CD4017流水灯

数字电路课程设计题目：CD4017流水灯

学院：测试与光电工程学院

专业名称：测控技术与仪器

班级学号：********

学生姓名：***

指导教师：金信鸿

二O一三年 6 月

测试与光电工程学院

课程设计任务书

测控技术与仪器系 100814班李陈伟学生：

课题名称： CD4017流水灯

课题要求：

1．要独立完成设计任务，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Protel 99 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．掌握常用的电子仪器仪表使用，如直流稳压电源、直流电压、电流表、信号源、示波器等。

5．学会掌握安装电子线路的基本技能和调试方法，善于在调试中发现问题和解决问题。

6．能够写出完整的课程设计总结报告。

主要参考资料：

[1] 阎石主编数字电子技术基础第5版高等教育出版社

[2] 电子技术课程设计指导湖南大学彭介华主编高等教育出版社

[3] 数字电路实验与课程设计●修订版吕思忠施齐云编著哈尔滨工程

大学出版社

[4] Proteus教程——电子线路设计、制版与仿真朱清惠张凤蕊王志奎编

清华大学出版社

指导教师：金信鸿

时间： 2013年 5 月 29 日

CD4017流水灯

学生姓名：李陈伟班级：100814

指导老师：金信鸿

摘要:

随着电子技术的快速发展尤其是数字技术的突飞猛进，多功能流水灯凭着简易，高效，稳定等特点得到普遍的应用。在各种娱乐场所、店铺门面装饰、家居装潢、城市墙壁更是随处可见，与此同时，还有一些城市采用不同的流水灯打造属于自己的城市文明，塑造自己的城市魅力。目前，多功能流水灯的种类已有数十种，如家居装饰灯、店铺招牌灯等等。所以，多功能流水灯的设计具有相当的代表性，；利用单片机也可实现流水灯功能，但电路较复杂，费用较高，综合考虑，利用CD4017设计流水灯具有其优势。

多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种图案的功能，主要涉及了数字电路中一些编码译码、计数器原理，555定时器构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲，设计过程中了解相关芯片（NE555、CD4017）的具体功能，引脚图，真值表。

本文用NE555定时器，CD4017十进制计数器，外加辅助电阻电容实现流水灯功能，利用protues仿真，焊接电路板，在制作的过程中，用到了万用表，本文着重分析NE555定时器发出方波脉冲的原理与CD4017计数器工作原理，同时也介绍制作中会遇到的问题以及解决方案，改变部分电阻，电容值探究电路运行的可靠性与实用性。

关键词：NE555,CD4017，Proteus仿真，原理

指导老师签字：

1 引言

城市的霓虹灯将夜晚装点的绚丽多彩，这些霓虹灯即是由很多的流水灯组合而成的，流水灯的亮暗由电路控制，作为一名学习测控技术与仪器的大三本科生，有义务掌握这些原理，更应该将此应用于实践，为以后服务社会做准备，所以学习与尝试利用NE555定时器与CD4017制作流水灯，并取得了良好效果，此方法简单易行，虽不能实现复杂的功能，但对于流水灯探索打下了基础。

555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

CD4017为十进制计数器，对接收到的电信号计数，并输出高电平做标记。

二者与部分电阻电容，二极管的组合使用可以实现流水灯功能[5]。

2 电路设计与原理分析，下图为总电路图（见图1）

图 1 总电路图

2、1 NE555定时器部分

555定时器的内部电路由分压器。电压比较器C1和C2、简单SR锁存器、放点三极管T以及缓冲器G组成，其内部结构图如图（2）所示。三个5KΩ的电阻串联组成分压器，为比较器C1、C2提供参考电压。当控制端电压（5）悬空时（可对地接上0.01uF左右的滤波电容），比较器C2和C2的基准电压分别为2/3Vcc和1/3Vcc。

6脚是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；2脚是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。如果控制电压端（5）外接电压Vic，则比较器C1、C2的基准电压就变为Vic和1/2Vic。比较器C1、C2的输出控制SR锁存器和放

电三极管T的状态。

放电三极管T为外接电路提供放电通路，在使用定时器是，该三极管的集电极（7）一般都要外接上拉电阻。

当V6>2/3Vcc,V2>1/3Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，简单SR锁存器Q端置0，放点三极管T导通，输出端Vo为低电平。

当V6<2/3Vcc,V2<1/3Vcc时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，简单SR锁存器Q端置1，放点三极管T截止，输出端Vo为高电平。

当V6<2/3Vcc,V2>1/3Vcc时，简单SR锁存器R=1，S=1，锁存器状态不变，电路保持原状态不变[1]。

图2

555定时器的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：低触发端

3脚：输出端Vo

4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

下表为 555定时器的功能表

清零端高触发端TH 低触发端Q 放电管T 功能

0 ××0 导通直接清零

1 0 1 x 保持上一状

态

保持上一状

态

1 1 0 1 截止置1 1 0 0 1 截止置1 1 1 1 0 导通清零

下图为NE555定时器外围连接电路见图（3）