跑马灯试验报告

1、山西大学数字电子技术基于硬件设计的跑马灯电路系 别：电力工程系班 级： 电本 1254 班 姓 名：所谓伊人学 号： 12322454*、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. 设计跑马灯电路并利用 Multisim 软件仿真电路 。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

2、电路板 1块。电容：1F（1 个）。集成芯片：NE555（1个）、CD4017 （1 个）。电阻： 22K? 、1K? 、500? 各一个。二极管： IN4148（8 个）、发光二极管（ 10 个）。（自行提供） 电池：5V四、电路的安装1.555 用来定时，用它产生某种方波，相当于有的时钟信号2.4017 是个十进制计数器，按照时钟信号从 10 个口依次输出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

3、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）附录1. 跑马灯电路图分析电路输出图像2. 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

4、：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， =1Q1Q9为 0.）：禁止端Q0-Q9 计数脉冲输出端 RVDD ：正电源GND：地2 所示。CD40171C 内部逻辑电路原理图如图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 FlF5 构成了十进制约翰逊计数器，门电路 514 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

5、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

6、+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。在“CR”端加上高电平或正脉冲时， 计数器中各计数单

7、元 F1 F5 均 被置零，计数器为“ 00000 ”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。3、LM555 相关资

8、料LM555 时基电路内部由分压器、比较器、触发器、输出管和放电管 等组成，是模拟电路和数字电路的混合体。 其中 6 脚为阀值端（ TH ）， 是上比较器的输入。 2 脚为触发端 （TR），是下比较器的输入。 3 脚 为输出端（ OUT ），有 0 和 1 两种状态，它的状态由输入端所加 的电平决定。 7 脚为放电端（ DIS ），是内部放电管的输出，它有悬 空和接地两种状态， 也是由输入端的状态决定。 4 脚为复位端 （R）， 叫上低电平（ 0.3V ）时可使输出端为低电平。 5 脚为控制电压端（CV ） ，可以用它来改变上下触发电平值。 8 脚为电源（VCC ），1 脚 为地（ GND）。

9、一般可以把 LM555 电路等效成一个大放电开关的 R-S 触发器。这 个特殊的触发器有两个输入端：阀值端（ TH ）可看成是置零端 R， 要求高电平；触发端（ TR ）可看成是置位端 S，低电平有效。它只 有一个输出端 OUT，OUT 可等效成触发器的 Q 端。放电端（DIS ） 可看成由内部放电开关控制的一个接点，放电开关由触发器的反 Q 端控制：反 Q=1 时 DIS 端接地；反 Q=0 时 DIS 端悬空。此外 这个触发器还有复位端 R，控制电压端 CV ，电源端 VCC 和接地 端 GND 。这个特殊的 R-S 触发器有两个特点：（ 1）两个输入端的触发电平 要求一高一低：置零端 R 即阀值端 TH 要求高电平，而置位端 S 即触发端 TR 则要求低电平。（ 2）两个输入端的触发电平，也就是 使它们翻转的阀值电压值也不同， 当 CV 端不接控制电压是， 对 TH （R） 端来讲， 2/3VCC 是高电平 1， 2/3VCC 是低电平 0；而 对 TR（ S）端来讲， 1/3VCC 是高电平 1， 1/3VCC 是低电平 0。 如果在控制端 CV 加上控制电压 VC ，这时上触发电平就变成 VC 值，而下触发电平则变成 1/2VC 。可见改变控制端的控制电压值可 以改变上下触发电