CD4017 工作原理及简单应用

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CD4017 工作原理及简单应用CD4017 Datasheet & Applications

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CD4017采用标准的双列直插式脚塑封，它的引脚如下所示：1脚：第5输出端 2脚：第1输出端 3脚：第0输出端，电路清零时，该端为高电平 4脚：第2输出端 5脚：第6输出端 6脚：第7输出端 7脚：第3输出端 8脚：电源负极 9脚：第8输出端 10脚：第4输出端 11脚：第9输出端 12脚：级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲时，就可以得到一个 计数器的时钟信号 13脚：时钟输入端，脉冲输入端，脉冲下降沿有效 14脚：时钟输入端，脉冲上升沿有效 15脚：清零输入端，在该管脚加高电平或正脉冲时，CD4017计数器 中，各计数单元输出低电平“0”,在译码器中，只有对应“0”状 态的输出端3脚为高电平 16脚：电源正极，可以使用3~18V直流电源供电

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CD40171内部逻辑电原理图如下左图所示。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Fl~F5构成了十进制约翰逊计数器，门电路5~14构成了时序译码电路。约 翰逊汁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，计数器最后一级的Q5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，只需由二输入瑞的与门即可译码，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 数器状态如下表所示。

十进制 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Q1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0

Q2 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0

Q3 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0

Q4 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0

Q5 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

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当加上清零脉冲后， Q1~Q5均“0”,由于Q1 的数据输入端D1是Q5输 出的反码，因此，输入 第一个时钟脉冲后，Q1 即为“l”,这时Q2~Q5 均依次进行移位输出， Q1的输出移至Q2,Q2的 输出移至Q3……如果继 续输入脉冲，则Q1为新 的Q5,Q2~Q5仍然依次 移位输出，这样就得到 了约翰逊计数器状态表 的状态及右图的波形

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由五级计数单元组成的约翰逊计数器，其输出端有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约翰逊计数器状态表所列状态，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+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 会自动进入约翰逊计数器状态表所列状态。 CD4017有3个输入端：复位清零端R,当在R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CE,其中CP端 用于上升沿计数，CE端用于下降沿计数，这两个输入端的内部逻辑电路如图2所示。由图2可见， CP和CE还有互锁的关系，即利用CP计数时，CE端要接低电平：利用CE计数时，CP端要接高电平。 反之则形成互锁。 在“R”端加上高电平或正脉冲日子，计数器中各计数单元F1~F5均被置零，计数器为“00000” 状态。 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。此外，为了级联 方便，还设有进位输出端QC,每输入10个时钟脉冲，就可得到一个进位输出脉冲，所以QC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Y0~Y9这十个输出端，计满十个数后计数器复零，同 时输出一个进位脉冲。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。

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CD4017简单应用该流水灯电路由时钟发生电路和功能显示电路两部分组成。以集成电路NE555为核心器件构成 自激多谐振荡器。 当电源开关S闭合时，电源通过电阻R1和R2向电容器C1充电。当C1刚充电时，由于555的②脚处 于低电平，故输出端③脚呈高电平；当电源经R1、R2向C1充电到2/3电源电压时，输出端③脚 电平由高变低，555内部放电管导通，电容C1经R2向555的⑦脚放电，直至C1两端电压低于1/3 电源电压时，555的③脚又由低电平变为高电平，C1又再次充电，如此循环工作，形成振荡。 555的频率可以通过改变电阻R2的阻止而改变，其时钟输出直接进入4017的14脚，这样来驱动8 个LED负载，使其循环点亮。也可以做成心型，效果如下右图所示(注：幻灯片播放即可看到 效果)R1

R2

C1

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