基于555定时器及CD4017计数器的流水灯设计
NE555+CD4017流水灯
课程设计报告书所属课程名称电子元器件与电子制作题目流水灯的设计与制作分院电信分院专业班级学号学生姓名指导教师2013 年06 月目录第一章前言 (3)第二章实验原理 (4)第三章流水灯的设计方案 (5)3.1 设计要点 (5)3.2 方案总体电路图及其工作 (5)3.3 元件清单 (6)第四章PC板图及其实物图 (6)第五章电路板的调试与可能问题的预处理 (8)5.1 电路板的调试 (8)5.2 可能问题的预处理 (8)第六章心得体会 (10)一前言当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。
随着人民生活水平的提高，流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。
例如：在人流拥挤繁忙的交通路段，闪烁着的流水交通灯，提醒着我们要遵纪交通规则，在霓虹闪烁的繁华大街上，闪烁的流水灯无不吸引过路人的眼球，甚至在一些大型商场大厦的自动门上都装有自动流水灯，告诉人们的时间和日期。
通常的流水灯是应用单片机设计的，而单片机的设计成本较高，对编程的要求也比较高，由于我们学习了数字电路，所以采用了小型集成电路设计流水灯。
摘要：流水灯的设计要求在预定的时间到来时，会产生一个控制信号控制LED灯的流向、间歇等，LED灯流向可以随着电路的改变而改变，并具有自控、手控、流向控制功能等。
主要参考数字电路中计数器的原理。
NE555振荡器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、NE555）的具体功能。
认真连接设计电路，由于最后流水灯的流向十分的清晰和稳定，所以所得的结果测试十分简洁并且很成功。
经过资料的查阅，小组的讨论，以及几种方案的比较，选定方案参考如下：整个流水灯的电路由振荡电路、译码电路和光源电路组成，电路的组成包括2个电容、3个电阻器和1个CD4017计时器及1个NE555定时器等元器件构成。
二实验原理NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。
NE555流水灯设计报告
目录摘要 (1)Abstract (1)第一章绪论 (2)1.1 流水灯背景 (2)1.2 流水灯的目的及意义 (2)第二章基础芯片介绍 (2)2.1 555振荡电路原理 (2)2.2 CD4017译码电路原理 (3)2.3章节小结 (4)第三章设计方案 (5)3.1 总体设计方案 (5)3.2 章节小结 (6)第四章系统软件设计 (6)4.1 用proteus绘制仿真图 (6)4.2 用DXP画原理和PCB图 (6)4.3 实物PCB电路板制作 (7)4.4 整理制作过程视频 (8)4.5 章节小结 (8)第五章系统调试与测试 (9)5.1 系统调试 (9)5.2注意事项 (9)5.3测试结果 (9)5.4章节小结 (10)第六章总结与展望 (11)第七章辞........................................... 错误!未定义书签。
附件. (12)1.NE555流水灯原理图 (12)2.NE555流水灯PCB图 (12)摘要该创新实验是完成流水灯的制作，通过结合NE555芯片以及CD4017芯片，制作出简易流水灯的过程，并将整个制作流程录制下来。
利用会声会影软件完成制作录像的剪辑，形成视频讲解整个制作流程，本次制作使的是覆铜板，即设计好原理图后用DXP画图软件绘制好电路图。
结合CD4017芯片的功能，将其与555芯片联合使用，从而实现流水灯的效果。
利用dxp软件，进行pcb画图，经过一系列操作完成作品。
本次设计，我充分了解了CD4017和NE555芯片的使用，对于如何实际、制作电路也有了理性上的认识，对于今后的对于新知识的学习以及各种芯片的运用有了提高。
关键字：555芯片 CD4017芯片 DXP画图软件会声会影X5AbstractThe innovative experiment is finished running lights, through a combination of NE555 chip and CD4017 chip, made simple water lights and the process recorded video clips, completed by Ulead Video Studio software, forming a video to explain the production process, the production that is the CCL, namelygood design principle diagram after using DXP drawing the circuit diagram drawing software. Combined with the CD4017 chip's function, the combined with 555 chips, so as to achieve water lamp effect. Using DXP software, PCB drawing, after a series of operations to complete works.This design, I fully understand the use of CD4017 and NE555 chips, to actually,making circuit also have a rational understanding, for the future to learn new knowledge and various chips use has increased.Keywords: 555 chip CD4017 DXP drawing software, video studio X5 .第一章绪论1.1 流水灯背景当今的社会是一个新技术层出不穷的时代，科技迅速发展，在电子领域的发展更是迅速，同时也在影响着我们的生活。
基于NE555和CD4017流水灯的设计方案
基于NE555和CD4017心形流水灯的设计方案电气工程系应用电子技术1331班张硕所需元器件：编号名称数量IC1 NE555芯片1个IC2 CD4017芯片1个R1 电阻（2K）1个R2 滑动变阻器（680K）1个C1 电解电容（25V，470µF）1个C2 电解电容（25V，3.3µF）1个C3 涤纶电容（0.01µF）1个Q 电阻（680Ω）10个LED灯（蓝色）28个多色自闪LED灯2个电路图：C30.01µF流水驱动电路：心形中间的部分LED产生流动的效果，靠的是NE555芯片和CD4017芯片的组合。
通俗点说NE555芯片组成振荡电路，CD4017芯片则是计数电路。
振荡电路由一块NE555芯片和C2、C3、R1、R2等组成（其中C2为延时充电电容，C3为抗干扰隔离电容，R1、R2为延时充电电阻，而R2又为放电电阻）。
通电后，因电容C2两端电压不能突变，2脚的电压为低电平，NE555芯片的内部触发器被置位，3脚输出高电平。
同时，由于电源经电阻R1和R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高，当电位上升到VCC的2/3时，NE555芯片的内部触发器被复位，3脚的输出电压翻转为低电平。
同时NE555芯片内部的放电管导通，即7脚通过内部的放电管和1脚相通，C2上储存的电荷就通过R2、7脚放电，使6脚和2脚的电压不断下降，当电位降低到VCC 的1/3时，NE555芯片的内部触发器被置位。
同时NE555芯片内部的放电管截止，7脚被悬空，电源又通过R1、R2向C2充电，使6脚和2脚的电压不断提高……如此，周而复始，形成振荡。
输出端的高电平维持时间取决于电容C2的充电时间常数，输出端的低电平维持时间取决于电容C2的放电时间常数。
由于R2≥R1，故可以认为f放≈f充，目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。
如用作其他情况，可按需要调整R1、R2、C2的参数。
综上分析，3脚始终处于高电平和低电平的二进制变化状态，故此电路又称为无稳态电路。
12路流水灯
CD4017逻辑功能
当复位端R加上高电平和正脉冲时，除 输出端Q0为高电平“1”外，其余 输出端 即Q1~Q9均输出低电平“0”。当时钟输入 端EN接地时，CP端对输入时钟脉冲的上升 沿计数；当时钟输入CP接高电平时，EN端 则对时钟脉冲的下降沿计数，设置这两个输 入端是为了级连时更加方便Q0~Q9 10个输 出端的输出状态分别与输入的时钟脉冲个数 相对应。例如，如果计数从0开始，则输入 第1个时钟脉冲时，Q1就变为高电平；输入 第2个时钟脉冲时，Q2为高电平，以此类推， 直至输入第10个脉冲，就回复到Q0为高电 平。同时进位端CO就输出1个进位脉冲，作 为下一级计数器的时钟信号。R为复位端输 入，也称清零端，当R输入高电平时，电路 复位，即输出端Q0为高电平，Q1~Q9为低 电平。
CD4017部分
CD4017引脚属性
1脚：第5输出端 2脚：第1输出端 3脚：第0输出端，电路清零时，该端为高电平 4脚：第2输出端 5脚：第6输出端 6脚：第7输出端 7脚：第3输出端 8脚：电源负极 9脚：第8输出端 10脚：第4输出端 11脚：第9输出端 12脚：级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲时，就 可以得到一个计数器的时钟信号 13脚：时钟输入端，脉冲输入端，脉冲下降沿有效 14脚：时钟输入端，脉冲上升沿有效 15脚：清零输入端，在该管脚加高电平或正脉冲时， CD4017计数器中，各计数单元输出低电平“0”，在 译码器中，只有对应“0”状态的输出端3脚为高电平 16脚：电源正极，可以使用3～18V直流电源供电
NE555详细分析：
当开机NE555正常工作时，7引脚发电端与地处于断开状态的，电容C1里面是 没有电荷的，4引脚通过电阻R1，电位器RV1，电流流向电容C1，供给电容C1 充电，当电容C1两端的电压小于2/3VCC电压时，3引脚输出端为高电平。 在电容C1的持续充电，两端的电压将越来越大，当大于2/3VCC电压时， NE555的3引脚输出端将翻转电平，由刚才的高电平变为低电平，从而7引脚由 对地断开变为对地导通，电容C1经过RV1流经7引脚对地发电，使得电容C1的 电压渐渐减小。 电容C1的电压当小于1/3VCC电压时，3引脚输出端的电平又会翻转，由低电 平变为高电平，7引脚与地也就变成断开，接着电容就重新开始被充电...... 往复的这样进行着对电容C1的重复充放电，NE555的3引脚也就交替重复的改 变高低电平状态，从而就形成了所谓的时钟脉冲信号输出。 通过改变RV1电位器的阻值，便可改变电容C1被充放电的时间，从而改变3引 脚输出端的时钟脉冲频率，也就是LED灯D1的闪烁频率。 也许有人会问，电容C2是干嘛用的，为什么都没有提到C2的功能？ 其实电容C2只不过是为了提高NE555运行的稳定性，如果将电容C2去掉，其 实NE555照样是可以输出时钟脉冲信号的。 我在LED灯D1下面串联了一个100欧姆的电阻R2，目的只是为了保护LED灯 D1，防止流经LED灯D1的电流过大而烧毁，也就是所谓的限流保护。
基于555和CD4017的流水灯课程设计
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。
可编辑范本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 (2)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 (3)1.2.3、CD4017管脚参数 (4)1.2.4、CD4017直流电气特性 (5)1.2.5、CD4017工作方式与接线 (6)1.3、元器件的选择及参数计算 (8)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 (9)2.1、总体电路图 (10)2.2印刷电路板图 (11)三、计算机仿真及相关说明 (11)3.1、计算机仿真电路 (11)3.2计算机仿真波形图 (13)3.3仿真结果 (13)四、安装调试 (14)4.1、元件清单 (14)4.2、元件引脚识别 (14)可编辑范本4.4、调试步骤 (15)4.5、所用仪器仪表 (16)4.6、实物图 (16)五、心得体会 (19)5.1、13048119心得体会 (19)5.2、13048115心得体会 (20)六、参考文献 (22)可编辑范本一、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。
基于.NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现的课程设计(1)
课程设计说明书题目：基于 NE555 + CD 4017流水彩灯的设计与实现摘要当今的社会是一个新技术层出不穷的时代.科技迅速发展.在电子领域的发展更是迅速.同时也在影响着我们的生活。
随着人民生活水平的提高.流水灯在现实生活中所起的作用越来越重要。
例如：在人流拥挤繁忙的交通路段.闪烁着的流水交通灯.提醒着我们要遵纪交通规则.在霓虹闪烁的繁华大街上.闪烁的流水灯无不吸引过路人的眼球.甚至在一些大型商场大厦的自动门上都装有自动流水灯.告诉人们的时间和日期。
流水灯的设计要求在预定的时间到来时.会产生一个控制信号控制LED灯的流向、间歇等.LED灯流向可以随着电路的改变而改变.并具有自控、手控、流向控制功能等。
主要参考数字电路中计数器的原理。
NE555振荡器的作用等相关知识在设计的过程中需要了解相关芯片（CD4017、NE555）的具体功能。
关键词：流水灯；NE555振荡器；CD4017；电子线路目录1 绪论 (1)1.1 背景 (1)1.2 设计课题的任务 (1)2 设计方案简述 (1)2.1 方案的原理 (1)2.2 方案的总体框图 (2)3 单元模块设计 (2)3.1 NE555时基电路 (2)3.1.1 NE555芯片 (3)3.2 译码电路 (4)3.2.1 CD4017芯片 (4)4 设计的总方案 (5)4.1 设计要点 (6)4.2 方案总体电路图 (6)4.3 元件清单......................................... 错误！未定义书签。
4.4 PCB图 (7)5 电路的调试 (8)5.1 电路板调试 (8)5.2 遇到的问题及其处理 (8)6 设计的总结 (8)参考文献 (9)附录 (10)1 绪论1.1 背景随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展.彩灯已经成为各个大小节日、各种宴会场合的必备娱乐用品.它不但可以发出不同颜色的灯光来点缀场地.还可以调动起现场人们的情绪.使宴会的气氛上涨。
基于某555和CD4017地流水灯课程设计
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。
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 (3)1.2.3、CD4017管脚参数 (3)1.2.4、CD4017直流电气特性 (4)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 (6)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 (7)2.1、总体电路图 (7)2.2印刷电路板图 (8)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 (10)3.3仿真结果 (10)四、安装调试 (11)4.1、元件清单 (11)4.2、元件引脚识别 (11)4.3、元件的检测 (11)4.4、调试步骤 (12)4.5、所用仪器仪表 (12)4.6、实物图 (12)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)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。
数电课程设计NE555+CD4017流水灯
NE555+CD4017流水灯专业班级：电气工程及其自动化（1）班学号：12011247052姓名：指导老师: 日期：2013年6月NE555+CD4017流水灯流水灯实验套件采用3V直流供电，通过调节电位器RP1，可改变流水灯的流动速度。
当阻值增大时，流动速度变慢，反之，则流动速度变快。
也可在电容C2两端加入音频信号，来控制流水灯的流水速度。
一、电路工作原理NE555时基电路组成振荡电路，电源VCC通过电阻R2、RP1向电容C1充电，当充电到一定程度后，2、6脚电压升高，当2、6脚电压升高到2/3VCC后，3脚输出为低电平，7脚对地呈低阻态，电容C1通过电位器和7脚对地放电，当放电至使2、6脚电压低于1/3VCC时，3脚输出为高电平，7脚对地呈高阻态，VCC通过RP1又开始对电容C1充电，周而复始。
通过调节RP1的阻值，可以改变电容充放电的时间常数,从而改变3脚输出脉冲的频率。
从3脚输出振荡脉冲作为CD4017工作的时钟脉冲，在时钟脉冲的作用下，CD4017十进制计数器开始计数，从10个输出端依次输出高电平，不断循环。
10只发光二极管被依次点亮。
二、实验器材三、集成电路简介1.NE555NE555内部等效电路图管脚图1脚：公共地端为负极。
2脚：低触发端TRIG，低于1／3电源电压时即导通。
3脚：输出端OUT，电流可达200mA。
4脚：强制复位端RESET，不用时可与电源正极相连或悬空。
5脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端CONT，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地。
6脚：高触发端THRES，也称阈值端，高于2/3电源电压时即截止。
7脚：放电端DISCH。
8脚：电源正极VDD。
2.CD4017CD4017 是5 位Johnson 计数器，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，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。
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555引脚功能
555定时器是一种应用方便的中规模集成电路, 广泛用于信号的产 生、变换、控制与检测。
1、电路 结构
VCC
(5) vIC (6) 电阻分压器 vI1 (8)
RD (4)
R &
5 k
+ C - 1
5 k
输出缓冲反相器
G
(2) vI2
1
(3)
vo
电压比较器
vo
(7)
’
5 k
T
(1)
集电极开路输出三极管
基本SR锁存器
3、555定时器功能表 输 入 输 出
阈值输入(VI1)
×
触发输入(VI2) 复位(RD)
× 0 1 1 1
输出(VO) 放电管T
0 1 0 不变 导通 截止 导通 不变
2 VCC 3 2 VCC 3 2 VCC 3
1 VCC 3 1 VCC 3 1 VCC 3
流水灯原理图
流水灯原理图
谢谢大家
1. 555定时器的电路结构与工作原理
2. 电压比较器
3. 555定时器功能表
4. 多谐振荡器
CD4017引脚属性
1脚：第5输出端 2脚：第1输出端 3脚：第0输出端，电路清零时，该端为高电平 4脚：第2输出端 5脚：第6输出端 6脚：第7输出端 7脚：第3输出端 8脚：电源负极 9脚：第8输出端 10脚：第4输出端 11脚：第9输出端 12脚：级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲时，就 可以得到一个计数器的时钟信号 13脚：时钟输入端，脉冲输入端，脉冲下降沿有效 14脚：时钟输入端，脉冲上升沿有效 15脚：清零输入端，在该管脚加高电平或正脉冲时， CD4017计数器中，各计数单元输出低电平“0”，在 译码器中，只有对应“0”状态的输出端3脚为高电平 16脚：电源正极，可以使用3～18V直流电源供电
CD4017逻辑功能
当复位端R加上高电平和正脉冲时，除输 出端Q0为高电平“1”外，其余 输出端 即Q1~Q9均输出低电平“0”。当时钟输 入端EN接地时，CP端对输入时钟脉冲的 上升沿计数；当时钟输入CP接高电平时， EN端则对时钟脉冲的下降沿计数，设置 这两个输入端是为了级连时更加方便 Q0~Q9 10个输出端的输出状态分别与输 入的时钟脉冲个数相对应。例如，如果计 数从0开始，则输入第1个时钟脉冲时， Q1就变为高电平；输入第2个时钟脉冲时， Q2为高电平，以此类推，直至输入第10 个脉冲，就回复到Q0为高电平。同时进 位端CO就输出1个进位脉冲，作为下一级 计数器的时钟信号。R为复位端输入，也 称清零端，当R输入高电平时，电路复位， 即输出端Q0为高电平，Q1~Q9为低电平。
NE555的特点
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的 振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至 几小时之久。 2.它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻 辑闸配合，也就是它的输出准位及输入触发准位， 均能与这些逻辑系列的高、低态组合。 3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动 控制的负载。 4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便 宜。
基于555定时器及CD4017 计数器的流水灯设计
555定时器简介
NE555 (Timer IC)大约在1971年由Signetics Corporation发布， 在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的30年 來非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年 來CMOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大 量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应， 尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变 化，所以到目前都可直接的代用。 NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系 列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其 价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同； 而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电 阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波 讯号。
555功能特性及同类产品
参数功能特性： •供应电压4.5-18V •供应电流3-6 mA •输出电流225mA (max) •上升/下降时间100 ns 同类产品： 国家半导体 摩托罗拉 德州仪器 日电 飞利浦 日立 西格尼蒂克 LM555 MC1455 NE555 μPC1555 CA555 HA17555 SE555