数字电子路标.doc

课程设计说明书（论文） 第11 页
1. 绪论
1.1课题描述
随着经济的发展，生活水平的提高，人们的安全意识逐渐增强，在维护交通秩序方面，电子路标的广泛应用优化了人民的生活方式，使人们在出行，交通方面享受了方便快捷。电子路标在维护交通秩序中有重要作用，电子路标更以醒目而备受青睐。本课题的研究内容就是以时基电路555产生脉冲，脉冲进入十进制计数器CD4017使其工作和从而促使由LED灯构成的显示电路在不同时刻不同的灯亮，从而完成电子路标的功能。
1.2基本工作原理及框图
本课题设计的的电子路标电路由脉冲产生装置时基电路555，十进制计数器CD4017控制时间，从而使在不同的时间后面的显示电路中不同组的LED灯在不同的时间内亮起，从而完成交通的控制。基本工作原理图如图1.1所示。

图1.1基本原理工作框图
2. 相关芯片及硬件电路设计
2.1 CD4017芯片功能特性
CD4017芯片是5位Johnson计算器，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。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。

2.1.1 CD4017的引脚介绍
CD4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为：
A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。
B、数据输出脚：
a、 Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码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。
b、CARRY OUT（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：
a、 CLEAR(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”。
b、CLOCK ENABLE(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。

图2.1 CD4017芯片引脚图
2.1.2 CD4017的工作原理
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。当“时钟禁止”和“复位”端为低电平时，内部计数器在每一个时钟信号的正跳变时向前计数一次。在任何给定的时间上，十个译码器输出端中有九个是低电平，剩下的那个输出端为高电平。各输出端与时钟信号同步，按顺序变为高电平，且每个被选中的输出端保持高电平的时间为一个完整的时钟周期。另外，还有一个“进位输出”信号，它在每输入十个时钟周期以后完成一个周期。在多位十进制计数应用中该信号可用作下一个4017B的时钟信号。
在“时钟禁止”端上加高电平就可以禁止4017B的计数。在“复位”端上的一个高电平信号能将计数器清零并将零号译码输出端设置为高电平。CD4017的定时波形图如下：

图2.2 CD4017的定时波形图（其“复位”和“时钟禁止”端均接地）

CD4017的内部构造图如下：

图2.2 CD4017内部结构图

CD4017芯片的参数如下：
表2.1 CD4017绝对最大额定值

表2.2 CD4017的直流电气特性

表2.3 CD4017的交流电气特性

2.2 电子路标电路
它的显示电路部分由24个发光二极管分6组排列成由后向前的指示箭头图样电子路标利用时基电路产生的脉冲信号，驱动6组发光二极管按一定的规律动态显示，从而起到指示行路方向的作用。电路主要由时基电路555、十进制计数器CD4017和显示电路组成。电子路标电路如下：

图2.3 电子路标电路图

555定时器与外围电阻，电容构成了可调占空比的多谐振荡器，通过调节RP1滑动变阻器改变从而改变输入脉冲频率，从而改变CD4017输出快慢，及高电平宽度。555定时器产生的脉冲通过555定时器的3端口输出接入CD4017的CP，CD4017在接入脉冲的情况下开始他本身的分配作用，在第0个上升沿的时刻Q0输出高电平，其他的输出端口全为低电平，VT2导通第二组的所有LED灯变亮，在第1个脉冲的高电平时刻Q1端口输出高电平，其他的输出端口全为低电平，VT3,VT4导通，第三.四组LED灯变亮，第二组的LED灯熄灭，在第2个脉冲的高电平时刻Q2输出高电平，其他的输出端口全为低电平，VT5,VT6导通，电流经过VD3使VT3导通，，第三.五.六组的LED灯变亮，第二.四组的灯处于熄灭状态。在第3个脉冲的高电平时刻，其他的输出端口全为低电平，电流通过VD1接CD4017的复位端，，CD4017的状态又恢复起始状态，，接着Q0变为高电平，第二组LED灯变亮……就这样，随着振荡器不停的工作，路标指示电路将不停的变换显示，指示行路的方向，起到了动态显示作用。由于VT1始终处于导通状态所以第一组LED灯是种处于亮的状态。

总 结

致 谢

参考文献
[1]数字电子技术基础简明教程（第三版）
清华大学电子教研组编，余孟尝主编．高等教育出版社，北京
[2]模拟电子技术基础简明教程（第三版）
清华大学电子学教研组编，杨素行主编．高等教育出版社，北京
[3]电子技术基础 数字部分（第四版）
华中理工大学电子教研室编 康光华主编． 高等教育出版社 北京
[4]电子技术基础 模拟部分（第四版）
华中理工大学电子教研室编 康光华主编． 高等教育出版社 北京
[5] 数电集成电路应用300例
黄继昌，郭继忠，张海贵，范伦才，徐巧鱼主编． 人民邮电出版社 北京
[6] 光电电路
赵宏图主编． 电子出版社 北京
[7] 电子线路设计指导
李银华主编． 北京航空航天大学出版社 北京
[8]家用电器与工业控制实用电路精选
杨绪东主编． 化学工业出版社 北京
[9]电子制作实训
刘进峰主编． 中国劳动社会保障出版社 北京
[10]新编电子元器件选用与检测
郑凤翼主编． 福建科学技术出版社 北京

目 录

1. 绪论 1
1.1课题描述 1
1.2基本工作原理及框图 1
2. 相关芯片及硬件电路设计 1
2.1 CD4017芯片功能特性 1
2.1.1 CD4017的引脚介绍 2
2.1.2 CD4017的工作原理 2
2.2 电子路标电路 6
总 结 8
致 谢 9
参考文献 10