流水灯电路的制作

流水灯电路的制作
一、概述：
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。

多功能流水灯，就是要具有一定的变化各种图案的功能，主要考察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，制作过程中需要了解相关芯片（NE555、CD4017）的具体功能，引脚图，真值表，认真布局，在连接过程中更要细致耐心。

二、电路原理图
三、电路工作原理
多功能流水灯原理电路图如上图所示。

原理电路图由振荡电路、译码电路和光源电路三部分组成。

本文选用的脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C1组成的多谐振荡器组成。

主要是为灯光流动控制器提供流动控制的脉冲，灯光的流动速度可以通过电位器R3进行调节。

由于R3的阻值较大，所以有较大的速度调节范围。

灯光流动控制器由一个十进制计数脉冲分配器CD4017和若干电阻组成。

CD4017的CP端受脉冲发生器输出脉冲的控制，其输出端(Q0~Q9)将输入脉冲按输入顺序依次分配。

输出控制的脉冲，其输出控制脉冲的速度由脉冲发生器输出的脉冲频率决定。

10
个电阻与CD4017的10个输出端Q0~Q9相连，当Q0~Q9依次输出控制脉冲时10个发光二极管按照接通回路的顺序依次发光，形成流动发光状态，即实现正向流水和逆向流水的功能。

电源电路所采用的电源为5V。

四、PCB板的设计
五、元器件清单
六、电路的组装与调试
1、电路的组装方法和步骤
（1）筛选元器件。

对所有购置的元器件进行检测，注意它们的型号、规格、极性，应该保质量。

（2）按草图在PCB板上组装并焊接。

要求：①元器件布局整齐、美观，同类型元器件高度一致；
②焊接良好，无虚焊、错焊、连焊等缺陷。

2、电路调试与故障排除
本电路无需多少调试，只要检查电路有无插错元器件，检查元器件的极性、管有无接错，电路连接是否正确，焊接是否良好，无虚焊等缺陷,然后接通电源＋5V，观察灯闪是否按照从第1组到第10组灯顺序依次点亮成流水状即可。

如有问题，先用万用表电压档测量IC (CD4017)的（14）脚的时钟信号是否正常。

如正常，则是CD4017及其后面的电路问题，需检查元器件是否插错，电路连接是否正确，焊接是否到位等。

如不正常，则是该振荡器没有产生振荡，说明IC(555)及其外围电路有问题，需检查相应元器件及其电路。

七、知识链接：
1、CD4017的逻辑功能表和引脚图
（1）、CD4017的管脚功能
CD4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。

它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。

它与时基集成电路555—样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。

目前世界各大通用数字集成申电路厂家都生产4017，在国外的．产品典型型号为CD4017，在我国,早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。

（2）、CD4017C结构原理
CMOS CD4017采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图2所示。

CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。

本书均以CD4017为例进行介绍：其引脚功能如下：①脚（Y5）：第5输出端；②脚(Y1)：第1输出端，③脚(Yo)：第0输出端，电路清零时，该端为高电平；④脚（Y2）：第2输出端；⑤脚(Y6)：第6输出端；⑥脚(Y7)：第7输出瑞；⑦脚(Y3)：第3输出端；⑧脚(Vss)：电源负端；⑨脚(Y8)：第8输出端，⑩脚(Y4)：第4输出端； 11脚(Y9)：第9输出端，12脚(Qco)：级联进位输出瑞，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲。

因此，进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号，13脚(EN)：时钟输入端，脉冲下降沿有效；l4脚（CP）：时钟输入端，脉冲上升沿有效；（15）脚：清零输入端，在“R”端加高电平或正脉冲时，CD407计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端YO为高电平，16脚(VDD)：电源正端，3—18V直流电压。

CD4017内部逻辑电路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F1—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。

除了第三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地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，计数器最后一级的Q5端连接至第一级的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
计数器状态如下表所示。

当加上清零脉冲后，Q1—Q5均为“0”，由于Q1的数据输入端D1是Q5输出的反码，因此输入第一个时钟脉冲后，Q1即为“1”，这时Q2—Q5依次进行移位输出，Q1的输出至Q2，Q2的输出至Q2，……。

如果继续输入脉冲，则Q1为新的Q5，Q2—Q5仍依次移位输出。

CD4017是十进制计数器／时序译码器，其应用极其广泛。

图2是CD4017管脚排列图，采用16脚双列直插式塑料封装形式。

图2 CD4017管脚功能图CP端在输入时钟脉冲的上升沿计数，时钟允许端EN为0时允许时钟脉冲输入，为“1”时，禁止时钟脉冲输入。

在输入时钟脉冲的作用下，Q0—Q9的十个输出端依次为高电平。

R 为复位端，当R＝1时，计数器清零，Q0为1，其余Q1—Q9均为0。

CO为进位输出端，CD4017计满10个数后，C0端输出一个正的进位脉冲。

2、NE555集成电路内部方框图及引脚图
NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。

NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。

NE555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。

其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。

内部结构和工作原理都相同。

NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.NE555属于cmos工艺制造. 其内部含有两个电压比较器，一个分压器，一个RS触发器，一个放电晶体管和一个功率输出级。

NE555集成电路内部方框NE555集成电路引脚图。