免费-数字集成电路十路彩灯控制器(2)

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第三章 基本电路设计

3.1 振荡电路设计

主要用来产生时间基准信号（脉冲信号），因为循环彩灯对频率的要求不高，只要能产生高低电平就可以了，且脉冲信号的频率可调，所以采用555定时器组成的震荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。电路图如图1所示。

图1.

3.2 计数译码电路设计

计数器是用来累计和寄存输入脉冲的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数分频器CD4017，它是一种用途非常广泛的电路。其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是00、01、02、···、09依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有三个（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲是输出00为高电平，其余输出端（01~09）均为低电平。CP0和CP1是两个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CP1端输入。设置两个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 CD4017有十个输出端（00~09）和一个进位输出端，每输入十个计数脉冲，就可得到一个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。由此可见，当CD4017又连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。CD4017的管脚分布如图3所

示：

图2

3.3显示电路设计

主要由发光二极管组成，当CD4017的输出端依次输出高电平时，驱动二极管也依次点亮，产生一种流动变化的效果。彩灯的循环速度由脉冲源频率决定。显示电路如图

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3.4 整体电路图及工作原理

图4

第四章 器件介绍

4.1 CD4017芯片功能及应用

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3 图西安电子科技大学长安学院

a.CD4017功能：

1．CD4017如图5所示有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。

2．CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。

由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

图5

b.CD4017应用

1.用一个CD4017制作的彩灯电路如图6所示。

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图6 2.电路工作原理

CD4017输出高电平的顺序分别是③、②、④、⑦、⑩、 ①、⑤、⑥、⑨脚，故③、②、④、⑦、⑩、①脚的高电平使6串彩 灯向右顺序发光，⑤、⑥、③脚的高电平使6串彩灯由中心向两边散开发光。各种发光方式可按自己的需要进行具体的组合，若要改变彩灯的闪光速度，可改变电容C1的大小。

4.2 NE555功能及应用

a.NE555特点

1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。

2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。

5.静态电流 最大值 VCC = 5 V, RL = ∞ =6mA VCC =15 V, RL = ∞ =15mA

b. NE555引脚图如图7，功能配置说明如下：

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图7

Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。

Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。

Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。

Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。

Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。

Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。

Pin 8 (V +) -这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。

c.应用举例

集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放。

当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加

至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。

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