【正文】 CD4017 是 5 位 Johnson 計數(shù)器，具有 10 個譯碼輸出端， CP、 Cr、 EN、輸入端。其引腳圖如圖 所示。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，由計數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是 00、 0 0 … 、 09 依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。用于產(chǎn)生 CD4066 模擬開關(guān)切換的控制信號 [3]。例如，多諧振蕩器就經(jīng)常用作產(chǎn)生標準頻率信號和時間信號的脈沖發(fā)生器；施密特觸發(fā)器除用作整形外，還可以用于電平比較和脈沖鑒幅等；從延遲和定時角度看，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器本身就是很好的脈沖 延遲環(huán)節(jié)和定時單元。經(jīng)常應(yīng)用的脈沖整形電路有 :施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。因此，時鐘脈沖的特性直接關(guān)系到系統(tǒng)能否正常地工作。當然，在采取整形的方案時，是以能夠找到頻率和幅度符合要求的一種已有電壓信號為前提的。 脈沖產(chǎn)生的整形電路 在數(shù)字電路中，基本工作信號是二進制的數(shù)字信號或兩狀態(tài)的邏輯信號，二進制數(shù)字信號只有 0， 1 兩種數(shù)字符號，邏輯信號 0， 1 兩種取值都具有二值特點。 R = THU 2/3 VCC、 TRU VCC/3 時， C1輸出高電平、 C2輸出低電平， Q =0， Q =1，u0=u0H、 TD截止。 表 555基本功能表 THU (6) TRU (2) R (4) ou (3) DT 導通 / / 0 UOL 導通 2Vcc/3 Vcc/3 1 UOL 導通 2Vcc/3 Vcc/3 1 不變 不 變 / Vcc/3 1 UOH 截止 R =0 時， Q =1，輸出電壓 U0=UOL為低電平， TD飽和導通。 綜上所述可知， 555 定時器不僅提供了一個復位電平為 2Vcc/3，且可通過 R 端直接從外部進行置 0 的基本 RS 觸發(fā)器，而且還給出了一個狀態(tài)受該觸發(fā)器 Q 端控制的晶體管開關(guān)，因此使用起來極為靈活。 (4) 晶體管開關(guān)和輸出緩沖器 晶體管 TD構(gòu)成開關(guān)，其狀態(tài)受 Q 端控制，當 Q 為 0 時 TD截止、為 1 時 TD導通。如果在電壓控制端CV另加控制電壓，則可改變 C1， C2的參考電壓。比較器有兩個輸出端，分別標有 +號和 號，如果用 U+和 U表示相應(yīng)輸入端上所加的電 壓，則當 U+U時，其輸出為高電平，當 U+U時，輸出低電平，兩個輸入端基本上不向外電路索取電流，即輸入電阻趨近于無窮大?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。其功能真值表如表 所示。 圖 555 等效的 RS 觸發(fā)器 這個特殊的 RS 觸發(fā)器有兩個特點：（ 1）兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閥值端 TH 要求高電平， 而置位端 S 即觸發(fā)端 TR則要求低電平。此外這個觸發(fā)器還有復位端 R ，控制電壓端 CV，電源端 VCC 和接地端 GND。它只有一個輸出端 OUT， OUT 可等效成觸發(fā)器的 Q端。所以 可以把 555 電路等效成一個放大電開關(guān)的 RS 觸發(fā)器。 電路組成 555 集成定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，由基本 RS 觸發(fā)器、比較器、分壓器、晶體管開關(guān)和輸出緩沖器五個部分組成 ]2[ 。 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 頁 2 流水燈控制電路組成 555定時器 555 定時器是一種應(yīng)用特別廣泛作用很大的集成電路，屬于小規(guī)模 集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。循環(huán)定時器實際上是一個低頻振蕩器，它輸出的高低電平，用于控制自動切換電路。計數(shù)譯碼器在推動脈沖的作用下其 Q0—Q2 依次循環(huán)輸出高電平，開關(guān)電路受計數(shù)譯碼器輸出的高低電平控制。 圖 原理框圖 直流電源用于提供相關(guān)電路的工作電源。 （ 5）通過利用中規(guī)模集成電路中可逆計數(shù)器和譯碼器實現(xiàn)正、逆流水功能，與此同時，根據(jù)需要使彩燈作各種各樣的變化。 （ 4）該多功能流水燈具有定時功能。 （ 2）該彩燈控制電路，在完成基本變化的基礎(chǔ)上，可以實現(xiàn)彩燈的流向性，間歇性變化的要求，從而使彩燈更加豐富化。為了發(fā)光二極管形成流水效果，將電源加在 555 定時器中，定時發(fā)送脈沖，通過 CD4017 循環(huán)計數(shù)，由 CD4066 控制開關(guān)，使發(fā)光二極管逐個接受高電平，循環(huán)亮起，設(shè)計中，選用四種顏色的發(fā)光二極管，從而形成更好的流水效果。為了提高系統(tǒng)可靠性、實用性，從而研究了一種基于 模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的 循環(huán)控制系統(tǒng)。其主要的電路原理：整個流水燈電路由時鐘產(chǎn)生，流水程序控制驅(qū)動及功率控制元件電源供給電路等電路組成。如本文所設(shè)計的流水燈電路，就是利用中規(guī)模集成電路的功能擴展，將移位寄存器構(gòu) 成移存型計數(shù)器，將其輸出端接到多個 LED指示上。 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 頁 1 緒 論 課題背景及目的 今時代是一個新技術(shù)層出不窮的時代，在電子領(lǐng)域尤其是自動化智能控制領(lǐng)域，數(shù)字邏輯電路的發(fā)展也日趨迅速，通常流水燈的設(shè)計會選擇單片機編程，雖然單片機具有體積小、功能強、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點，但是，選擇單片機更大的增加了設(shè)計費用，并且對設(shè)計者的編程語言要求高，而在數(shù)字電路中，中規(guī)模集成電路以其功能強大、種類繁多，得到廣泛應(yīng)用。很多中規(guī)模集成電路都具有通用性，它的應(yīng)用已不僅僅局限于其本身所具有的功能。利用數(shù)字電路來控制燈的狀態(tài)，并顯示設(shè)計結(jié)果。 課題研究方法 常見的流水燈控制系統(tǒng)中，是使用微機控制，設(shè)備復雜，成本較高；另外應(yīng)用單片機控制，雖然簡單，但系統(tǒng)智能化及傳輸可靠性低，且對語言的編程能力要求較高，均不理想。這種設(shè)計不僅僅應(yīng)用到流水燈的控制，也在工業(yè)生產(chǎn)中提高 自動化循環(huán)控制得到利用。 基本要求設(shè)計方案 （ 1）設(shè)計一個彩燈控制電路，使其能夠產(chǎn)生一個控制信號控制彩燈實現(xiàn)燈光變換的功能。 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 頁 （ 3）給彩燈流水控制電路一個控制信號，并能夠使其通過 利用組合電路實現(xiàn)自控、手控、流向控制等全方位功能。有模擬開關(guān)控制燈光的亮暗，彩燈會根據(jù)預定的要求作流向、間歇性變化，彩燈與彩燈之間亮暗間隔一定時間，從第一個彩燈開始直至最后一個，然后作重復性狀態(tài)。 設(shè)計框圖 根據(jù)本次設(shè)計的要求，設(shè)計流水控制的原理框圖如圖 所示。振蕩器用于產(chǎn)生脈沖信號推動 計數(shù)譯碼器工作。高電平輸出，對應(yīng)的開關(guān)閉合，低電平輸出，對應(yīng)的開關(guān)斷開。定時器輸出高電平，自動切換電路使 K1,K2 處于圖示狀態(tài)，燈光產(chǎn)生的流水感自左向右．定時器輸出低電平 ,K1,K2 同時改變狀態(tài)，燈光產(chǎn)生的流水感變?yōu)樽杂蚁蜃蟆Ｆ渥饔檬怯脙?nèi)部的定時器來構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖 [1]。 圖 555 內(nèi)部結(jié)構(gòu) (1)基本 RS 觸發(fā)器 由兩個與非門組成， R 是專門設(shè)置的可以外部進行置 0 的復位端，當 R =0 時，使Q =0、 Q =1。這個特殊的觸發(fā)器有兩個輸入端：閥值端（ TH ）可看成是置零端 R，要求高電平；觸發(fā)端（ TR） 黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 4 頁