1.引言

繁華的都市，當(dāng)夜幕降臨時(shí)，五繽紛的彩燈燈便亮了起來(lái)，點(diǎn)亮這個(gè)黑暗的世界，給人民生活增添一點(diǎn)情趣，而流水燈是其中的角色之一。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，控制彩燈的電路不斷更新，這里主要介紹由555定時(shí)器構(gòu)成的流水燈控制電路。

2.555定時(shí)器

2.1 555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如圖1所示)：

(1)分壓器

①5腳懸空時(shí)。

②5腳外接控制電壓時(shí)。

(2)電壓比較器

電壓比較器C1和C2是兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的理想運(yùn)算放大器。比較器有兩個(gè)輸入端，分別用1和0表示相應(yīng)輸入端上所加的電壓，用表示比較器的比較結(jié)果(1代表高電平，0代表低電平)。

(3)基本RS觸發(fā)器

(4)放電三極管

V1是一個(gè)集電極開(kāi)路的放電三極管。當(dāng)時(shí)，V1導(dǎo)通;當(dāng)時(shí)，V1截止。

2.2 555定時(shí)器功能表(如圖2所示)555定時(shí)器功能表基本說(shuō)明了555定時(shí)器的功能。

2.3 555定時(shí)器組成的多諧振蕩器

由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖3所示，RA,RB和C是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端(6腳)和低電平觸發(fā)端(2腳)并接后接到RB和C的連接處，將放電端(7腳)接到RA,RB的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來(lái)不及充電，電容器兩端電壓為低電平，小于(1/3)Vcc,故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出為高電平，放電管V1截止。這時(shí)，電源經(jīng)RA,RB對(duì)電容C充電，使電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到(2/3)Vcc時(shí)，輸出為低電平，放電管V1導(dǎo)通，把從(1/3)Vcc上升到(2/3)Vcc由于放電管V1導(dǎo)通，電容C通過(guò)電阻RB和放電管放電，電路進(jìn)人第二暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間的長(zhǎng)短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，隨著C的放電，下降，當(dāng)下降到(1/3)Vcc時(shí)，輸出為高電平，放電管V1截止，Vcc再次對(duì)電容C充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。[!--empirenews.page--]

3.CD4017邏輯功能

CD4017芯片是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/時(shí)序譯碼器，應(yīng)用極其廣泛。圖4是CD4017的引腳圖排列，采用16腳雙列直插式塑料封裝形式。

CD4017的CL端在輸入時(shí)鐘脈沖的上升沿計(jì)數(shù)，時(shí)鐘允許端EN為“0”時(shí)，允許時(shí)鐘脈沖輸入，為“1”時(shí)就禁止時(shí)鐘脈沖輸入。

在輸入時(shí)鐘脈沖的作用下，10個(gè)譯碼輸出Y0~Y9依次為高電平。R為復(fù)位端，當(dāng)R=1時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，Y0為“1”,其余Y1~Y9均為“0”.CO為進(jìn)位輸出端，CD4017記滿10個(gè)數(shù)后，CO端輸出一個(gè)正的進(jìn)位脈沖。

4.電路實(shí)現(xiàn)

4.1 流水燈電路原理圖(如圖5所示)：

4.2 流水燈電路原理

該電路由時(shí)基集成電路NE555構(gòu)成的多諧振蕩器和CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)/譯碼電路組成。電源接通后，經(jīng)R1、R2給電容C1充電，使逐漸升高，當(dāng)時(shí)，3腳(Q端)輸出為高電平。當(dāng)上升到超過(guò)時(shí)，3腳輸出仍為高電平。當(dāng)繼續(xù)上升到略超過(guò)時(shí)，RS觸發(fā)器狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，3腳輸出為低電平，同時(shí)C1經(jīng)R2及7腳內(nèi)導(dǎo)通的放電管VT到地放電，迅速下降。當(dāng)下降到略低于時(shí)，觸發(fā)器狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)，3腳輸出變?yōu)楦唠娖?。同時(shí)，7腳內(nèi)導(dǎo)通的放電管VT截止，電容C1再次進(jìn)行充電，其電位再次上升，一直循環(huán)下去。根據(jù)，可以看出，通過(guò)改變電位器R2的電阻值的大小，即可以改變振蕩器的振蕩周期，從而改變3腳輸出高低電平的轉(zhuǎn)換時(shí)間，進(jìn)而改變流水燈的速度。

對(duì)于CD4017,其14腳接收來(lái)自555定時(shí)器3腳的輸出脈沖。當(dāng)555定時(shí)器的3腳的輸出電平狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，14腳接收到高低電平的變化，觸發(fā)十個(gè)輸出引腳交替輸出高電平，點(diǎn)亮相應(yīng)引腳的LED燈。隨著時(shí)間的進(jìn)行，十個(gè)LED燈相繼被點(diǎn)亮，形成流水燈。

5.結(jié)論

555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的集成器件，通過(guò)外圍元件的簡(jiǎn)單組合，可以組成許多基本實(shí)用的電路，最基本且應(yīng)用最多的有單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，施密特觸發(fā)器，多諧振蕩器三種。以這些基本電路為基礎(chǔ)，又可以和其他組合形成各種各樣實(shí)用的電子電路，實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能，如定時(shí)器、分頻器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、玩具游戲機(jī)電路、音響告警電路、自動(dòng)控制電路、電源交換電路、頻率變換電路元件參數(shù)和電路檢測(cè)電路等。相信在不久的將來(lái)，555定時(shí)器將應(yīng)用在更多領(lǐng)域，為我們的生活增加更多新鮮的元素，并使我們的生活更加豐富多彩。