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1、项目九五彩缤纷的电子世界用CD4017组装流水灯电路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，设计过程中需要了解相关芯片(NE555
2、、 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。学习目标：1. 认识4017芯片的引脚功能。2. 了解4017应用电路，会分析电路的工作原理。3. 会识读电路图学习任务：制作一个555+CD4017流水灯电路。多功能流水灯设计方案(1) 设计一个彩灯流水控制电路，使其能够产生一个控制信号控制彩灯实现灯光变换的功能。(2) 该彩灯控制电路，在完成基本变化的基础上，可以实现彩灯的流向性、间歇性变化的要求，从而 使彩灯更加丰富化。(3) 给彩灯流水控制电路一个控制信号，并能够使其通过利用组合电路实现自控、手控、流向控制等 全方位功能。教学情景创设时间资源4课时材料资
3、源见电路图设备资源电烙铁、电路板、示波器、万用表等信息资源网络上网功能、ptoteus仿真软件环境资源电子装配室、电子调试室资源使用策略做中学，学中做，理论实践一体化的项目式教学学生上网查找讨论电路方案LM555CM8VCCRSTOUTDISTHRTRICON回顾：555电路如何构成多谐振 荡器进而用作定时器当555定时器组成自激多谐振荡 器时，输出的矩形脉冲的周期为： T=0.7* (R1+R2) *C。高电平暂稳态的持续时间为：T1=0.7* (R1+R2)；低电平的暂稳态持续时间为： T2=0.7R2*C。占空比：q%=R1/(R1+R2)网站上有一种专门的软件可以 用来设定555定时时
4、间，同学们 可以自己去下载。思考：如何改变555电路输出方 波的频率？本电路中，调节可变电阻R2便 可改变振荡电路的频率，反映在 CD4017输出端则是流动的速 率。1.1设计框图基本原理设计框图如下图(1)所示:图(1)设计框图1、2硬件电路设计1.2.1定时电路定时器由一块时基集成电路NE555和C1、C2、R1、R2等组成(其 中C1为延时充电电容，C2为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电 电阻，而R2又为放电电阻)。通电后，因电容C1两端电压不能突变， 2脚的电压为低电平，集成块NE555的内部触发器被置位，3脚输出 高电平。同时，由于电源经电阻R1和R2向C2充电，使6脚和2脚 的
5、电压不断提高，当电位上升到VCC的2/3时，集成块NE555的内 部触发器被复位，3脚的输出电压翻转为低电平。同时集成块NE555 内部的放电管导通，即7脚通过内部的放电管和1脚相通，C2上储存 的电荷就通过R2、7脚放电，使6脚和2脚的电压不断下降，当电位 降低到VCC的1/3时，集成块NE555的内部触发器被置位。同时集 成块NE555内部的放电管截止，7脚被悬空，电源又通过R1、R2向 C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高如此，周而复始，形成振 荡。输出端的高电平维持时间取决于电容C2的充电时间常数，输出 端的低电平维持时间取决于电容C2的放电时间常数。由于R2NR1， 故可以认为f放F
6、充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。 如用作其他情况，需要调整R1、R2、C2的参数。综上分析，3脚始 终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳电 路。1.3.2、脉冲分配器4017及其简单应用1、引脚分配U1 CP000 CP10102MR0304050607080905 9-14-13324 7101_56- 9114017BD10VPinTypeAELK.Input14COOutput12EInput13MRInput15QOOutput3Q1Output2Q2Output4Q3Output1Q4Output10Q5Output1Q6Output5Q7Output
7、6QSOutput3Q9Output11VDD *Power16VSSPower0引脚说明3个输入端（2个时钟输入端CP的14脚、EN的13脚 复位端Cr的15脚）。有10个输出端Q0Q9（依次为3脚、2脚、4脚、7脚、 10脚、1脚、5脚、6脚、9脚、 11 脚）。还有一个进位端CO2、基本应用0125678911112RRRRRRRRRR224374 I105 I16 I57 I68 I99 I1110 I看 看：用仿真软件ptoteus模拟观察有什么现象其功能是：当复位端Cr加上高电平和正脉冲时，输出端Q0为高 电平，其余9个输出端Q0Q9均为低电平。时钟输出端CP对输入 时钟脉冲的上升
8、沿计数，EN则对时钟脉冲的下降沿计数。Q0Q9这 10个输出端的输出状态分别与输入的时钟个数相对应。如从0开始计 数，则输入到第1个时钟脉冲时，Q1就变成高电平，输入第2个时 钟脉冲时，Q2变成高电平直到输入第10个时钟脉冲，Q0变为 高电平。同时，进位端C0就输出一个进位脉冲，作为下一级计数的 时钟信号。Cr为复位端，也为清零端。当Cr输入高电平时，电路复 位，即输出端Q0为高电平，Q1Q9为低电平。如此反复，只要集成 块NE555的3脚送来的二进制信号不消失，CD4017将二进制信号转 换为十进制信号的计码工作就会反复进行下去。由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依 次
9、变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。.Ay9.vsCD4017的内部结构:序号编号名称数量1CD4017十进制计数/ 分配器12NE555单稳态触发 器13R12K电阻14R2500K电位器15R31K电阻16R40.24k电阻87C11000 u F 电容18C210 uF电容19C3470 u F电容110LED发光二极管1211导线若干1.4电路工作原理CC做一做500g 吊 Key=A3一 ci -一10nF0设计的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。在设计电路时，本文选用的 脉冲发生器是由NE555与R2、R3及C3组成的多
10、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RP进行调节。由于RP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。8VCCRSTOUTDISTHRTRICON思考：如果要设计灯的流动方式是亮点做从中间向两边扩散时的电路 图，电路应该如何设计。1.5电路装配1.6实验调试与分析完成电路设计，安装元器件及连好导线后，进行实验结果测试。 实验前首先完成以下步骤：1. 检查电路原理图及导线的连接。在电脑上仿真，能够得出正确 的实验现象，所以电路原理图正确。检查导线的连接是否与电路原理 图上一致。2. 检查导线的连接。对照电路原理图，用数字万用表打到合适的 档位，测试各对应的接点是否连接好并导通。3. 检查实验仪器和器材是否完好。电源5伏直流电压输出正常， CD4017芯片测试其功能均正常，用万用表检查开关，按下时导通均 正常。完成上述步骤后，接通5伏的直流电源，实验现象为：按下开关，发光二极管出现循环亮暗变化，其中包括单向循环以 及间歇亮暗，通过改变相关电阻或电容的大小，进一步确定发光二极 管各自发光停留的时间，从而形成多彩的流水灯效果。至此，多功能流水灯电路设计，调试与实验成功。
