电子路标电路设计.docx

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电子路标电路设计

1.绪论

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。

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。

2.相关芯片及硬件电路设计

2.1CD4017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。

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、CARRYOUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRYOUT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、CLOCKENABLE（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2.1CD4017芯片引脚图

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2.2CD4017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2.2CD4017内部结构图

CD4017芯片的参数如下：

表2.1CD4017绝对最大额定值

表2.2CD4017的直流电气特性

表2.3CD4017的交流电气特性

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

经过最近多日的努力，终于将本次课程设计电子路标电路做完了，但由于水平有限，文中肯定有很多错误和不恰当的地方，请老师指出其中的错误和不当之处，使我能做出改正，我会虚心接受。

在本次课程设计过程中，我增强了自己的动手能力和分析能力。

通过跟老师和同学的交流，也通过自己的努力，我按时完成了本次课程设计。

在此过程中，我学会了很多电子元器件的基本知识，也看到了很多自己的不足之处。

在以后的学习生活中，我会努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。

总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，了解了电子信息工程专业的一些发展方向，懂得了理论和实际联系的重要性。

在以后的学习中，我不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力和分析能力，将自己所学的知识充分的运用到自己的生活学习中去，做到学有所用，用有所依，从而全面发展自己。

致谢

通过两周的努力，终于将电子路标电路课程设计完成了，在完成课程设计的这两周中，李如昌老师给予了我很大的帮助。

他不仅是指导我完成了设计，还教会了我做设计的一般步骤、设计思想和设计方法。

当我对此课程设计无从下手的时候，李老师专心地为我讲解，为我解决了很多实际存在的困难和问题。

他在教室里为我们梳理流程，讲解原理，使我对此次的课程设计能圆满完成增添了很多信心，真正的从心理和解决实际问题上为我树立了很好的榜样，我为能有这样的好老师辅导而感觉到骄傲，每每对课程设计的撰写产生疑问时，他为我提纲挈领、梳理脉络，使我确立了本文的框架。

在此我衷心的感谢一直不辞辛劳为我指明方向的李如昌老师，也要感谢教会我知识的学校为我提供实践的场所和做课程设计所需要的资料。

通过这次的课程设计，不仅使我学到了很多专业方面的知识，也让我明白了不畏困难、勇于攀登艰难的重要性，这对我未来的学习和生活产生很大的影响。

在此，再次感谢我的学校和李如昌李老师。

参考文献

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清华大学电子教研组编，余孟尝主编．高等教育出版社，北京

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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