cd4017工作原理

　　cd4017計數器，提供了快速操作、2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內保持高電平。在每10 個時鐘輸入周期CO 信號完成一次進位，并用作多級計數鏈的下級脈動時鐘。

　　CD4017內部結構圖

　　圖 2 CD4017 內部邏輯電原理圖

　　CD4017內部邏輯電原理圖如圖2所示。它是由十進制計數器電路和時序譯碼電路兩部分組成。其中的D觸發器Fl～F5構成了十進制約翰遜計數器，門電路5～14　構成了時序譯碼電路。約翰遜計數器的結構比較簡單．它實質上是一種串行移位寄存器。除了第3個觸發器是通過門電路15、16構成的組合邏輯電路作用于F3的D3端以外，其余各級均是將前一級觸發器的輸出端連接到后一級觸發器的輸入端D的，計數器最后—級的Q5端連接到第一級的D1端。這種計數器具有編碼可靠，工作速度快、譯碼簡單，只需由二輸入瑞的與門即可譯碼，且譯碼輸出無過渡脈沖干擾等特點。通常只有譯碼選中的那個輸出端為高電平，其余輸出端均為低電平。約翰遜計數器狀態如表1-1所示。

　　當加上清零脈沖后，Q1～Q5均“0”，由于Q1的數據輸入端D1是Q5輸出的反碼，因此，輸入第—個時鐘脈沖后，Q1即為“l”，這時Q2-Q5均依次進行移位輸出，Ql的輸出移至Q2，Q2的輸出移至Q3……。如果繼續輸入脈沖，則Q1為新的Q5，Q2～Q5仍然依次移位輸出，這樣就得到了表l～l的狀態及圖l～3的波形

　　由五級計數單元組成的約翰遜計數器，其輸出端可以有32種組合狀態，而構成十進制計數器只需10種計數狀態，因此，當電路接通電源之后，有可能進入我們所不需要的22種偽碼狀態。

　　為了使電路能迅速進入表1～l所列狀態，就在第三級計數單元的數據輸入端上加接了兩級組合邏輯門，使Q2不直接連接D3，而使03由下列關系決定：

　　D3＝Q2（Ql+Q3）

　　這樣做，當電源接通后，不管計數單元出現哪種隨機組合，最多經過8個時鐘脈沖輸入之后，都會自動進入表l～l所列狀態。

　　CD4017有3個輸入端：復位清零端R，當在R端加高電平或正脈沖時，計數器清零，在所有輸出中，只有對應“0”狀態的Q0輸出高電平，其余輸出均為低電平：時鐘輸入端CP和CE，其中CP端用于上升沿計數，CE端用于下降沿計數，這兩個輸入端的內部邏輯電路如圖2所示。由圖2可見，CP和CE還有互鎖的關系，即利用CP計數時，CE端要接低電平：利用CE計數時，CP端要接高電平。反之則形成互鎖。

　　在“R”端加上高電平或正脈沖日子，計數器中各計數單元F1～F5均被置零，計數器為“00000”狀態。

　　CD4017有10個譯碼輸出端Q0～Q9，它仍隨時鐘脈沖的輸入而依次出現高電平，見圖3。此外，為了級聯方便，還設有進位輸出端QC，每輸入10個時鐘脈沖，就可得到一個進位輸出脈沖，所以QC可作為下一級計數器的時鐘信號。

　　從上述分析中可以看出，CD4017（它的基本功能是對“CP”端輸入脈沖的個數進行十進制計數，并按照輸入脈沖的個數順序將脈沖分配在Yo—Y9這十個輸出端，計滿十個數后計數器復零，同時輸出—個進位脈沖。我們只要掌握了這些基本功能就能設計出千姿百態的應用電路來。

　　CD4017應用電路

　　一、用一個CD4017制成的彩燈電路

　　1.用一個CD4017制作的彩燈電路如圖1所示。

　　2.電路工作原理

　　CD4017輸出高電平的順序分別是③、②、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨腳，故③、②、④、⑦、⑩、①腳的高電平使6串彩燈向右順序發光，⑤、⑥、③腳的高電平使6串彩燈由中心向兩邊散開發光。各種發光方式可按自己的需要進行具體的組合，若要改變彩燈的閃光速度，可改變電容C1的大小。

　　二、用三個CD4O17彩燈電路圖

　　CD4017的級連，如圖2所示。

　　CD4017級連后可以順序輸出24個高電平，同上理可組合出各種不同的發光方式，見圖3，可使6串彩燈向右流水發光，再向左流水發光，中心向兩邊散開后再向中心靠攏發光，1、3、5、2、4、6串間隔發光等等。

　　三、CD4017用作流水循環彩燈控制器

　　該裝置的電路工作原理如圖所示。它是由時鐘電路、十進制計數分頻電路、大功率驅動電路及電源電路組成。220V市電經電源變壓器T降壓后，由全橋U整流，C4濾波后再經IC37809穩壓成9V供給電路工作。由門電路F1、F2、R1、C1構成時鐘電路，不斷地將脈沖輸入IC2CD4017的CP端。在IC2的輸出端Y0～Y9上接有10只可控硅元件VS1～VS10，當某輸出端變為高電平時，相應地VS導通，從而點亮該路的彩燈H。Y0～Y9依次位移，H1～H10依次點亮，形成流水效果，如此周而復始。

　　其中F1、F2用一塊CD4069集成電路，任選其中兩只門電路即可口改變R1、C1的數值可以改變其振蕩頻率。I1C2采用CD4017。VS1～VS10采用1A～3A，400V～600V的單向可控硅元件，H的電功率小于100W，其彩燈顏色自定。T選用3～5W的電源變壓器，初級空載電流小于18mA，次級輸出電壓為12V。U采用全橋2A／100V即可，亦可用四只1N4001二極管組成橋式整流電路。其它元件無特殊要求，可按圖示數值選用。

　　裝置的發光器件采用了雙色發光二極管，形成紅、綠光依次交替流水閃光，頗為新穎美觀。它的電路工作原理如圖所示。它是由時鐘脈沖發生電路、十進制計數器／分配器電路、驅動電路、雙色發光二極管組成，整個電路設計顯得清晰、簡潔。

　　IC1是一個由555時基電路構成一個自激振蕩器，由RP1、R1、R2和VD1、

　　C1構成的充放電回路，導致ICl的③腳不斷輸出方波脈沖供給IC2CD4017。IC2對輸入的方波脈沖進行計數／分配，使其輸出端Y0～Y9依次變為高電平。當Y0～Y4依次變為高電平時，三極管VTl～VT5依次導通，使得雙色發光二極管中的紅色（R）管芯點亮，形成紅色流水燈序。

　　當IC2的Y5～Y9依次變為高電平時，三極管VT6一VTl0依次導通，雙色發光二極管中的綠色（G）管芯依次點亮，形成綠色光序。在時鐘脈沖的不斷作用下，兩色光帶不斷交替流動，頗為美觀。

　　其中ICl采用555時基集成電路，IC2采用CD4017。VTl～VTl0采用C1815三極管，β≥100即可。發光二極管普通或高亮的等均可。其它元件無特殊要求，可按圖示數值選用。調節RP可控制發光二極管的流動速率。
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