CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的基本概念及應(yīng)用電路

通常，我們更喜歡說(shuō)1、2、3、4……而不是001、010、011、100。也就是說(shuō)，在許多情況下，我們需要十進(jìn)制編碼輸出，而不是原始二進(jìn)制輸出。

如今有許多可用的計(jì)數(shù)器IC，但其中大多數(shù)產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)據(jù)作為輸出，這樣需要再次需要使用解碼器或任何其他電路來(lái)處理該輸出，以使其在大多數(shù)情況下可用于應(yīng)用程序。

在本文中，小編簡(jiǎn)單介紹一款名為CD4017的IC芯片，它是一種CMOS類(lèi)型十進(jìn)制計(jì)數(shù)器兼解碼器電路，開(kāi)箱即用，適用于大多數(shù)低范圍計(jì)數(shù)應(yīng)用。CD4017可以從零計(jì)數(shù)到十，并且它的輸出被解碼。當(dāng)應(yīng)用程序需要使用計(jì)數(shù)器時(shí)，這可以節(jié)省大量電路板空間和構(gòu)建電路所需的時(shí)間。

基本概念

CD4017 IC是一款CMOS十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用于低范圍計(jì)數(shù)應(yīng)用。該IC將從0計(jì)數(shù)到10，帶有CD4017的電路將節(jié)省電路板空間以及設(shè)計(jì)電路所需的時(shí)間。

CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器類(lèi)似于約翰遜10級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這種CMOS IC經(jīng)常用于設(shè)計(jì)基于10個(gè)LED的電路，所以它是最靈活的計(jì)數(shù)器之一，因?yàn)樗疃嗫捎?jì)數(shù) 10個(gè)，并且還包括10個(gè)單獨(dú)的輸出。與此同時(shí)，CD4017還包括計(jì)數(shù)器和解碼器。

引腳配置

像CD4017這樣的CMOS十進(jìn)制計(jì)數(shù)器包括一個(gè)五級(jí)約翰遜計(jì)數(shù)器和10個(gè)解碼輸出，最多可計(jì)數(shù)10位小數(shù)。該IC可用于不同的計(jì)數(shù)器電路，例如LED追光燈以及帶有AC檢測(cè)器的非接觸式電路。CD4017包括16個(gè)引腳，其中10和16引腳是輸出引腳。

其中，輸出從“0”開(kāi)始并移動(dòng)到輸出“9”。一旦達(dá)到，則輸出將計(jì)數(shù)為“9”，并再次從0重復(fù)并繼續(xù)這種循環(huán)，類(lèi)似于環(huán)形計(jì)數(shù)器。在0到9之間的每個(gè)計(jì)數(shù)中，特定的輸出引腳可以包含高電平狀態(tài)，其余輸出保持低電平;一次只有一個(gè)o/p很高。

例如，如果當(dāng)前計(jì)數(shù)為3，則引腳7的輸出將處于高電平狀態(tài)，而其余引腳處于較低狀態(tài)。如果向時(shí)鐘輸入施加兩個(gè)周期的方波，則輸出將在主周期的正邊緣轉(zhuǎn)移到輸出4，從而將輸出4變?yōu)楦郀顟B(tài)，將輸出3變?yōu)榈蜖顟B(tài)。

現(xiàn)在條件一直保持到下一個(gè)周期的另一個(gè)上升沿到來(lái)，之后o/p移動(dòng)到pin1或輸出5并保持此狀態(tài)。CD4017引腳配置如下圖所示：

可以看出，它有16個(gè)引腳，每個(gè)引腳的功能解釋如下：

Pin-1：它是輸出5。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取5個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-2：它是輸出1。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取0個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-3：它是輸出0。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取0個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-4：它是輸出2。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取2個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-5：它是輸出6。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取6個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-6：它是輸出7。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取7個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-7：它是輸出3。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取3個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-8：接地引腳應(yīng)連接到低電壓(0V)。

Pin-9：它是輸出8。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取8個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-10：它是輸出4。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取4個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-11：它是輸出9。當(dāng)計(jì)數(shù)器讀取9個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)，它變?yōu)楦唠娖健?/p>

Pin-12：除以10輸出，用于將IC與另一個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，以使計(jì)數(shù)大于單個(gè)CD4017支持的范圍。通過(guò)與另一個(gè)CD4017級(jí)聯(lián)，最多可以計(jì)數(shù)20個(gè)數(shù)字。另外，還可以通過(guò)與越來(lái)越多的CD4017級(jí)聯(lián)來(lái)增加和增加計(jì)數(shù)范圍。每個(gè)額外的級(jí)聯(lián)IC將增加10個(gè)計(jì)數(shù)范圍。但是，不建議級(jí)聯(lián)超過(guò)3個(gè)IC，因?yàn)檫@可能會(huì)由于出現(xiàn)故障而降低計(jì)數(shù)的可靠性。如果需要超過(guò)20或30的計(jì)數(shù)范圍，建議使用二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和相應(yīng)解碼器的常規(guī)程序。

Pin-13：此引腳為禁用引腳。在正常操作模式下，它連接到地或邏輯低電壓。如果此引腳連接到邏輯高電壓，則電路將停止接收脈沖，因此無(wú)論從時(shí)鐘接收到幾個(gè)脈沖，它都不會(huì)提前計(jì)數(shù)。

Pin-14：該引腳是時(shí)鐘輸入。這是需要將輸入時(shí)鐘脈沖提供給IC以推進(jìn)計(jì)數(shù)的引腳，計(jì)數(shù)在時(shí)鐘的上升沿推進(jìn)。

Pin-15：這是復(fù)位引腳，正常操作時(shí)應(yīng)保持低電平。如果需要重置IC，則可以將此引腳連接到高電壓。

Pin-16：這是電源 (Vcc) 引腳。應(yīng)該為CD4017提供3V至15V的高電壓才能正常工作。

CD4017非常有用且用戶友好，要使用該IC，只需按照上述引腳配置中所述的規(guī)格連接它，并將需要計(jì)數(shù)的脈沖提供給IC的引腳14即可。然后可以在輸出引腳收集輸出。當(dāng)計(jì)數(shù)為零時(shí)，Pin-3為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)為1時(shí)，Pin-2為高電平，依此類(lèi)推。

規(guī)格特性

CD4017的主要特性和規(guī)格包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

供電電壓范圍為3V至15V，通常為+5V。

該IC與晶體管-晶體管邏輯或TTL非常匹配。

工作速度/CLK速度為5MHz。

支持10個(gè)已解碼的輸出。

提供不同的封裝，如16引腳GDIP、PDIP和PDSO。

輸入高電平時(shí)間30ns

輸出電流為10mA

抗噪性很高，通常為0.45 VDD。

操作是完全靜態(tài)的。

10μW等低功耗。

運(yùn)行速度中等，例如5.0 MHz，10V VDD。

輸入電壓或 Vin范圍為-0.5VDC至VDD +0.5VDC。

TS或存儲(chǔ)溫度范圍為-65°C至+150°C。

VDD或DC電源電壓范圍為 -0.5 VDC至+18 VDC。

雙列直插式PD或功耗為700mW。

TL或引線溫度為260°C。

在各種電子電路應(yīng)用中，CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器是最通用和最有用的芯片之一。實(shí)際上，它也被稱(chēng)為“約翰遜10級(jí)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這里的數(shù)字10是通過(guò)這個(gè)計(jì)數(shù)器的o/p數(shù)量連接的，該計(jì)數(shù)器將在其輸入CLK引腳輸出處給出的每個(gè)高CLK脈沖的響應(yīng)中串聯(lián)變?yōu)楦唠娖?。這意味著，它的所有輸出都將使用一個(gè)從頭到尾的高o/p排序周期來(lái)響應(yīng)10個(gè)CLK，并在其輸入端接收。顧名思義，它以某種方式計(jì)數(shù)，并將輸入CLK與10分開(kāi)。

主要應(yīng)用

CD4017的應(yīng)用包括以下內(nèi)容：

CD4017被廣泛用于不同的應(yīng)用，包括解碼器、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、分頻器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。此外，該IC還用于制作不同的電子項(xiàng)目，如遙控開(kāi)關(guān)、追光器、觸摸ON- OFF開(kāi)關(guān)、報(bào)警器、矩陣模具、拍手開(kāi)關(guān)等。

CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器還可用于不同行業(yè)，如汽車(chē)、警報(bào)器、醫(yī)療儀器和儀器設(shè)備的電子制造。

該IC用于計(jì)數(shù)應(yīng)用，可在固定時(shí)間內(nèi)依次打開(kāi)10個(gè)輸出并重置計(jì)數(shù)，并在必要時(shí)重置計(jì)數(shù)。它還通過(guò)用于LED追逐器以及其他邏輯輸出項(xiàng)目的進(jìn)位引腳指示計(jì)數(shù)狀態(tài)。因此，如果你正在尋找可計(jì)數(shù)到10的順序解碼計(jì)數(shù)IC，那么，CD4017是最佳選擇。

注意事項(xiàng)

CD4017可以在3V-15V電壓下工作，但通常通過(guò)+5V向Vdd或Vcc引腳供電，并且GND或Vss引腳可以接地。在這里，10個(gè)輸出引腳范圍從Q0到Q9，它們連接到任何負(fù)載，但是一般在電路中使用的是LED。

應(yīng)用電路

下面簡(jiǎn)單介紹下基于CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的應(yīng)用電路。

示例：循環(huán)LED效果

在這里，有八個(gè)LED，它們一個(gè)接一個(gè)地發(fā)光，形成一個(gè)循環(huán)的效果。在這里，制作該電路的目的不僅僅是為了視覺(jué)效果，也是為了說(shuō)明CD4017的工作原理和使用IC 555在非穩(wěn)態(tài)模式下的電路設(shè)計(jì)。其電路圖如下圖所示：

555 IC將以14Hz的頻率在非穩(wěn)態(tài)模式下運(yùn)行。電路中的555 IC用作時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，為計(jì)數(shù)器CD4017提供輸入時(shí)鐘脈沖。電路中的IC 555以14Hz的頻率工作，這意味著它每秒向CD4017產(chǎn)生大約14個(gè)時(shí)鐘脈沖。

CD4017是一個(gè)數(shù)字計(jì)數(shù)器加解碼器電路。在IC 555定時(shí)器 (PIN-3) 的輸出端產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖通過(guò)PIN-14作為CD4017的輸入。

每當(dāng)在CD4017計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入處接收到時(shí)鐘脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器就會(huì)增加計(jì)數(shù)并激活相應(yīng)的輸出PIN。當(dāng)計(jì)數(shù)為零時(shí)，PIN-3為高電平，這意味著LED-1將點(diǎn)亮。所有其它LED熄滅。在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖之后，CD4017的PIN-2為高電平，這意味著LED-2將發(fā)光，并且所有其它LED都關(guān)閉。這樣依次重復(fù)，LED在每個(gè)時(shí)鐘脈沖上連續(xù)打開(kāi)和關(guān)閉，從而產(chǎn)生LED燈亮的循環(huán)效果。

總結(jié)

以上就是關(guān)于CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器引腳配置、電路圖、工作原理和應(yīng)用電路的相關(guān)內(nèi)容概述。可以看出，它是一個(gè)約翰遜計(jì)數(shù)器，包括一個(gè)進(jìn)位和10個(gè)解碼輸出。該芯片的布置允許中等速度操作并保證無(wú)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)數(shù)系列。

通常情況下，像10/8這樣的解碼輸出處于邏輯低狀態(tài)，它僅在其特定時(shí)隙進(jìn)入邏輯高狀態(tài)。每個(gè)解碼輸出保持最大值為1個(gè)完整的CLK周期，進(jìn)位信號(hào)為每個(gè)10/8 CLK輸入周期完成一個(gè)完整的周期，該周期像紋波進(jìn)位信號(hào)一樣被用于任何后續(xù)相位。