1.6 4017十进制计数器和LED序列发生器
CD4017集成电路是一种CMOS十进制计数器/解码器。由于其多功能性和在计数操作中的高效性，它被广泛应用于各种场景。该集成电路设计用于脉冲计数。它具有10个完全解码的输出引脚，使其非常适合驱动七段显示器或在微控制器项目中创建顺序定时应用。
CD4017是一种CMOS十进制计数器集成电路，常用于低范围计数应用。它可以计数从0到10（十进制计数）。使用该集成电路设计的电路可以节省电路板空间以及设计电路所需的时间。CD4017也被称为“约翰逊10阶段十进制计数器”。
CD4017集成电路的特性
- 供电电压：该集成电路的供电电压范围为3V到15V。
- 与TTL兼容：它与TTL（晶体管-晶体管逻辑）兼容。
- 时钟速度：CD4017集成电路的时钟速度或工作速度为5MHz。
- 广泛应用：该集成电路还被广泛应用于电子工业、汽车工业、医疗 电子设备制造、警报器以及电子仪器设备中。
CD4017引脚描述
CD4017集成电路具有16个I/O引脚。
CD4017的输出引脚（引脚1到7和引脚9到11）
引脚1到7以及引脚9到11是输出引脚。这些引脚会依次变为“高”电平（一个接一个）。对于每个时钟信号，每个引脚会依次变为高电平。
使能引脚/时钟禁止（引脚13）
使能引脚用于启用CD4017集成电路。当该引脚处于低电平（有效低）时，集成电路被启用。为了禁用或关闭集成电路，该引脚应连接到高电平输入。当该引脚处于高电平时，它会忽略时钟信号。
时钟引脚（引脚14）
提供给第14引脚的时钟信号负责顺序输出。当检测到第一个时钟脉冲时，引脚3变为高电平；对于下一个时钟脉冲，引脚2变为高电平，依此类推，形成一个序列。重要的是要记住，如果未将任何时钟信号连接到此输入引脚，则必须将其连接到正电压或负电压。根据CMOS输入标准规则，它不能保持未连接状态。第14引脚的时钟输入仅对正电压信号或正时钟信号做出响应。
复位引脚（引脚15）
复位引脚用于复位输出序列。也就是说，当前输出序列的状态被设置为初始状态。为了复位电路，复位引脚应连接到地。
地引脚和电源引脚（引脚8和引脚16）
引脚8作为地引脚，必须连接到负电源电压；引脚16是CD4017的电源引脚，连接到正电源电压。
进位输出引脚（引脚12）
引脚12提供进位输出信号。它每10个时钟周期完成一个完整周期。此引脚用于“逐级触发”集成电路，即在计数操作中延迟。
CD4017的计数操作（使用波形）
CD4017的时序图展示了CD4017的比较和输出计数序列，从一个引脚转移到下一个引脚。
如果观察到，在应用时钟信号之前，复 位引脚设置为高电平，因此复位引脚输入将所有输出设置为初始状态。
然后，第一个输出引脚3的输出将变为高电平。接下来，该输出转移到下一个输出引脚，此序列持续到下一个时钟周期。
让我们来看一些使用CD4017的示例。
CD4017的应用
使用CD4017的LED序列器
使用CD4017和555定时器集成电路的LED序列器电路如下所示。该电路也被称为“LED追逐电路”。
组件
- CD4017十进制计数器
- 555定时器集成电路
- 十段条形图LED
- 开关和一个6伏电池
- 1MΩ电阻
- 0.1µF电容
- 耦合电容，0.047到0.001µF
- 470Ω电阻 - 10个
重要的是要记住，由于CD4017是CMOS器件，它对静电非常敏感。
LED序列器电路使用555定时器产生CD4017所需的时钟脉冲，该定时器工作在无稳态模式（Astable mode）。无稳态定时器电路的输出连接到CD4017的时钟信号输入。
它连续产生脉冲序列，每个脉冲使计数器的值增加1。因此，每个LED会依次点亮，然后熄灭，再点亮下一个LED，形成一个序列。
LED序列器工作原理
LED序列器的工作基于CD4017的原理。让我们从555定时器开始理解其工作过程。
555定时器工作在无稳态模式下，它向解码集成电路连续产生时钟脉冲。通过电路中的电阻和电容的值，可以计算出这些时钟脉冲的持续时间。
对于每个脉冲，CD4017会增加计数器的值。因此，计数器的每个引脚会依次变为高电平。
连接到CD4017输出引脚的LED会依次点亮。
注意
为了使计数器计数到某个特定数字，最后一个序列引脚应连接到复位引脚。
例如，如果您只想依次点亮5个LED而不是10个，将CD4017的引脚1连接到其复位引脚。因此，当第6个时钟脉冲到达时，复位引脚从高电平变为低 电平，并复位集成电路。
以下是使用CD4017的一些电路：
- 3×3 LED立方体电路
- 警车灯
- 拍手开关电路
- 公平的数字骰子
- 自动卫生间灯
- 可调定时器
- LED流水灯电路