В популярной радиотехнической литературе описано немало автоматов на микросхемах, позволяющих создавать различные световые эффекты для украшения новогодних елок, иллюминирования декоративных масок, аттракционов. Основа таких автоматов- те же триггеры, управляемые, как и в модели светофора, импульсами тактовых генераторов. Переключаясь из одного логического состояния в другое, триггеры выходными сигналами управляют цепями питания нескольких ламп накаливания (или гирлянд), которые и создают задуманные световые эффекты.

Предлагаем для опытной проверки простой автомат, создающий эффект "Бегущая тень"(рис. 1, а).

Устройство состоит из генератора импульсов на элементах DD1.1 и DD1.2, инвертора DD1.4, счетных D-триггеров DD2.1 и DD2.2, логического узла на элементах 2И-НЕ DD3.1-DD3.4 и транзисторов VT1-VT4 с лампами накаливания HL1-HL4 в коллекторной цепи. Подстроечным (или переменным) резистором R1 можно плавно изменять частоту тактового генератора в пределах 1... 2 Гц.

Два триггера микросхемы К155ТМ2 (DD2), соединенные между собой последовательно, образуют двоичный счетчик импульсов, поступающих на его вход от генератора. В итоге на выходе первого триггера частота импульсов оказывается меньшей вдвое, а на выходе второго- вчетверо. Элементы DD3.1-DD3.4, работающие как дешифраторы логических состояний триггеров счетчика, формируют сигналы, включающие в определенном порядке лампы накаливания. Лампа HL1 загорается тогда, когда на выходе элемента DD3.1 появляется напряжение высокого уровня, открывающее транзистор VT1. В таком состоянии этот логический элемент может оказаться только при низком уровне напряжения на одном из его входов, т. е. в те промежутки времени, когда один из триггеров находится в нулевом состоянии. Если же оба триггера находятся в единичном состоянии, на выходе элемента DD3.1 будет напряжение низкого уровня, транзистор VT1 окажется закрытым, а лампа HL1 -погашенной.

Работу автомата в целом проанализируем по графикам, изображенным на рис. 1, б. Считаем, что в начальный момент после включения питания D-триггеры счетчика оказались в нулевом состоянии. Следовательно, включились лампы HL1-HL3 потому, что в это время на выходе элементов DD3.1-DD3.3 появилось напряжение высокого уровня, которое открыло транзисторы VT1-VT3.

Первый импульс генератора своим фронтом переключил триггер DD2.1 в единичное состояние. Сразу же переключился в аналогичное состояние и триггер DD2.2. Поэтому лампа HL1 погасла (на выходе элемента DD3.1 появился низкий уровень напряжения) и включилась лампа HL4 (на выходе элемента DD3.4 появился высокий уровень напряжения). Второй импульс переключил триггер DD2.1 в нулевое состояние (триггер DD2.2 остался в единичном). Теперь гаснет лампа HL2, а остальные светят. Третий импульс переключает первый триггер в единичное состояние, а второй - в нулевое. Значит, гаснет лампа HL3, а остальные горят. При четвертом импульсе оба триггера счетчика оказываются в нулевом состоянии и гаснет лампа HL4.

Начиная с пятого (затем с девятого, тринадцатого и т. д.) импульса, появляющегося на входе двоичного счетчика, описанный цикл работы автомата повторяется. И если лампы расположены гирляндой, гаснущие лампы будут создавать эффект "бегущая тень".

С таким автоматом можно получить и эффект "бегущий огонь", если между выходами элементов DD3.1-DD3.4 и соответствующими им ограничительными резисторами R2-R5, включить инверторами элементы еще одной микросхемы К155ЛАЗ (подобно элементу DD1.3.). Тогда при каждом цикле работы автомата станет вспыхивать лишь одна лампа и "огонь"будет "бежать"по гирлянде. Скорость перемещения "огня"тем больше, чем выше частота тактового генератора.