电子线路综合性实验报告 电子线路综合性实验报告
专业： 课程名称 本组成员 学号姓名 实验地点 项目名称 年级/班级： Proteus 实验 学年第一学期 指导教师

基于 CD4017 的摇号机

实验时间 实验类型

综合性

一、设计目的 1） 熟悉 proteus 的基本操作 2） 掌握 proteus 绘制原理图的基本方法 3） 掌握 proteus 制作 PCB 的方法 二、实验仪器 装有 proteus 软件的计算机一台 三、设计内容 1）原理图设计 2）功能仿真 3）单面 PCB 设计 CD4017 组成的摇号机原理图：

四、芯片原理 1）555

555 电路的内部电路方框图如上图所示。它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关 T，比较器的参考电压由三只 5KΩ 的电阻器构成分压， 它们分别使高电平比较器 A1 同相比较端和低电平比较器 A2 的反相输入端的参考 电平为 和 。A1 和 A2 的输出端控制 RS 触发器状态和放电管开关状 时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电 时，触发器置

态。当输入信号输入并超过

平，同时放电，开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于 位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

是复位端，当其为 0 时，555 输出低电平。平时该端开路或接 VCC。

Vc 是控制电压端（5 脚），平时输出

作为比较器 A1 的参考电平，当

5 脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种 控制，在不接外加电压时，通常接一个 0.01uf 的电容器到地，起滤波作用，以 消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。 T 为放电管，当 T 导通时，将给接于脚 7 的电容器提供低阻放电电路。

2）CD4017

CD40171 内部逻辑电原理图如下左图所示。它是由十进制计数器电路和时序 译码电路两部分组成。其中的 D 触发器 Fl～F5 构成了十进制约翰逊计数器，门 电路 5～14 构成了时序译码电路。约翰逊汁数器的结构比较简单。它实质上是一 种串行移位寄存器。除了第 3 个触发器是通过门电路 15、16 构成的组合逻辑电 路作用于 F3 的 D3 端以外， 其余各级均是将前一级触发器的输出端连接到后一级 触发器的输入端 D 的，计数器最后一级的 Q5 端连接到第一级的 D1 端。这种计数 器具有编码可靠，工作速度快、译码简单，只需由二输入瑞的与门即可译码，且 译码输出无过渡脉冲干扰等特点。通常只有译码选中的那个输出端为高电平，其 余输出端均为低电平。

CD4017 有 3 个输入端：复位清零端 R，当在 R 端加高电平或正脉冲时，计数 器清零，在所有输出中，只有对应“0”状态的 Q0 输出高电平，其余输出均为低 电平：时钟输入端 CP 和 CE，其中 CP 端用于上升沿计数，CE 端用于下降沿计数，

这两个输入端的内部逻辑电路如图 2 所示。由图 2 可见，CP 和 CE 还有互锁的关 系，即利用 CP 计数时，CE 端要接低电平：利用 CE 计数时，CP 端要接高电平。 反之则形成互锁。 在“R”端加上高电平或正脉冲日子，计数器中各计数单元 F1～F5 均被置 零，计数器为“00000”状态。 CD4017 有 10 个译码输出端 Q0～Q9， 它仍随时钟脉冲的输入而依次出现高电 平。此外，为了级联方便，还设有进位输出端 QC，每输入 10 个时钟脉冲，就可 得到一个进位输出脉冲，所以 QC 可作为下一级计数器的时钟信号。 从上述分析中可以看出，CD4017(它的基本功能是对“CP”端输入脉冲的个 数进行十进制计数，并按照输入脉冲的个数顺序将脉冲分配在 Y0～Y9 这十个输 出端，计满十个数后计数器复零，同时输出一个进位脉冲。我们只要掌握了这些 基本功能就能设计出千姿百态的应用电路来。
五、设计步骤 1） 进入 proteus 设计环境，新建原理图文件，命名为 chen. 2） 载入相关元件图库，调入并修改元件参数，为元件选择封装,绘制电路原理图，如 附图 1 所示 3）点击 Debug-Start Debug 进行仿真 4）将电源换成 B1 连接器 J1，如附图 2 所示 5） 点击 Tools-Netlist Compiler 生成网络表 6）点击 Tools-Netlist To ARES 进入 PCB 设计环境，新建 PCB 板,选择单面板 7）点击 Auto Placer 自动放置元件，如附图 3 所示 8）手动布线：结果如附图 4 所示 9）点击 Auto Router,自动布线，结果如附图 5 所示 五、设计结果附图

附图 1

附图 2

附图 3

附图 4

附图 5

总结： 此摇号机为用 555 电路和 CD4017 芯片做核心器件的摇号机.原理在于用 555 电路产生脉冲信号,CD4017 对脉冲进行计数,所计脉冲的个数即是摇号机所摇出 的号码数. 在防真时,按扭开关至于段开状态,摇号机进行摇号工作,当按扭开关 按下时,摇号停止.即得到摇号结果. 通过本次实验，我熟悉了基本的原理图设计步骤，了解了仿真的基本原理和

仿真设计方法，熟悉了手工布局、布线。如 PCB 布线不太理想,需要自己找到类 似通过本次实验,让我们更加深刻的了解到摇号机的原理.让我们把生活和学习 相结合，增强动手能力。

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