路M41256是256KB动态随机存取存储器，为16脚双列直插式封装形式，可直接安装焊接在HY8006小印板上。M41256电路内部包括时钟发生器、地址锁存器、译码器、RAM组、缓冲器、输入/输出电路等，与HY8006之间有地址线A0 ～A8及数据线DI、D0 等相连接。其引脚功能如图1-60所示。

1.5.2 元器件选择

IC1 选用声控录放集成电路HY8006，IC2 选用随机存储器M41256。BM选用二端式驻极体话筒，BL选用8Ω小型扬声器。S1 ～S4 选用微动按钮开关，S5 选用小型纽子开关。电阻、电容等其他元器件均选用小型的。

1.5.3 制作与调试

制作与调试步骤如下。

（1）制作机心

声控录放集成电路HY8006为小印板软封装结构，如图1-61所示。小印板左上方自左至右有6对接点（第1对～第6对），依次接S4、S2、（空）、S1、S3、（空）。左下方自左至右有4对接点（第11对～第14对），第12对为电源接点，上正、下负；第13对为发光二极管VD1 接点，上正、下负；第14对为扬声器接点，不分正、负。

所有外围元器件可以直接安装焊接在这个小印板上，不必另制电路板，使制作更加方便。各元器件在小印板上的位置如图1-62所示，按图焊入即可。

将集成电路M41256焊入小印板时，应注意其引脚顺序不能弄错。焊接集成电路时动作要快，时间不宜长，电烙铁要可靠接地，以免损坏集成电路。

（2）整体组装

整个电路机心放置在一只玩具鹦鹉体内。选购一只较大的塑胶或长毛绒玩具鹦鹉。其体积大小应能装下电路板、驻极体话筒、扬声器、电池盒等。在接近玩具鹦鹉尾部的下方，剪开一道适当长短的开口，掏空里面的填充物，并在开口处装上一条拉链，如图1-63所示。在其头部两眼处开两个小圆孔，用于安装发光二极管。

效果选择按钮和电源开关安装在玩具鹦鹉双脚所站立的横杆里，如图1-64所示，截取一段直径为20～25mm、长为250～300mm的塑料管，将其一侧锯下一片，并在这一片上钻好4个按钮孔、1个电源开关孔和1个引线孔。在塑料管两端各垂直钻1个悬挂孔。

塑料管上的挂钩用较粗的铁丝或铜丝制成，其一端弯成挂钩状，另一端穿过塑料管端部的悬挂孔后折弯，并用玻璃胶将它们粘牢即可，如图1-65所示。

各部件在玩具鹦鹉及其站立的横杆中的位置，如图1-66所示。录音指示灯VD1 安装在头部，驻极体话筒BM、扬声器BL和电路板安装在中部，电池盒安装在尾部，效果选择按钮S1 ～S4和电源开关S5 安装在横杆中。各部件之间用绝缘导线相连接。电池可采用三节5号或7号电池。

录音指示灯VD1 实际上是由两个发光二极管组成的，分别安装在玩具鹦鹉头部的两眼位置，如图1-67所示。安装时，从拉链处将两个发光二极管送至头部内，并从两眼的开孔处伸出，用玻璃胶从里面粘牢即可。

效果功能按钮S1 ～S4 和电源开关S5 安装在塑料管锯下的部分。其方法是用玻璃胶将按钮或开关粘牢在锯下的塑料管部分的弧形内，并使按钮或开关的柄从相应的孔中伸出，如图1-68所示。

按照电路图将4个按钮和1个电源开关焊好引线，所有引线均从引线孔中穿出。将安装好效果按钮和电源开关的塑料管锯下部分，放回到原来的塑料管上，并用胶将二者粘牢，如图1-69所示，整个横杆便做好了。

（3）悬挂与使用

将玩具鹦鹉放置在横杆上，并用玻璃胶将其双脚粘牢在横杆上。从横杆中引出的按钮和电源开关的引线，沿玩具鹦鹉脚进入其体内，分别焊入电路板的相应位置上。往横杆上放置玩具鹦鹉时要注意，应使其重心处于悬挂点的正下方，以免重心偏移造成悬挂歪斜，如图1-70所示。

该鹦鹉会用4种腔调学舌。使用时打开电源开关S5，根据需要按一下横杆上的某个效果选择按钮（S1 ～S4 其中之一），如图1-71所示。当鹦鹉的双眼（录音指示灯VD1）发亮时，即可对其讲话，最长可达10s。讲话停止后约1s，鹦鹉便按照选定的腔调复述你刚才的话。需要改变学舌效果时，根据需要重新按一下横杆上的相应按钮即可。

1.6 电子沙漏

沙漏是一种古老的计时工具，也是一种玩具。电子沙漏以电子电路控制的发光二极管表示沙粒，模拟沙漏的运动过程，如图1-72所示。电子沙漏会像真正的沙漏一样，上部的沙粒（点亮的发光二极管）一粒一粒往下掉，下部的沙粒一粒一粒堆起来。漏完以后，你将电子沙漏倒过来，又会重新开始一粒一粒往下漏。

1.6.1 电路工作原理

电子沙漏是一个级联运用移位寄存器的典型实例，电路图如图1-73所示，包括5个组成部分：①由集成电路IC1、IC2 组成的15位移位寄存器；②开关S1、S2，二极管VD16、VD17、VD18，电阻R16等组成的输入数据控制电路；③晶体管VT1 ～VT15和VT1′～VT15′组成的输出状态控制电路；④发光二极管VD1 ～VD15和VD1′～VD15′组成的显示电路；⑤反相器D1、D2 等组成的时钟振荡器。图1-74为其原理方框图。

在结构上，两组各15个发光二极管分别排列成为两个三角形状，如图1-75所示。其中，VD1 ～VD15位于上部，排列成倒三角形状；VD1′～VD15′位于下部，排列成正三角形状。两个三角形的顶尖相对，组成沙漏形状。当上部有一个发光二极管熄灭时，相应地下部就有一个发光二极管点亮，模拟沙漏的运动。

（1）电路工作过程

集成移位寄存器IC1、IC2 级联组成15位移位寄存器，构成电子沙漏的主体控制电路。每一位寄存单元都分别通过NPN型晶体管VT和PNP型晶体管VT形成Q和Q两个互为反相的输出状态，分别控制VD和VD′ 两组发光二极管。15位移位寄存器的串行数据输入端D的状态受位置控制电路的控制。

当电子沙漏正向放置时（发光二极管VD1 ～VD15在上部且全亮），串行数据输入端D=0，并在时钟脉冲CP的作用下逐步右移，使VD1 ～VD15一个接一个地熄灭，同时VD1′～VD15′ 一个接一个地点亮，直至VD1 ～VD15全灭、VD1′～VD15′全亮。

当把电子沙漏上下颠倒过来后，串行数据输入端D=1，并在CP的作用下逐步右移，又使VD1′～VD15′（此时在上部）一个接一个地熄灭，同时VD1 ～VD15（此时在下部）一个接一个地点亮，直至VD1′～VD15′全灭、VD1 ～VD15全亮。

（2）15位移位寄存器

15位移位寄存器由4个4位移位寄存器串接而成（最后1位不用），如图1-76所示。其串行数据输入端D上的数据，在时钟脉冲CP上升沿的作用下向右移位。

设15位移位寄存器初始状态为全“1”，串行数据输入端D=0。当第一个CP脉冲到来时，移位寄存器的第一位变为“0”；第二个CP脉冲到来时，移位寄存器的第二位变为“0”；…；第15个CP脉冲到来时，移位寄存器的第15位变为“0”，即15位移位寄存器的状态变为全“0”。

由于CD4015的每一位寄存单元只有Q输出端，因此在每一位寄存单元的Q端同时接有NPN型（VT）和PNP型（VT′）两个射极跟随器。其输出状态为：VT=Q，VT′= 。

（3）输入数据控制电路

电子沙漏的工作模式要求，当Q1 ～Q15为“1”时，输入数据D应为“0”；当Q1 ～Q15为“0”时，输入数据D应为“1”。D端状态的转换由输入数据控制电路完成。当 Q1 ～Q15为“1”时，由S1 接通电源，R16将D端钳位到地，D=0；当Q1 ～Q15为“0”时，由S2 接通电源，电源电压经VD16加至D端，D=1。

（4）输出状态控制电路

晶体管VT1 ～VT15构成15个NPN型射极跟随器，分别控制发光二极管VD1 ～VD15。晶体管VT1′～VT15′ 构成15个PNP型射极跟随器，分别控制发光二极管VD1′～VD15′。15位移位寄存器的每一位寄存单元的Q输出端，同时接有NPN型（VT）和PNP型（VT′）两个射极跟随器。

以第一寄存单元为例：当Q=1时，NPN晶体管VT1 导通，发光二极管VD1 亮；同时PNP晶体管VT1′ 截止，发光二极管VD1′灭。当Q =0时，NPN型晶体管VT1 截止，VD1 灭；PNP型晶体管VT1′导通，VD1′亮。

（5）位置控制电路

由于电源开关S1、S2 同时要控制移位寄存器输入数据D的状态，而D的状态又应与电子沙漏的摆放位置相关，因此S1、S2 设计成重力开关，结构如图1-77所示。

当电子沙漏的VD发光二极管在上部时，重力开关的位置是S2 在上、S1 在下，如图1-78（a）所示。这时，落下的金属球使S1 接通，+4.5V电源经VD18提供给电路工作。由于VD17的阻隔作用，+4.5V电源不能到达D端，D=0。

当将电子沙漏颠倒过来后（VD′ 发光二极管在上部），变为S1 在上、S2 在下，如图1-78（b）所示。这时，落下的金属球使S2 接通，+4.5V电源经VD17提供给电路工作，同时经VD16加至D端，使D=1。

（6）速度控制电路

反相器D1、D2 组成多谐振荡器，产生频率约为1Hz的连续方波，作为移位寄存器的时钟脉冲CP。改变C1、R18的大小可以调节振荡频率，也就是调节了电子沙漏的流动速度。振荡频率越高，沙漏速度越快。

1.6.2 元器件选择

IC1、IC2 选用CMOS双4位移位寄存器集成电路CD4015。每一块CD4015内部含有两组独立的4位串入 -并出移位寄存器，如图1-79所示。

D1、D2 选用CMOS数字集成电路CD4069。CD4069电路内含6个独立的反相器，D1、D2 使用了其中的两个。对于其余的4个反相器，制作中应将其输入端接地，如图1-80所示。

VT1 ～VT15选用NPN型晶体管9013，VT1′～VT15′ 选用PNP型晶体管9012。VD1 ～VD15和VD1′～VD15′ 均采用直径为5mm的发光二极管，颜色可根据自己的喜好选择。

1.6.3 制作与调试

制作与调试可按以下方法步骤进行。

（1）自制重力开关

首先制作铜接点，用薄铜皮按如图1-81（a）所示尺寸形状剪好，并将其两端向下折弯成型。接着制作塑料框边，用2mm厚的塑料或有机玻璃板，按图1-81（b）所示尺寸形状做好，并在其上钻两个直径2mm的安装孔。以上铜接点和塑料框边各需做4个。

将4个铜接点分别从内侧插入4个塑料框边的安装孔中，并从外侧将其伸出部分折弯，如图1-82所示，使铜接点牢牢固定在塑料框边上。

将4个塑料框边围成菱形形状并用胶粘牢，塑料框边上固定有铜接点的一端，应两两相对地处于左右两端。在塑料框中间放一颗直径为4～5mm的自行车钢珠。最后在塑料框的顶、底两面各粘牢一块塑料或有机玻璃板，将自行车钢珠封在里面，重力开关便做好了，如图1-83所示。重力开关顶、底两面的塑料或有机玻璃板最好用透明的，这样可以随时观察到里面钢珠的运动状态。

（2）制作电路板

电子沙漏的电路板如图1-84所示。用单面敷铜板制成这块电路板，并钻好直径为0.8～1mm的元器件安装孔。集成电路的安装孔位置要准确，否则会造成安装困难。

将集成电路、晶体管、电阻、电容等焊入电路。发光二极管、重力开关、电池盒等用细软导线与电路板相连接。

（3）制作机壳

选取或自制一个长为140mm、宽为80mm、厚为50mm左右的绝缘材料的机壳，如图1-85所示，在其面板上钻出30个直径为5mm的圆孔，上下各15个并排列成三角形状，用于安装发光二极管。

（4）整体组装

将发光二极管从机壳面板后面插入安装孔中，并用玻璃胶从后面将发光二极管粘牢在面板上，如图1-86所示。用细软导线将发光二极管管脚引出。上部的15个发光二极管（VD1 ～VD15）的负极可并联在一起引出；下部的15个发光二极管（VD1′ ～VD15′）的正极可并联在一起引出。

电路板、重力开关和电池盒在机壳中的位置如图1-87所示。用玻璃胶将重力开关和电池盒粘牢在机壳底板上，重力开关的平面应与面板平行，S2 的一端在上、S1 的一端在下。电池盒应口朝上，以便安装或更换电池。电路板要固定好，在机壳内不应有任何晃动。

将面板固定到机壳上，电子沙漏便制作完成了。使用时，按如图1-88所示将电子沙漏竖立起来，代表沙粒的发光二极管亮点便开始往下漏。漏完以后，将电子沙漏上下颠倒过来，又会重新开始往下漏。不用时，将电子沙漏横着放置，电源便会关断，所有发光二极管均熄灭。