cd4017工作原理詳解（cd4017引腳圖及功能_內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用電路圖） - 全文

　　cd4017工作原理

　　cd4017計數(shù)器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應(yīng)時鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10 個時鐘輸入周期CO 信號完成一次進(jìn)位，并用作多級計數(shù)鏈的下級脈動時鐘。

　　CD4017內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　圖 2 CD4017 內(nèi)部邏輯電原理圖

　　CD4017內(nèi)部邏輯電原理圖如圖2所示。它是由十進(jìn)制計數(shù)器電路和時序譯碼電路兩部分組成。其中的D觸發(fā)器Fl～F5構(gòu)成了十進(jìn)制約翰遜計數(shù)器，門電路5～14　構(gòu)成了時序譯碼電路。約翰遜計數(shù)器的結(jié)構(gòu)比較簡單．它實質(zhì)上是一種串行移位寄存器。除了第3個觸發(fā)器是通過門電路15、16構(gòu)成的組合邏輯電路作用于F3的D3端以外，其余各級均是將前一級觸發(fā)器的輸出端連接到后一級觸發(fā)器的輸入端D的，計數(shù)器最后—級的Q5端連接到第一級的D1端。這種計數(shù)器具有編碼可靠，工作速度快、譯碼簡單，只需由二輸入瑞的與門即可譯碼，且譯碼輸出無過渡脈沖干擾等特點。通常只有譯碼選中的那個輸出端為高電平，其余輸出端均為低電平。約翰遜計數(shù)器狀態(tài)如表1-1所示。

　　當(dāng)加上清零脈沖后，Q1～Q5均“0”，由于Q1的數(shù)據(jù)輸入端D1是Q5輸出的反碼，因此，輸入第—個時鐘脈沖后，Q1即為“l(fā)”，這時Q2-Q5均依次進(jìn)行移位輸出，Ql的輸出移至Q2，Q2的輸出移至Q3……。如果繼續(xù)輸入脈沖，則Q1為新的Q5，Q2～Q5仍然依次移位輸出，這樣就得到了表l～l的狀態(tài)及圖l～3的波形

　　由五級計數(shù)單元組成的約翰遜計數(shù)器，其輸出端可以有32種組合狀態(tài)，而構(gòu)成十進(jìn)制計數(shù)器只需10種計數(shù)狀態(tài)，因此，當(dāng)電路接通電源之后，有可能進(jìn)入我們所不需要的22種偽碼狀態(tài)。

　　為了使電路能迅速進(jìn)入表1～l所列狀態(tài)，就在第三級計數(shù)單元的數(shù)據(jù)輸入端上加接了兩級組合邏輯門，使Q2不直接連接D3，而使03由下列關(guān)系決定：

　　D3＝Q2（Ql+Q3）

　　這樣做，當(dāng)電源接通后，不管計數(shù)單元出現(xiàn)哪種隨機組合，最多經(jīng)過8個時鐘脈沖輸入之后，都會自動進(jìn)入表l～l所列狀態(tài)。

　　CD4017有3個輸入端：復(fù)位清零端R，當(dāng)在R端加高電平或正脈沖時，計數(shù)器清零，在所有輸出中，只有對應(yīng)“0”狀態(tài)的Q0輸出高電平，其余輸出均為低電平：時鐘輸入端CP和CE，其中CP端用于上升沿計數(shù)，CE端用于下降沿計數(shù)，這兩個輸入端的內(nèi)部邏輯電路如圖2所示。由圖2可見，CP和CE還有互鎖的關(guān)系，即利用CP計數(shù)時，CE端要接低電平：利用CE計數(shù)時，CP端要接高電平。反之則形成互鎖。

　　在“R”端加上高電平或正脈沖日子，計數(shù)器中各計數(shù)單元F1～F5均被置零，計數(shù)器為“00000”狀態(tài)。

　　CD4017有10個譯碼輸出端Q0～Q9，它仍隨時鐘脈沖的輸入而依次出現(xiàn)高電平，見圖3。此外，為了級聯(lián)方便，還設(shè)有進(jìn)位輸出端QC，每輸入10個時鐘脈沖，就可得到一個進(jìn)位輸出脈沖，所以QC可作為下一級計數(shù)器的時鐘信號。

　　從上述分析中可以看出，CD4017（它的基本功能是對“CP”端輸入脈沖的個數(shù)進(jìn)行十進(jìn)制計數(shù)，并按照輸入脈沖的個數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在Yo—Y9這十個輸出端，計滿十個數(shù)后計數(shù)器復(fù)零，同時輸出—個進(jìn)位脈沖。我們只要掌握了這些基本功能就能設(shè)計出千姿百態(tài)的應(yīng)用電路來。

　　CD4017應(yīng)用電路

　　一、用一個CD4017制成的彩燈電路

　　1.用一個CD4017制作的彩燈電路如圖1所示。

　　2.電路工作原理

　　CD4017輸出高電平的順序分別是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨腳，故③、②、④、⑦、⑩、①腳的高電平使6串彩燈向右順序發(fā)光，⑤、⑥、③腳的高電平使6串彩燈由中心向兩邊散開發(fā)光。各種發(fā)光方式可按自己的需要進(jìn)行具體的組合，若要改變彩燈的閃光速度，可改變電容C1的大小。

　　二、用三個CD4O17彩燈電路圖

　　CD4017的級連，如圖2所示。

　　CD4017級連后可以順序輸出24個高電平，同上理可組合出各種不同的發(fā)光方式，見圖3，可使6串彩燈向右流水發(fā)光，再向左流水發(fā)光，中心向兩邊散開后再向中心靠攏發(fā)光，1、3、5、2、4、6串間隔發(fā)光等等。

　　三、CD4017用作流水循環(huán)彩燈控制器

　　該裝置的電路工作原理如圖所示。它是由時鐘電路、十進(jìn)制計數(shù)分頻電路、大功率驅(qū)動電路及電源電路組成。220V市電經(jīng)電源變壓器T降壓后，由全橋U整流，C4濾波后再經(jīng)IC37809穩(wěn)壓成9V供給電路工作。由門電路F1、F2、R1、C1構(gòu)成時鐘電路，不斷地將脈沖輸入IC2CD4017的CP端。在IC2的輸出端Y0～Y9上接有10只可控硅元件VS1～VS10，當(dāng)某輸出端變?yōu)楦唠娖綍r，相應(yīng)地VS導(dǎo)通，從而點亮該路的彩燈H。Y0～Y9依次位移，H1～H10依次點亮，形成流水效果，如此周而復(fù)始。

　　其中F1、F2用一塊CD4069集成電路，任選其中兩只門電路即可口改變R1、C1的數(shù)值可以改變其振蕩頻率。I1C2采用CD4017。VS1～VS10采用1A～3A，400V～600V的單向可控硅元件，H的電功率小于100W，其彩燈顏色自定。T選用3～5W的電源變壓器，初級空載電流小于18mA，次級輸出電壓為12V。U采用全橋2A／100V即可，亦可用四只1N4001二極管組成橋式整流電路。其它元件無特殊要求，可按圖示數(shù)值選用。

　　裝置的發(fā)光器件采用了雙色發(fā)光二極管，形成紅、綠光依次交替流水閃光，頗為新穎美觀。它的電路工作原理如圖所示。它是由時鐘脈沖發(fā)生電路、十進(jìn)制計數(shù)器／分配器電路、驅(qū)動電路、雙色發(fā)光二極管組成，整個電路設(shè)計顯得清晰、簡潔。

　　IC1是一個由555時基電路構(gòu)成一個自激振蕩器，由RP1、R1、R2和VD1、

　　C1構(gòu)成的充放電回路，導(dǎo)致ICl的③腳不斷輸出方波脈沖供給IC2CD4017。IC2對輸入的方波脈沖進(jìn)行計數(shù)／分配，使其輸出端Y0～Y9依次變?yōu)楦唠娖?。?dāng)Y0～Y4依次變?yōu)楦唠娖綍r，三極管VTl～VT5依次導(dǎo)通，使得雙色發(fā)光二極管中的紅色（R）管芯點亮，形成紅色流水燈序。

　　當(dāng)IC2的Y5～Y9依次變?yōu)楦唠娖綍r，三極管VT6一VTl0依次導(dǎo)通，雙色發(fā)光二極管中的綠色（G）管芯依次點亮，形成綠色光序。在時鐘脈沖的不斷作用下，兩色光帶不斷交替流動，頗為美觀。

　　其中ICl采用555時基集成電路，IC2采用CD4017。VTl～VTl0采用C1815三極管，β≥100即可。發(fā)光二極管普通或高亮的等均可。其它元件無特殊要求，可按圖示數(shù)值選用。調(diào)節(jié)RP可控制發(fā)光二極管的流動速率。
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