彩灯循环显示电路

《数字电子技术课程设计》报告—彩灯循环控制器的电路设计

专业：电子信息工程

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指导教师：

2011年6月12 日

1.课程设计目的

通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握彩灯循环控制器的设计方法。巩固所学理论，提高动手能力、创新能力和综合设计能力。为今后工作奠定坚实的基础。

2.课程设计要求

2.1彩灯能够自动循环点亮。

2.2彩灯循环显示且频率快慢可调。

2.3该控制电路具有8路以上的输出。

3.电路组成框图

此电路主要由三部分组成

振荡电路计数驱动电路显示电路

4.元器件清单

元器件名称个数型号主要参数

集成芯片 1 4017BD-5V

集成芯片 1 LM555CN

电阻 3 1K,1K,300

接地 2

滑动变阻器 1 1K

电容 3 10nF,1uF,1nF

直流电源 1 5V

发光二极管10 LED

5.各功能块电路

5.1振荡电路

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定时器组成的振荡器，其输出的脉冲作为下一级的时钟信号。电路中555定时器组成多谐振荡器，输出一定频率的矩形脉冲。

U1

LM555CN

GND 1DIS 7OUT

3

RST 4VCC

8THR 6CON

5

TRI 2VCC

5V R11k¦¸R21k¦¸C110nF C2

1nF 20

4

VCC

R31k¦¸

Key=A

50%

1517

16

555定时器组成的多谐振荡电路

U4

LM555CN GND 1DIS 7OUT

3

RST 4VCC

8THR 6CON

5

TRI 2

5.2 4017BD 工作原理

计数器是用来累计和寄存输入脉冲个数的时序逻辑部件。在此电路中采用十进制计数/分频器4017，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O0、O1、O2….O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。

4017有3个输入端（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CP1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~CP1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，此时4017芯片则用CP0时钟输入端，用上升沿来计数。

4017有10个输出端（O0—O9）和1 个进位输出端O5-09输入10个计数脉冲，O5-09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。

所以，当4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，可直接用作顺序脉冲发生器。

U2

4017BD_5V

O03O12O24O37~CP113MR

15

CP014

O410O51O65O76O89O9

11~O5-9

12

4017的管脚仿真图

6.仿真电路总图

U1

LM555CN GND 1DIS 7OUT

3

RST 4VCC

8THR 6CON

5

TRI 2VCC

5V R11kΩR21kΩC110nF C2

1nF U2

4017BD_5V

O03O12O24O37~CP113MR

15

CP014O410O51O65O76O89O911~O5-9

12

20

4

5

C31uF

VCC

R31kΩ

Key=A

30%

1517

16

R4

300ΩLED1

LED2

LED3

LED4

LED5

LED6LED7

LED8

LED9

LED10

1367

8

9

101213

1114

7.实际芯片连接总图

8.总结

这次实践让我学到了不少，首先要做好之前的准备工作，4017BD这个芯片在做这个实验之前我没有一点了解，我查找资料书，了解了这个芯片的功能，在这过程中也遇到了麻烦，因为实践的要求要可调节频率，但是我怎么调节电路的效果都不明显，后来我想到可以借助别的功能来实现，终于我找到xcs1，可以用它输出的波形来看出频率的变化！老师提问的问题也不是在于这个实验本身，这也要求我们学会变通，各个方面的知识都要有所了解！

这次的芯片连接完成的比较顺利，因为我这次设计的电路比较简单，所以连接起来也不太难，虽然一开始我们把图给搞乱了，其实这也是因为我们心里太浮躁的原因。要做好一件事首先要静下心来慢慢理清思路，然后一步步来完成，才能少走弯路，得到最后的结果！这也让我知道了一个团队在一起时所能发昏出的巨大潜能！

我非常珍惜这次的实践，我希望我们以后经常多这种实践，技能开发头脑，又能锻炼自己的动手能力。

参考书目：

[1] 阎石，《数字电子技术基础》，北京，高等教育出版社，2004年

[2] 高吉祥，丁文霞，《数字电子技术》（第三版），北京，电子工业出版社，2011年

[3] 邹红，《数字电路与逻辑设计》，北京，人民邮电出版社，2008 年

[4] 伍时和，《数字电子技术基础》，北京，清华大学出版社，2009年