项目二 cd4017流水灯(葛中海)

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1、6项目二CD4017流水灯一、教学目标●认识CD4069和CD4017内部功能框图。●掌握CD4069和CD4017的逻辑功能。●熟悉反相器与阻容元件构成多谐振荡器的电路结构和工作特性。●理解并掌握多谐振荡器电路的工作原理。●理解并掌握CD4017递进计数器的工作原理。●了解蜂鸣器分类和特点。●了解蜂鸣器驱动电路的结构特点，掌握它的工作原理。二、电路结构本电路可分为几大部分，它们分别是时钟振荡电路、计数电路、蜂鸣器驱动电路和按键控制电路。1．时钟振荡电路：由CD4069的C、D单元及电阻R1、R2、RP和电容C1组成；2．流水灯电路：由CD4017和多

2、只LED灯组成；3．蜂鸣器驱动电路：由CD4069的A、F单元及限流电阻R3和三极管组成，驱动蜂鸣器；4．键控电路：由按键S1、S2、S3与电阻R6组成；三、认识特殊器件1．CD4069CD4069是六非门数字集成电路，其内部框图结构如图2.1。它的六个非门各自独立，因此也称为CD4069的六个单元，分别为A～F，电源端共用，其中第⒁脚接Vcc、第⑺脚接GND。非门的逻辑功能如表2.1。表2.1非门逻辑输入/输出输入输出0110图2.1CD4069内部框图2．CD4017CD4017是双列直插式塑料封装，引脚排列及输出功能如图2.2。CD4017内部逻

3、辑是由十进制计数器电路和时序译码电路两部分组成。这种计数器具有编码可靠、工作速度快、译码简单，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。由图2.2可知CD4017第③端（Q0）为译码最低位，第⑾端（Q9）为译码最高位。第⒀端是“使能端”，的上横线表示CD4017在“使能端”=0时工作，高电平时禁止。另外，第⒁端是时钟输入，第⒂端是复位端。图2.2引脚功能图四、工作原理1．时钟电路66如图2.3，假如初始上电时组成多谐振荡电路CD4069的B、E单元状态如图2.3（a）所示，于是④端高电平对电容充电（电流流

4、向③端）。（a）（b）图2.3非门组成的多谐振荡器●C1充电——电流④→C1→RP→R2→③开始时充电电流最大，A点电压维持为“1”（同学们想一想:为什么？），随着C1电压升高、充电电流逐渐减小，A点电压也随之下降，一旦下降到非门的“低阀门”电压（等效逻辑“0”电平），经R1加到⑾，则⑩变为“1”、④随即变为“0”，如图2.3（b）所示。●C1放电——电流③→R2→RP→C1→④当CD4069的③端为“1”、④端为“0”时，电容C1反向放电（电流流向④端）。开始时放电电流最大，A点电压维持为“0”（同学们想一想:为什么？），随着电容C1电压降低、放电电

5、流逐渐减小，A点电压也随之上升，一旦上升到非门的“高阀门”电压（等效逻辑“1”电平），经R1加到⑾，则⑩变为“0”、④随即变为“1”，如图2.3（a），此后电路重复上述过程……CD4069几个关键测试点电压波形如图2.4，图2.5。调节RP，改变电容C1充、放电时间，随之就改变了时钟电路振荡周期——也就是时钟振荡电路的工作周期。图2.4CH1是A点，CH2是CD4069的⑾端图2.5CH1、CH2分别是CD4069的④、③端2．计数电路CD4017输出高电平脉冲的脚位顺序是③→②→④→⑦→⑩→①→⑤→⑥→⑨，进位端C0（第12脚）在Q5输出“1”时翻转

6、为“0”，并持续到一个循环周期开始时翻转为“1”，如图2.6。66图2.6CD4017输出波形时序图　由于同一时刻Q0～Q9只有一端被译码，根据CD4017的工作特性我们知道只有译码选中的那个端输出高电平，其余输出端均为低电平，因此同一时刻只有被译码的输出“1”，与之对应的发光二极管点亮。CD4017有10个译码输出端Q0～Q9，它会随时钟脉冲的输入而依次出现高电平。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，因此，可以把C0作为下一级计数器的时钟信号。　RST是CD4017的复位清零端，RST为高电平或正脉冲时

7、计数器清零，在所有输出中只有对应Q0=1，其余输出均为低电平，如图2.6之RST为高电平的起始片段。从上述分析中可以看出，CD4017的基本功能是对“CLK”输入脉冲进行十进制计数，并按照输入脉冲的个数顺序将脉冲分配在Q0～Q9这十个输出端，计满十个数后计数器复零，同时输出—个进位脉冲。3．蜂鸣器驱动电路CD4017的Q0输出经CD4069的A、F单元两次反相后，经电阻R3驱动三极管驱动蜂鸣器振动发声。原理图显示CD4069的A、F单元两次反相，即CD4069的①端和⑿端的逻辑状态相同。另外，本项目采用直流蜂鸣器——施加稳定的电压即能工作，如果采用交流

8、蜂鸣器，响度比直流蜂鸣器差许多。直流蜂鸣器实物及参数如图2.7。图2.7压电蜂鸣器实物图及技术