CD4017流水灯电路设计

CD4017流水灯电路设计

摘要：随着LED技术的不断发展以及LED在低功耗、长寿命、环保等方面的优势，LED应用领域逐渐增多。同时，许多国家在看到LED巨大的市场潜力后，纷纷出台各项鼓励措施大力推动LED在各领域中的应用。目前，LED的应用已经从最初的指示灯应用转向更具发展潜力的显示屏，景观照明、背光源、汽车车灯、交通灯、照明等领域，LED应用正呈现出多样化发展趋势。

本次毕业设计就是用小功率LED作为发光体替代实验室中价格昂贵的钠光灯或白炽灯。并利用555定时器、可变电阻普通电阻、电解电容以及普通电容构成可调驱动电路，驱动CD4017计数器构成的译码电路，使LED依次循环发光，从而组成循环流水灯。

关键词： CD4017 555定时器 LED

目录

设计任务和要求 (3)

1.引言 (4)

2.总体设计方案选择与说明 (5)

2.1 方案选择 (5)

2.2 电路工作原理： (5)

3.单元硬件设计说明 (5)

3.1 555定时器 (6)

3.2 自激多谐振荡器 (10)

3.3 十进制计数／分频器CD4017 (11)

3.3.1 CD4017内容说明： (11)

3.3.2 CD4017十进制计数器内部电路图： (12)

3.3.3 CD4017时序波形图： (13)

3.3.4 CD4017引脚图如下： (14)

3.3.5 CD4017引脚功能： (14)

3.4 发光二极管（LED） (15)

3.4.1 LED 特点 (13)

3.4.2 LED光源的特点 (16)

3.5 元件明细表 (17)

4.软件说明 (18)

4.1 Protel99简介 (18)

4.2 Proteus简介 (19)

5.安装调试方法 (19)

5.1 安装方法 (19)

5.2 调试方法 (20)

6.总结 (20)

7.致谢 (21)

8.参考文献 (22)

附录一 (22)

附录二 (24)

附录三 (25)

附录四 (26)

设计任务和要求

设计任务:

以CD4017计数器为基础设计一灯组流动速度和亮度均可调的循环流水灯。要求：

（1）独立完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知识的能力，并初步掌握电子技术设计的方法和步骤。

（2）熟悉电子线路Protel99软件及电子线路仿真Proteus软件的使用方法。

（3）学会查阅资料和手册，学会选用各种电子元器件。

（4）掌握安装电子线路的基本技能和调试方法。

（5）设计时尽量使用廉价环保元件。

（6）设计产品必须是灯组流动速度和亮度均可调的。

1.引言

随着电子科学技术的飞跃发展以及生活水平的提高，娱乐场所越来越多，如酒吧、舞厅、KTV等。我们在这些地方看到的循环彩灯就是最原始的循环流水灯演变而来的，而这些灯几乎用的都是低功耗、长寿命、环保等特征的LED。

在新兴应用市场不断出现的带动下，近些年LED市场规模快速提升。2005年中国LED的产量已经达到262.1亿只，市场规模更是突破百亿元大关达到114.9亿元。

LED的应用领域已经从最初简单的电器指示灯、LED显示屏发展到LCD背光源、景观照明、室内装饰灯等其他领域。而由于LED具有的长寿命、无污染、低功耗的特性，未来LED还将逐步替代荧光灯、白炽灯成为下一代绿色照明光源。为此，美国、韩国、欧盟、中国台湾都制定了适合各国国情的半导体照明计划，大力推进LED灯进入普通照明灯具市场。室内照明将是LED最具市场规模和发展潜力的应用。

从数量上看，凭借着国内强大的制造能力，指示灯依旧是LED的使用大户，其用量占据LED市场消耗量的半壁江山。但由于指示灯多为普通亮度LED，经过多年的发展产量很大早已形成买方市场，供过于求的市场现状导致价格持续下跌，严重影响了指示灯领域的LED市场规模增长。LED指示灯市场规模只保持了一位数增长，但是随着价格的进一步滑落，LED指示灯市场规模很难在维持正增长，预计从2006年起，该市场将呈现出负增长。

对于进入通用照明市场而言，功率白光LED除面临着诸如发光效率低、散热不好、成本过高等问题外，还将面临到光学、机构与电控等的整合以及LED照明产品通用标准的制定。解决上述问题需要很长的一段时间，赛迪顾问预计LED 在2010年前还不能进入通用照明市场。

由于酒店、商务会馆、高档商用写字楼等商用场所相对于价格的敏感度低。同时这些高档场所更注重于彰显品味与尊贵的地位，对于新兴产品抱有更大的兴趣度。这些都降低了LED照明进入的门槛。赛迪顾问预计LED照明将率先进入商用市场，逐步向民用市场扩展。

2.总体设计方案选择与说明

2.1 方案选择

根据课程设计的要求：用4017芯片设计一流水灯。我的总体设计方案如下：由于4017芯片本身是一十进制计数器（分配器），所以只需在CLK端口（15脚）接入一时钟信号且Q0至Q9端（1至7脚和9、10、11脚）接十只发光体就可得到一组流水灯。其时钟信号可用时钟信号发生器产生，也可用简单的芯片和元件组合成一多谐振荡电路产生，发光体可用钠光灯、白炽灯、发光二极管等。但从功耗高低、寿命长短、价格、环保等方面考虑，其时钟信号我采用由555定时器组成的多谐振荡器输出的周期性矩形波，发光体采用发光二极管（LED）。4017芯片会以输入信号的高电平为1低电平为0组成以二进制数再转化成十进制数分配给Q0至Q9端，从而使各发光二极管依次发光，若输入信号不间断，发光二极管循环发光。

2.2 电路工作原理：

流水灯由555组成的多谐振荡器和CD4017十进制计数器电路组成。当第一个脉冲到来时Q0输出高电平，LED1亮，第二个脉冲到来时，Q1输出高电平，LED2亮，…,直到Q9输出高电平，LED10亮，接着进行下一轮输出。改变多谐振荡器的振荡周期就可以改变灯组的流动速度，改变电流的大小可改变灯光的亮暗程度，所以本次课程设计以4017芯片为前提设计的流水灯其速度和亮度都是可调的。电路原理图见附页。

3.单元硬件设计说明

在进行单元硬件设计时，必须对所选的器件了解清楚后。下面是对所有选择的器件进行简单的说明和分析：