本电路由三部分组成,脉冲部分,数字部分,显示部分。由555定时器组成的脉冲部分产生矩形波,输出高电平和低电平。CD4017是十进制计数器,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00、01、02、.....09依次出现与时钟同步的高电平,宽度等于时钟周期。CD4017的MR为清零端,当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出00为高电平,其余输出端(0~09)均为低电平。如图所示
图4-1 CD4017引脚图
CD4017的1端,3端,4端,7端,10端接显示部分。由于4017输出的电流较小,无法驱动LED放光,其输出的电流经过三极管放大后可以驱动LED发光。当CD4017的管脚1为高电平的时候,它将会关闭上面的三级管9012同时开启驱动LED4的三级管9013,而其它的三极管保持关闭状态,只有LED4亮,显示的点数是1,连接管脚1的是一个10k的电阻网络,它们所产生
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的分压作用会对驱动LED4的三级管基极电压产生影响。由于一个三级管所需要的开启电压仅为0.6V,此电路的设计对于开启电压留有足够的裕量,三极管仍然会导通。
当输出管脚当输出管脚2变为高电平时,只有LED2和LED6被点亮。这两个LED代表骰子上的数字2。
当输出管脚3为高电平时,其输出电流将驱动LED4的三极管和LED1,LED7的三极管,此时只有LED4,LED1,LED7,LED2,LED6发光,显示的点数为5。当输出管脚4为高电平时,只有LED4,LED2,LED6发光,此时显示的点数为3。当输出管脚7为高电平时,只有LED1,LED7,LED2,LED6发光,此时显示的点数为4。当输出管脚10为高电平时,只有LED2,LED6,LED1,LED7,LED3,LED5发光,此时显示的点数为6。 功能说明
本设计电路是一个电子色子,LED在电路板上的位置和真实的色子一样,当开关闭合时,这些LED就会向真的色子那样一遍一遍的翻转起来,当开关断开时,LED就会立即停止翻转,并显示某一点数。
5 单元电路的设计
5.1 脉冲电路
由555定时器构成的多谐振荡电路可以产生矩形波。 555电路的结构组成和工作原理
1)电路组成及其引脚
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图5-1 555电路结构
图5-2 555定时器引脚图
它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端
21的参考电平为Vcc和Vcc。C1和C2的输出端控制RS触发器
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2状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过Vcc时,触发器
3复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;
1当输入信号自2脚输入并低于Vcc时,触发器置位,555的3脚
3输出高电平,同时放电,开关管截止。RD是复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接Vcc。
2 Vco是控制电压端(5脚),平时输出Vcc作为比较器A1的
3参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01?F的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰当T导,以确保参考电平的稳定。T为放电管,通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。 (2)555电路的引脚功能
——TR 触发 TH 阈值 >Vcc —R 复位 H DIS 放电端 导通 OUT 输出 L
1?Vcc 31?Vcc 31?Vcc 3 ×
232?Vcc 3 × H 原状态 H 截止 H L × 导通 L 16
由555定时器组成的多谐振荡器如图5-4所示
图5-4 555定时器构成的振荡电路
设电容的初始电压Uc=0,t=0时接通电源,由于电容电压不能突变,所以高、低触发端VTH=VTL=0<1/3VCC,比较器A1输出为高电平,A2输出为低电平,即RD=1,SD=0(1表示高电位,0表示低电位),R-S触发器置1,定时器输出Uo=1,此时Q=1,定时器内部放电三极管截止,电源VCC经向电容C充电,UC逐渐升高。当UC上升到1/3VCC时, 输出由0翻转为1,这时RD=RS=1,R-S 触发顺保持状态不变。所以0 t=t1 时刻,Uc上升到2/3Vcc,比较器A1的输出由1变为0,这时RD=0,RS=1, 17