二进制转十进制数字电路:此电路可以使十的倍数个光源按十进制的自然法则依次交替工作。光源可以按所需要选择不同颜色的彩灯。该电路元件少、成本低、安装简单。
该电路主要由两个集成块组成,一个是NE555,产生二进制变化、且频率可调的方波。另一个是CD4017,将二进制转换为十进制的数字译码器,按满十进位的自然法则循环。该电路分为四个部分,即电源电路、振荡电路、译码电路和光源电路。
1.电源电路:该电路由四个分离元件构成,即R1、C1、D1、D2、C2组成电容降压半波整流电路(其中R1、C1为降压电阻、电容,C2为滤波电容,D2为半波整流二极管,D1为稳压管),为集成块提供直流工作电源。
2.振荡电路:该电路由一块时基电路集成块NE555和四个分离C3、C4、R2、R3组成(其中C3为延时充电电容,C4为抗干扰隔离电容,R2、R3为延时充电电阻,而R3又为放电电阻)。通电后,因电容C3两端的电压不能突变,第②脚的电压为低电平,集成块NE555的内部触发器被置位,第③脚输出高电平。同时,由于电源经电阻R2和R3向C3充电,使第⑥脚和②脚的电压不断提高,当电位上升到VCC的三分之二时,集成块NE555的内部触发器被复位,第③脚的输出电压翻转为低电平。同时集成块NE555内部的放电管导通,即第⑦脚通过内部的放电管和第①脚相通,C3上储存的电荷就通过R3第⑦脚放电,使第⑥脚和第②脚的电压不断下降,当电位降低到Vcc的三分之一时,集成块NE555的内部触发器被置位。同时,集成块NE555内部的放电管截止,第⑦脚被悬空,电源又通过R3、R2向C3充电,使第⑥脚和第②脚的电压不断提高……如此,周而复始,形成振荡。
其振荡频率为:f= 1.44(R2 +2R3)/C3而输出端的高电平维持时间取决于电容C3的充电时间常数。
其充电时间的常数为:f充=0. 693( R2+R3)C3而输出端的低电平维持时间取决于电容C3的放电时间常数。
其放电时间常数为:f放=0. 693R3C3由于R3≥R2故可认为f放~f充,目的是减小彩灯熄亮交替的时间间隔的差异。如用作其它情况,可按需要调整R2、R3、C3的参数。
综上分析,第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。又由于产生的波形变化在理论上呈方形,故又称为方波发生器。
3.计码电路:该电路仅由一块CD4017集成块组成。该集成块有三个输入端(即两个时钟输入端CP第14脚和EN第①脚与复位端Cr第⑩脚)。有十个输出端Q0~P9(依次为第③、⑦、④、⑦、⑩、①、⑤、⑥、⑨、11脚)。还有一个进位端00(第12脚)。其功能是:当复位端Cr加上高电平和正脉冲时,输出端QO为高电平,其余九个输出端Q1—Q9均为低电平。时钟输入端CP对输入时钟脉冲的上升沿计数。NE则对时钟脉冲的下降沿计数。Q0~Q9这十个输出端的输出状态分别与输入的时钟个数相对应。如从0开始计数,则输入第一个时钟脉冲时,Q1就变成高电平。输入第二个时钟脉冲时,Q2变成高电平。…一直到输入第十个时钟脉冲,QO变为高电平。同时,进位端00就输出一个进位脉冲,作为下一级计数的时钟信号。Cr为复位端,也称为清零端。当Cr输入高电平时,电路复位,即输出端QO为高电平,Q1一Q9为低电平。如此反复,只要集成块NE555第③脚送来的二进制信号不消失,CD4017将二进制信号转换成为十进制信号的计码工作就会反复进行下去。
4.光源电路:该电路主要由光源和可控硅组成。
工作时,可控硅的控制脚由CD4017的十个输出端控制。当可控硅的控制脚接受到高电平时,可控硅就触发导通,使光源通电发光。
注1:计码电路和光源电路之间串按一个1k电阻的目的是,一旦出现电源波动较大的情况,可以防止CD4017输出端的电压和电流过大,而造成可控硅损坏。
注2.如果光源发光较暗,可将图中的单向可控硅改成双向可控硅。因为交流电在半波工作状态电压会降低。
注3:对于初学者,该电路的不足之处是,市电未经过变压器转化而采用电阻、电容宣接降低电压。所以电路安装好、通电前,一定要检查线路正确无误。最好用万用表检查电源电路输入端没有断路情况时再通电,且人体不要接触线路板,以免发生触电。
注4:其它的拓展使用可以是产品计数器、转速计数器、循环延时器、顺序步进器、循环延时开关等。当然用于追光灯、循环灯彩、多变灯彩、礼花爆炸灯、广告装饰变化灯(只限为十个花样)等才是本文的主要目的。