基于CD4013單鍵觸發(fā)臺燈的設(shè)計

　　電路設(shè)計主要應(yīng)用了芯片CD4013、二極管、三極管、繼電器、電阻、電容等電路元件構(gòu)成用單鍵觸發(fā)臺燈電路，工作時，按下輕觸開關(guān)S1，繼電器觸點吸合，燈泡點亮，工作指示燈D3點亮；再按下輕觸開關(guān)S1，繼電器觸點斷開，燈泡熄滅，待機指示燈D1點亮。

　　一、CD4013芯片引腳圖如（圖1）與功能分析：

　　
圖 1

　　CD4013是一雙D觸發(fā)器，由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時鐘輸入和Q及輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計算器和觸發(fā)器。在時鐘上升沿觸發(fā)時，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。一個D有6個端子，2個輸入，4個控制，4個控制端分別為R、S、CP、D。R和S不能同時為高電平。當R＝1、S＝0時，輸出Q一定為0，因此R可稱為復(fù)位端；當R＝0、S＝1時，輸出Q一定為1，因此R可稱為置位端；當R、S均為0時，Q在CP端有脈沖上升沿到來時動作，輸出Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。

　　二、單鍵觸發(fā)臺燈電路設(shè)計圖（ 如圖 2）與工作原理 ：

　　1．電路元件功能分析：（ 1）繼電器 K1 與燈泡連接，主要是控制開關(guān)作用，繼電器得電時接通電路，燈泡亮，斷電時，開關(guān)斷開，燈泡熄滅。（ 2）二極管 D2 與繼電器 K1 并聯(lián)反接在電路中，主要作用是當繼電器線圈中有電流通過時， 其兩端會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生， 當電流消失時， 其感應(yīng)電動勢會對電路中的元件產(chǎn)生反向電壓。 當反向電壓高于元件的反向擊穿時， 會把元件燒壞（ 如三極管等），此時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過二極管 D2 和線圈構(gòu)成的回路消耗掉，從而保證電路中其它元件的安全。（ 3）三極管 Q1 主要應(yīng)用它的開關(guān)作用。（ 4） R4 與電容串聯(lián)接在CD4013 的引腳 1 上主要作用是為了保持 1 腳為低電平，因為如果 1 腳是高電平時， 就會對由 R4 和 C1 組成的積分電路進行充電，當充電到 C1 的正極為高電平時，R 為 1，S 為 0，Q1 輸出為 0，即 4 腳為高電平時，1 腳就會復(fù)位，這時 1 腳會重新變?yōu)榈碗娖健?/p>

　　2． 單鍵觸發(fā)臺燈電路工作原理： 每次按下 S1， 燈的狀態(tài)就會發(fā)生改變。 也就是說，如果燈泡原狀態(tài)是亮的，當按下 S1 時，燈就會熄滅；如果燈泡原狀態(tài)是滅的，當按下 S1 時，燈就會亮。CD4013 的 1 腳（ Q 端）定會保持低電平，因為如果 1 腳是高電平時，就會對由 R4 和 C1 組成的積分電路進行充電，當充電到 C1 的正極為高電平時，R 為 1，S 為 0，Q1 輸出為 0，即 4 腳為高電平時，1 腳就會復(fù)位，這時 1 腳會重新變?yōu)榈碗娖健?當按下 S1 時，相當于給 3 腳（ CP 端）輸送一個上升沿，此時，就會把 5 腳的高電平輸送到 1 腳，這時 1 腳就從低電平跳變到高電平，也就是給11 腳輸送了一個上升沿，如果 13 腳（ Q 端） 的初始狀態(tài)為低電平，9 腳就為高電平（ 9 腳跟 12 腳相連），D1 亮，D3 滅，同時燈泡滅；當 11 腳來了一個上升沿時，9 腳的高電平就會送到 13 腳，同時 12 腳變?yōu)榈碗娖剑? 腳也為低電平，這時 D1 滅，D3 亮，同時燈泡也會亮；如果 13 腳（ Q 端）的初始狀態(tài)為高電平，9 腳就為低電平（ 9 腳跟 12 腳相連），D1 滅，D3 亮，同時燈泡也會亮；當 11 腳來了一個上升沿時，9 腳的低電平就會送到 13 腳，同時 12 腳變?yōu)楦唠娖剑@時 D1 亮，D3 滅，同時燈泡會熄滅。

　　3．利用PROTEL制作的 PCB 效果圖（ 圖 3），打印設(shè)計圖紙，將電路圖轉(zhuǎn)印到銅板，通過腐蝕、鉆孔等工藝，最后根據(jù)電路要求完成元器件的安裝及調(diào)試工作。

　　
圖 ?3?