基于CD4013單鍵觸發(fā)臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

　　電路設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了芯片CD4013、二極管、三極管、繼電器、電阻、電容等電路元件構(gòu)成用單鍵觸發(fā)臺(tái)燈電路，工作時(shí)，按下輕觸開關(guān)S1，繼電器觸點(diǎn)吸合，燈泡點(diǎn)亮，工作指示燈D3點(diǎn)亮；再按下輕觸開關(guān)S1，繼電器觸點(diǎn)斷開，燈泡熄滅，待機(jī)指示燈D1點(diǎn)亮。

　　一、CD4013芯片引腳圖如（圖1）與功能分析：

　　
圖 1

　　CD4013是一雙D觸發(fā)器，由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)鐘輸入和Q及輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)算器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。一個(gè)D有6個(gè)端子，2個(gè)輸入，4個(gè)控制，4個(gè)控制端分別為R、S、CP、D。R和S不能同時(shí)為高電平。當(dāng)R＝1、S＝0時(shí)，輸出Q一定為0，因此R可稱為復(fù)位端；當(dāng)R＝0、S＝1時(shí)，輸出Q一定為1，因此R可稱為置位端；當(dāng)R、S均為0時(shí)，Q在CP端有脈沖上升沿到來時(shí)動(dòng)作，輸出Q=D，即若D為1則Q也為1，若D為0則Q也為0。

　　二、單鍵觸發(fā)臺(tái)燈電路設(shè)計(jì)圖（ 如圖 2）與工作原理 ：

　　1．電路元件功能分析：（ 1）繼電器 K1 與燈泡連接，主要是控制開關(guān)作用，繼電器得電時(shí)接通電路，燈泡亮，斷電時(shí)，開關(guān)斷開，燈泡熄滅。（ 2）二極管 D2 與繼電器 K1 并聯(lián)反接在電路中，主要作用是當(dāng)繼電器線圈中有電流通過時(shí)， 其兩端會(huì)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生， 當(dāng)電流消失時(shí)， 其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的元件產(chǎn)生反向電壓。 當(dāng)反向電壓高于元件的反向擊穿時(shí)， 會(huì)把元件燒壞（ 如三極管等），此時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過二極管 D2 和線圈構(gòu)成的回路消耗掉，從而保證電路中其它元件的安全。（ 3）三極管 Q1 主要應(yīng)用它的開關(guān)作用。（ 4） R4 與電容串聯(lián)接在CD4013 的引腳 1 上主要作用是為了保持 1 腳為低電平，因?yàn)槿绻?1 腳是高電平時(shí)， 就會(huì)對(duì)由 R4 和 C1 組成的積分電路進(jìn)行充電，當(dāng)充電到 C1 的正極為高電平時(shí)，R 為 1，S 為 0，Q1 輸出為 0，即 4 腳為高電平時(shí)，1 腳就會(huì)復(fù)位，這時(shí) 1 腳會(huì)重新變?yōu)榈碗娖健?/p>

　　2． 單鍵觸發(fā)臺(tái)燈電路工作原理： 每次按下 S1， 燈的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變。 也就是說，如果燈泡原狀態(tài)是亮的，當(dāng)按下 S1 時(shí)，燈就會(huì)熄滅；如果燈泡原狀態(tài)是滅的，當(dāng)按下 S1 時(shí)，燈就會(huì)亮。CD4013 的 1 腳（ Q 端）定會(huì)保持低電平，因?yàn)槿绻?1 腳是高電平時(shí)，就會(huì)對(duì)由 R4 和 C1 組成的積分電路進(jìn)行充電，當(dāng)充電到 C1 的正極為高電平時(shí)，R 為 1，S 為 0，Q1 輸出為 0，即 4 腳為高電平時(shí)，1 腳就會(huì)復(fù)位，這時(shí) 1 腳會(huì)重新變?yōu)榈碗娖健?當(dāng)按下 S1 時(shí)，相當(dāng)于給 3 腳（ CP 端）輸送一個(gè)上升沿，此時(shí)，就會(huì)把 5 腳的高電平輸送到 1 腳，這時(shí) 1 腳就從低電平跳變到高電平，也就是給11 腳輸送了一個(gè)上升沿，如果 13 腳（ Q 端） 的初始狀態(tài)為低電平，9 腳就為高電平（ 9 腳跟 12 腳相連），D1 亮，D3 滅，同時(shí)燈泡滅；當(dāng) 11 腳來了一個(gè)上升沿時(shí)，9 腳的高電平就會(huì)送到 13 腳，同時(shí) 12 腳變?yōu)榈碗娖剑? 腳也為低電平，這時(shí) D1 滅，D3 亮，同時(shí)燈泡也會(huì)亮；如果 13 腳（ Q 端）的初始狀態(tài)為高電平，9 腳就為低電平（ 9 腳跟 12 腳相連），D1 滅，D3 亮，同時(shí)燈泡也會(huì)亮；當(dāng) 11 腳來了一個(gè)上升沿時(shí)，9 腳的低電平就會(huì)送到 13 腳，同時(shí) 12 腳變?yōu)楦唠娖?，這時(shí) D1 亮，D3 滅，同時(shí)燈泡會(huì)熄滅。

　　3．利用PROTEL制作的 PCB 效果圖（ 圖 3），打印設(shè)計(jì)圖紙，將電路圖轉(zhuǎn)印到銅板，通過腐蝕、鉆孔等工藝，最后根據(jù)電路要求完成元器件的安裝及調(diào)試工作。

　　
圖 ?3?