基于555和CD4017的流水灯课程设计

1、电子技术基础课程设计委托书2015-2016学年第一学期17周-18周标题使用555和CD4017创建循环彩灯内容和要求需要1、555芯片和CD4017芯片二、十个发光二极管依次发光进度安排1，节目论证2天2，分析，设计，3天3、焊接、调试、实现3天4，检查，清理，创建设计报告，2天概要学生名称：姜圭，付款村指导时间12月28日至29日1月4日至7日指南地点：f楼308室任务下达2015年12月28日完成任务2016年1月8日审查方法1.复习 2。回答 3。实际操作 4。其他指导教师部门(部)主任附注：1，此表为第1组、第2组、课程设计团队负责人第1部分。林和老师上课的时候有自己的参考书一份。

2、2.课程设计结束后，将与“课程设计摘要”、“学生成绩单”一起提交到教务存档。一、总体设计和选择11.1，原理程序概念11.1.1，555原则简介11.1.2，CD4017简介11.2，总体方案决定21.2.1，555针脚参数21.2.2、555工作方式和布线31.2.3，CD4017针脚参数31.2.4，CD4017直流电气特性41.2.5，CD4017工作原理和布线41.3，选择组件和计算参数61.3.1，555参数计算61.3.2，计算CD4017参数61.4，完整电路草图6二、整体电路图和打印布局及相关说明72.1，整个电路图72.2印刷电路板图8三、计算机模拟和相关说明83.1，计算机

3、模拟电路83.2计算机模拟波形图103.3模拟结果10四、安装和调试114.1，组件列表114.2，识别元件针脚114.3，组件检测114.4，调试步骤134.5、使用的仪器144.6，实物图14五、经验165.1，13048119经验165.2，13048115经验17六、参考文献181、总体设计和选择1.1，原理程序的概念1.1.1，555原则简介555计时器是结合了模拟和数字功能的中型集成设备，如图1-1所示。一般用双极(TTL)工艺制成，称为555，用互补金属氧化物(CMOS)工艺制成，称为7555，除了单个计时器外，还有相应的双计时器556/7556。555计时器的电源电压范围为4.

4、5V至16V，7555的电源电压范围为3至18V，输出驱动电流约为200mA，因此输出与TTL、CMOS或模拟电路级别兼容。555计时器成本低、性能稳定，只要几个外部电阻、电容，就可以实现多种功能。555芯片的基本功能是脉冲产生和转换电路，如多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器。还经常用作仪器、家电、电子测量和自动控制等广泛使用的计时器。这次实验中，多谐振荡器使用了输出矩形波信号的功能。图0-1 555芯片图0-2 CD4017芯片1.1.2，CD4017简介CD4017是具有10个解码输出、CP、CR、INH输入的5位Johnson计算器，如图1-2所示。时钟输入部的史密斯触发器对输入时钟

5、脉冲上升和下降时间具有无限制的脉冲整形功能。如果INH是较低的级别，计算器将从时钟沿计数上升。相反，计数功能无效。如果CR是较高的级别，则计数器为0。提供快速操作、2输入解码通路和无毛刺解码输出的Johnson计数器。防锁门控，确保正确的计算顺序。解码输出通常是低级别，仅在该时钟周期内保持高级别。每10个时钟输入周期在CO信号中完成舍入，并用作多级计数链中的低脉动时钟。本实验将555芯片的输出与CD4017的时钟端连接起来，并使用从555芯片输出的矩形波信号作为CD4017的时钟信号。1.2、总体方案决定1.2.1、555针脚参数接脚1(接地)-接地(或公用接地)，电路通常连接在一起接地。接脚

6、2(触发点)-此脚是触发NE555开始的周期。触发信号的上限电压必须大于2/3 VCC，下限必须低于1/3 VCC。针3(输出)-周期开始555的输出脚移动到高于电源电压1.7伏的电位。周期的结束输出返回o螺栓左右的低电位。在高电位下，最大输出电流约为200 mA。pin 4(重置)-重置计时器，将输出返回到低电位的低逻辑电位。通常连接或不使用电源。接脚5(控制)-此接脚允许外部电压变更触发和灌嘴极限电压。此输入可用于以定时器稳定工作或振动的方式更改或调整输出频率。针脚6(重置锁定)-针脚6重置锁定并降低输出。当此针脚的电压从1/3 VCC电压下移动到2/3 VCC以上时，启动此动作。接脚7(

7、放电)-此接脚与主输出接脚具有相同的电流输出功能，输出为ON时为LOW，地面低阻抗，输出为OFF时为HIGH，地面高阻抗。针脚8 (v)-555计时器IC的正电源电压侧。供给电压的范围从4.5伏特(最小值)到16伏特(最大值)。参数功能电源电压4.5-18V供应电流10-15毫安输出电流225毫安(max)上升/下降时间100 ns1.2.2、555工作原理和布线555芯片作为多谐振荡器工作。多谐振荡器是能产生矩形波的自激振荡器，也称为矩形波产生器。“多谐振荡器”是指在矩形波中，除基本成分外，还含有丰富的谐波成分。多谐振荡器没有正常状态，只有两个瞬态正常状态。在操作过程中，电路的状态在这两个暂

8、时的正常状态之间自动交替，生成通常用作脉冲信号源和定时电路的时钟信号的矩形波脉冲信号。由555计时器组成的多谐振荡器电路如图1-3所示。打开电源后，假设高水平，t关闭，电容c充电。充电回路为VCC-R1-R2-c，如果指数上升(TH，结束级别较大)，输出将翻转到较低级别。低电平，t传导，c放电，放电电路c-R2-t-接地，指数减小时(TH，端电平小)，输出反转到高电平，放电管t截止，电容器充电后循环，产生振动。输出高层次时间T1=(R1 R2)Cln2低层时间T2=R2Cln2输出振动周期T=(R1 2R2)Cln2输出方波的占空比图0-3由555计时器组成的多谐振荡器图1-4多谐振荡器电容器

9、充电、放电和输出波形1.2.3，CD4017针脚参数Cp(针脚14)，频率信号的输入端。Q1-q9(接脚3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，h，o电位的输出为*后的时间输出接脚，计算的值。Co(针12)，进位脚，4017计算出10个脉冲后，CARRYOUT输出表示进位生成的脉冲波，并在整个级联计数器中使用。d，脚控制：Cr(pin 15):如果清除或重置脚，则CD4017的Q0为“1”，其馀Q1-Q9为“0”(如果此脚为Hi)。Inh(销13)，计时是脚低电位，如果锁定输入脉位于正边缘，则计算CD4017，并且Q1-Q9的输出状态发生变化。1.2.4，CD4017直流电源特性表1-1

10、 CD4017直流电源特性表1.2.5，CD4017工作原理和布线CD4017的内部结构如图1-5所示。复位端子CR加上高水平和正脉冲，输出端子Q0为高水平，其馀9输出端子Q0 q9为低水平。时钟输出端CP对输入时钟脉冲的上升次数，INH对时钟脉冲的下降次数。Q0到q9 10输出的输出状态分别对应于输入的时钟数。从0开始计数时，当输入第一时钟脉冲时，Q1为高电平，当输入第二时钟脉冲时，Q2为高电平.在输入第10个时钟脉冲之前，Q0为高电平。此外，进位端C0作为下一级的计数时钟信号输出一个进位脉冲。CR是复位端和清洁端。CR输入高水平后，回路将重置。也就是说，输出端Q0是高水平，Q1到q9是低水

11、平。这样重复的话，只要555芯片的三发发送的二进制信号没有消失，CD4017将二进制信号转换为十进制信号的代码操作就反复进行。CD4017的布线方式如图1-6所示。14发555芯片的3发、13、15、16发接地，1、2、3、4、5、6、7、9、10、11发连接LED指示灯的阳极，12发悬空。图1-5 CD4017内部结构图图1-6 CD4017连接图1.3，选择组件和计算参数计算1.3.1、555参数图1-3表示需要为555芯片确定的主要参数是R1、R2的电阻和容量c的容差。其中，如果取R1=2.2K，R2=47K，C=1uF输出高标准时间t1=(R1 R2)cl N2=(2.2 47)x 1

12、 * LN2=0.034s输出低层次时间T2=R2Cln2=47*1* ln2=0.033s振动周期t=(R1 2r 2)cln 2=(2.2 2 * 47)* 1 * ln 2=0.067s输出方波的占空比d=TPH/t=(R1 R2)/(R1 2r 2)=(2.2 47)/(2.2 x 47)=0.511.3.2，计算CD4017参数如表1-1所示，对于VDD=5V，CD4017的输出电压也约为5V。要保护LED不被烧焦，需要串行电流限制电阻，电阻为300时发光二极管传导电压V2V发光二极管传导时D1到D10的电流Io=(5-2)/300=10mA1.4，绘制整个回路图1-7完整回路草图2

13、、整体电路图和打印布局及相关说明2.1，整个电路图图2-1整个回路原理图说明：使用的芯片为NE555P和CD4017BMJ。R1电阻值为2.2K，R2电阻值为47K，R3到R12电阻值为300。C1是容量为1uF的陶瓷电容，C2是容量为0.01uF的电解电容器。2.2，印刷电路板示意图图2-1印刷电路板图说明：U1是555芯片，软件包是P008是。2 CD4017芯片，封装J16A；C1是陶瓷电容，C2是点式解决方案电容。3、计算机模拟和相关说明3.1，计算机模拟电路图3-1模拟示例图(1)图3-2模拟示例(2)图3-3模拟示例图(3)说明：图3-1、3-2、3-3都是Multisim软件模拟

14、流程的屏幕截图，三盏指示灯亮起的屏幕截图表示所有灯光依次打开。4，3.2计算机模拟波形图图3-4示波器模拟波形说明：图3-4是模拟中示波器的波形。通道a接收CD4017的脚14，通道b接收CD 4073。分别表示CD4017的时钟信号和LED2的输入信号。3.3模拟结果打开模拟后，通过示波器显示NE555输出方波，并且正常工作。发光二极管按顺序打开，通过万用表测量1V的传导压降，传导电流为21毫安，CD4017也工作正常。5、安装调试4.1，元件清单组件包参数标志数量CapRAD-0.31uFC11Cap Pol2RB5-10.50.01uFC21LED0LED-0-D1、D2、D3、D4、D

15、5、D6、D7、D8、D9、D1010Res2AXIAL-0.42.2K*147K*1300*10R1、R2、R3、R4、r5、R6、r7、r8、r9、r10、r11、R1212NE555PP008-U11CD4017BMJJ16A-U21表4-1组件列表表4.2、识别元件针脚4.2.1，芯片针脚识别在此实验中，555芯片和CD4017芯片从芯片正面看芯片，从1针到左上角看芯片，而右上角是最后一针(555是8针，CD4017是16针)。图1-1和1-2分别是555芯片和CD4017芯片针脚图。4.2.2，识别其他元件的针脚其他装置也必须识别针脚。对于电阻R1R12和陶瓷容量C1，它们都是无极装置，脚没有正负，可以自由连接。对于点解决方案容量C2和发光二极管D1到D10，它们都