跑马灯电路图及元件知识

跑马灯实验说明书

一、实验目的

1.熟悉NE555定时器，计数器CD4017的逻辑特性。

2.熟悉NE555构成多谐振荡器原理。

3.掌握简单电子电路的安装、焊接、调试技术。

二、实验要求

1.知道NE555、CD4017的管脚排列顺序。

2.利用NE555构成多谐振荡器。

3.知道电阻的主要参数及其标注方法。（见实验指导书116页）。

4. 知道电容器的主要作用。（见实验指导书122页）。

5. 了解有关焊接的知识。

三、实验器材

电路板1块。

电容：1μF （1个）。

集成芯片：NE555（1个）、CD4017（1个）。

电阻：22KΏ、550KΏ（可调）、330Ώ各一个

二极管：IN4148（8个）、发光二极管（6个）。

秒表（自行提供）

电池：5V

四、电路的安装

1.检查集成芯片NE555，CD4017的安装位置有无错误.

2.检查电解电容的极性有无错误；

3. 检查二极管IN4148及发光二极管的安装方向有无错误；

4. 检查各个电阻的安装是否有误。

5. 检查有无虚焊。

五、电路的调试

1. 电路焊接好后，先将电路板正负端接到直流电压5V及地线处，观察发光二极管是否变亮。

2. 适当改变电位器阻值，观察其对CD4017循环周期（发功二极管依次循环一周）的影响。

3. 利用秒表记录CD4017一个合适循环周期的时间。（分别测量电阻最大时、最小时、合适时的周期）

六、实验报告要求

1. 写出实验目的、要求。

2. 注明说用元器件

3. 画出实验电路图。

4. 根据实验操作过程，自己拟写实验步骤。

5. 根据公式计算出多谐振荡器的频率。与记录的循环周期有何联系。

附录

1.跑马灯电路图

2.CD4017的相关资料

3.NE555的相关资料（见实验指导书220页）

4.IN4148的相关资料

跑马灯电路图

CD4017的相关资料

CD4017是5位Johnson计数器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端，时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。其引脚排列如下

引出端功能符号

：进位脉冲输出

CP：时钟输入端

CR：清除端（CR接低电位时，开始计数。接高电位时

Q0=1， =1。Q1~Q9为0.）

：禁止端

Q0-Q9计数脉冲输出端 R

VDD：正电源 GND：地

CD40171C 内部逻辑电路原理图如图2 所示。它是由十进制计数器电路和时序译码电路两部分组成。其中的 D 触发器 Fl～F5 构成了十进制约翰逊计数器，门电路 5～14 构成了时序译码电路。约翰逊计数器的结构比较简单．它实质上是一种串行移位寄存器。除了第 3 个触发器是通过门电路15、16 构成的组合逻辑电路作用于 F3 的 D3 端以外，其余各级均是将前一级触发器的输出端连接到后一级触发器的输入端 D 的，计数器最后—级的端连接到第一级的 D1 端。这种计数器具有编码可靠，工作速度快、译码简单，只需由二输入端的与门即可译码，且译码输出无过渡脉冲干扰等特点。通常只有译码选中的那个输出端为高电平，其余输出端均为低电平。约翰逊计数器状态如表1所示。

当加上清零脉冲后，Q1～Q5 均“0”，由于 Q1 的数据输入端 D1 是 Q5 输出的反码，因此, 输入第1个时钟脉冲后，Q1 即为“ l ”，这时 Q2 - Q5 均依次进行移位输出，Ql 的输出移至 Q2，Q2的输出移至Q3……。如果继续输入脉冲，则 Q1 为新的 Q5，Q2～Q5 仍然依次移位输出，这样就得到了图3的波形

表1 CD4017计数器状态

CP Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9

1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1

4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1

5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

由五级计数单元组成的约翰逊计数器，其输出端可以有32 种组合状态，而构成十进制计数器只需10 种计数状态，因此，当电路接通电源之后，有可能进入我们所不需要的22 种伪码状态。为了使电路能迅速进入表1所列状态，就在第三级计数单元的数据输入端上加接了两级组合逻辑门，使Q2 不直接连接D3，而使D3 由下列关系决定：

D3＝Q2(Ql+Q3)

这样做，当电源接通后，不管计数单元出现哪种随机组合，最多经过8 个时钟脉冲输入之后，都会自动进入表1所列状态。

CD4017 有3 个输入端：复位清除端CR，当在CR 端加高电平或正脉冲时，计数器清零，在所有输出中，只有对应“0”状态的Q0 输出高电平，其余输出均为低电平：时钟输入端CP

和，其中CP 端用于上升沿计数，端用于下降沿计数，这两个输入端的内部逻辑电路

如下图所示。由图4见，CP 和还有互锁的关系，即利用CP 计数时，端要接低电平：

利用计数时，CP端要接高电平。反之则形成互锁。

表2 CD4017清零、禁止功能

CR Q0Q1~Q9

0 0 计数

1 ＊ 1 0 1

0 1 禁止

在“C R” 端加上高电平或正脉冲时，计数器中各计数单元F1～F5 均被置零，计数器为“0 0000 ”状态。（见表2）

CD4017 有10 个译码输出端Q0～Q9，它仍随时钟脉冲的输入而依次出现高电平，见图3。此外，为了级联方便，还设有进位输出端，每输入10 个时钟脉冲，就可得到一个进位输出脉冲，所以可作为下一级计数器的时钟信号。

从上述分析中可以看出，CD4017(它的基本功能是对“CP”端输入脉冲的个数进行十进制计数，并按照输入脉冲的个数顺序将脉冲分配在Yo —Y9 这十个输出端，计满十个数后计数器复零，同时输出1个进位脉冲。我们只要掌握了这些基本功能就能设计出千姿百态的应用电路来。

硅晶体结构开关二极管IN4148

特性：

1.小玻璃结构确保高可靠性。

2.快速开关

3.地泄漏电流

4.高温焊接有保证

机械数据：

1.壳体：玻璃，密封。

2.极性：有黑色线圈一端为负极。

最大额定值和特性（额定值在25度的室温下测得）

额定值符号值额定值符号值

反向电压U R75V 反向电流（U R=20V）I R125nA

反向峰值电压U RM100V 反向电流（U R=75V）5uA

正向电流I O150mA 反向电流（U B=20V，T=100。C）I R250uA

周期性前向峰值电流I FRM300mA 反向恢复时间4nS

导通电压（I E=10mA）V E1V 热阻性（与外界结合点）B(ja) 0.35·。C/mW

电容（U

=0V，f=1MHz）Ct 4pF 适用于存储温度-55～+175·C

R