二進製轉十進製數字電路:此電路可以使十的倍數個(ge) 光源按十進製的自然法則依次交替工作。光源可以按所需要選擇不同顏色的彩燈。該電路元件少、成本低、安裝簡單。
該電路主要由兩(liang) 個(ge) 集成塊組成,一個(ge) 是NE555,產(chan) 生二進製變化、且頻率可調的方波。另一個(ge) 是CD4017,將二進製轉換為(wei) 十進製的數字譯碼器,按滿十進位的自然法則循環。該電路分為(wei) 四個(ge) 部分,即電源電路、振蕩電路、譯碼電路和光源電路。
1.電源電路:該電路由四個(ge) 分離元件構成,即R1、C1、D1、D2、C2組成電容降壓半波整流電路(其中R1、C1為(wei) 降壓電阻、電容,C2為(wei) 濾波電容,D2為(wei) 半波整流二極管,D1為(wei) 穩壓管),為(wei) 集成塊提供直流工作電源。
2.振蕩電路:該電路由一塊時基電路集成塊NE555和四個(ge) 分離C3、C4、R2、R3組成(其中C3為(wei) 延時充電電容,C4為(wei) 抗幹擾隔離電容,R2、R3為(wei) 延時充電電阻,而R3又為(wei) 放電電阻)。通電後,因電容C3兩(liang) 端的電壓不能突變,第②腳的電壓為(wei) 低電平,集成塊NE555的內(nei) 部觸發器被置位,第③腳輸出高電平。同時,由於(yu) 電源經電阻R2和R3向C3充電,使第⑥腳和②腳的電壓不斷提高,當電位上升到VCC的三分之二時,集成塊NE555的內(nei) 部觸發器被複位,第③腳的輸出電壓翻轉為(wei) 低電平。同時集成塊NE555內(nei) 部的放電管導通,即第⑦腳通過內(nei) 部的放電管和第①腳相通,C3上儲(chu) 存的電荷就通過R3第⑦腳放電,使第⑥腳和第②腳的電壓不斷下降,當電位降低到Vcc的三分之一時,集成塊NE555的內(nei) 部觸發器被置位。同時,集成塊NE555內(nei) 部的放電管截止,第⑦腳被懸空,電源又通過R3、R2向C3充電,使第⑥腳和第②腳的電壓不斷提高……如此,周而複始,形成振蕩。
其振蕩頻率為(wei) :f= 1.44(R2 +2R3)/C3而輸出端的高電平維持時間取決(jue) 於(yu) 電容C3的充電時間常數。
其充電時間的常數為(wei) :f充=0. 693( R2+R3)C3而輸出端的低電平維持時間取決(jue) 於(yu) 電容C3的放電時間常數。
其放電時間常數為(wei) :f放=0. 693R3C3由於(yu) R3≥R2故可認為(wei) f放~f充,目的是減小彩燈熄亮交替的時間間隔的差異。如用作其它情況,可按需要調整R2、R3、C3的參數。
綜上分析,第③腳始終處於(yu) 高電平和低電平的二進製變化狀態,故此電路又稱為(wei) 無穩態電路。又由於(yu) 產(chan) 生的波形變化在理論上呈方形,故又稱為(wei) 方波發生器。
3.計碼電路:該電路僅(jin) 由一塊CD4017集成塊組成。該集成塊有三個(ge) 輸入端(即兩(liang) 個(ge) 時鍾輸入端CP第14腳和EN第①腳與(yu) 複位端Cr第⑩腳)。有十個(ge) 輸出端Q0~P9(依次為(wei) 第③、⑦、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨、11腳)。還有一個(ge) 進位端00(第12腳)。其功能是:當複位端Cr加上高電平和正脈衝(chong) 時,輸出端QO為(wei) 高電平,其餘(yu) 九個(ge) 輸出端Q1—Q9均為(wei) 低電平。時鍾輸入端CP對輸入時鍾脈衝(chong) 的上升沿計數。NE則對時鍾脈衝(chong) 的下降沿計數。Q0~Q9這十個(ge) 輸出端的輸出狀態分別與(yu) 輸入的時鍾個(ge) 數相對應。如從(cong) 0開始計數,則輸入第一個(ge) 時鍾脈衝(chong) 時,Q1就變成高電平。輸入第二個(ge) 時鍾脈衝(chong) 時,Q2變成高電平。…一直到輸入第十個(ge) 時鍾脈衝(chong) ,QO變為(wei) 高電平。同時,進位端00就輸出一個(ge) 進位脈衝(chong) ,作為(wei) 下一級計數的時鍾信號。Cr為(wei) 複位端,也稱為(wei) 清零端。當Cr輸入高電平時,電路複位,即輸出端QO為(wei) 高電平,Q1一Q9為(wei) 低電平。如此反複,隻要集成塊NE555第③腳送來的二進製信號不消失,CD4017將二進製信號轉換成為(wei) 十進製信號的計碼工作就會(hui) 反複進行下去。
4.光源電路:該電路主要由光源和可控矽組成。
工作時,可控矽的控製腳由CD4017的十個(ge) 輸出端控製。當可控矽的控製腳接受到高電平時,可控矽就觸發導通,使光源通電發光。
注1:計碼電路和光源電路之間串按一個(ge) 1k電阻的目的是,一旦出現電源波動較大的情況,可以防止CD4017輸出端的電壓和電流過大,而造成可控矽損壞。
注2.如果光源發光較暗,可將圖中的單向可控矽改成雙向可控矽。因為(wei) 交流電在半波工作狀態電壓會(hui) 降低。
注3:對於(yu) 初學者,該電路的不足之處是,市電未經過變壓器轉化而采用電阻、電容宣接降低電壓。所以電路安裝好、通電前,一定要檢查線路正確無誤。最好用萬(wan) 用表檢查電源電路輸入端沒有斷路情況時再通電,且人體(ti) 不要接觸線路板,以免發生觸電。
注4:其它的拓展使用可以是產(chan) 品計數器、轉速計數器、循環延時器、順序步進器、循環延時開關(guan) 等。當然用於(yu) 追光燈、循環燈彩、多變燈彩、禮花爆炸燈、廣告裝飾變化燈(隻限為(wei) 十個(ge) 花樣)等才是本文的主要目的。