电子技术基础 课程设计任务书
2015－2016学年 第一学期 第17周－18周
题目 用555与CD4017制作循环彩灯 内容及要求 1、要求用555芯片和CD4017芯片 2、10个发光二极管依次发光 进度安排 1、方案论证 2天 2、分析、设计、 3天 3、焊接、调试、实现 3天 4、检查、整理、写设计报告、小结 2天 学生姓名：蒋焱、付士山村 指导时间12月28日~29日1月4日~7日 指导地点： F 楼 308室 任务下达 考核方1.评阅 □ 2.答辩 □ 3.实际操作□ 4.其它□ 式 指导教 师 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
系（部）主任 2015年12月28日 任务完成 2016年1月8日 1
一、 总体的设计方案与选择 ......................................................................................................... 1 1.1、原理方案的构思 ..................................................................................................................... 1 1.1.1、555原理简介 ...................................................................................................................... 1 1.1.2、CD4017简介 ........................................................................................................................ 1 1.2、总体方案的确定 ..................................................................................................................... 2 1.2.1、555管脚参数 ...................................................................................................................... 2 1.2.2、555工作方式与接线 .......................................................................................................... 2 1.2.3、CD4017管脚参数 ................................................................................................................ 3 1.2.4、CD4017直流电气特性 ........................................................................................................ 3 1.2.5、CD4017工作方式与接线 .................................................................................................... 4 1.3、元器件的选择及参数计算 ..................................................................................................... 5 1.3.1、555参数计算 ...................................................................................................................... 6 1.3.2、CD4017参数计算 ............................................................................................................ 6 1.4、总体电路草图 ......................................................................................................................... 6 二、 总体电路图及印刷版图及相关说明 ..................................................................................... 6 2.1、总体电路图 ............................................................................................................................. 7 2.2印刷电路板图 ............................................................................................................................ 7 三、 计算机仿真及相关说明 ......................................................................................................... 8 3.1、计算机仿真电路 ..................................................................................................................... 8 3.2计算机仿真波形图 ................................................................................................................. 9 3.3仿真结果 .................................................................................................................................... 9 四、 安装调试 ................................................................................................................................. 9 4.1、元件清单 ................................................................................................................................. 9 4.2、元件引脚识别 ....................................................................................................................... 10 4.3、元件的检测 ........................................................................................................................... 10 4.4、调试步骤 ............................................................................................................................... 10 4.5、所用仪器仪表 ....................................................................................................................... 11 4.6、实物图 ................................................................................................................................... 11 五、 心得体会 ............................................................................................................................... 15 5.1、13048119心得体会 .............................................................................................................. 15 5.2、13048115心得体会 .............................................................................................................. 16 六、 参考文献 ............................................................................................................................... 17
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一、总体的设计方案与选择
1.1、原理方案的构思
1.1.1、555原理简介
555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,芯片如图1-1所示。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。
555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多种功能。555芯片的基本功能有多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。本次实验使用的功能为多谐振荡器输出矩形波信号。
图 0-1 555芯片 图 0-2 CD4017芯片
1.1.2、CD4017简介
CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端,芯片如图1-2所示。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。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。本次实验将555芯片的输出端与CD4017的时钟端相连，将555芯片输出的矩形波信号作为
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CD4017的时钟信号。
1.2、总体方案的确定
1.2.1、555管脚参数
Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。
Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。
Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200 mA 。
Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。
Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。
Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。
Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。
Pin 8 (V +)-这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
参数功能
供应电压4.5-18V 供应电流10-15ma 输出电流225mA (max) 上升/下降时间100 ns
1.2.2、555工作方式与接线
555芯片的工作方式为多谐振荡器。多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲
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信号源及时序电路中的时钟信号。
用555定时器构成的多谐振荡器电路如图1-3所示：接通电源后，假定是高电平，则T截止，电容C充电。充电回路是VCC—R1—R2— C—地，按指数规律上升，当上升到时（TH、端电平大于），输出翻转为低电平。是低电平，T导通，C放电，放电回路为C—R2—T—地，按指数规律下降，当下降到时（TH、端电平小于），输出翻转为高电平，放电管T截止，电容再次充电，如此周而复始，产生振荡。
输出高电平时间 T1=(R1+R2)Cln2 输出低电平时间T2=R2Cln2 振荡周期 T=(R1+2R2)Cln2 输出方波的占空比 为
图 0-3 555定时器构成的多谐振荡器 图 1-4 多谐振荡器电容充、放电及输出波形
1.2.3、CD4017管脚参数
CP (Pin14)，为频率信号的输入脚。
Q1-Q9 (Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为*后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。
CO（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。 D、 控制脚：
CR (Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。
INH (Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。 1.2.4、CD4017直流电气特性
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