基于CD401分配器和CD4066模拟开关实现多功能遥控器的设计

出处:电子科技 发布于:2020-04-17 15:41:48

  日常生活中常有一些残疾朋友,因身体残缺致使他们不能与普通的人一样方便地享受生活中的娱乐和便利,如看电视、控制空调等。为改善他们日常生活质量,文中介绍一种结构简单操作方便的多功能遥控器。其是一种接口电路,能够实现10种遥控功能。电路主要使用部分COMS元器件,如CD4017集成计数/分配器,四双向模拟开关CD4066等,配合少量的外围元件即可实现这些功能,是对普通遥控器的进一步完善。

  CD4017十进制计数/脉冲分配器,由CD4017构成的电路具有灵活的使用方法和通用的电路功能。CD4017的应用近乎涉及电子技术的各个领域,是继555时基集成电路之后的又一通用性极强的集成电路,并且大有应用潜力可开发。CD4017可以用于计数,通过按一定的方式连接可构成任意进制计数分频器,并通过译码输出端按顺序依次输出一个脉冲,进行脉冲分配。

  普通遥控器的开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。日常生活中常见的可控开关是继电器,当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时,继电器即吸合或释放,其触点接通或断开电路,从而达到电路控制的目的。CMOS模拟开关是一种可控开关,它不像继电器那样可以用在大电流、高电压场合,只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。可对电路进行断开与接通控制,该遥控器的设计选择CD4066模拟开关。

  1、 器件逻辑功能介绍

  1.1 CD4017介绍

  CMOS集成电路CD4017采用标准的双列直插式16脚塑封,它具有计数、译码双重功能,其引脚排列如图1所示。

  

  CC4017是国标型号,它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同,可以直接互换。其引脚功能如下:Q0~Q9为10个输出端,高电平有效。(8)脚(Vss)电源负端;(12)脚(CO),级联进位输出端,每输入10个时钟脉冲,就可得一个进位输出脉冲,因此进位输出信号可作为下计数器的时钟信号;(13)脚(CP1),时钟输入端脉冲下降沿有效;(14)脚(CP0),时钟输入端脉冲上升沿有效;(15)脚(MR),清零输入端,在“MR”端加高电平或正脉冲时,CD4017计数器中各计数单元输出低电平“0”,在译码器中只有对应“0”状态的输出端Y0为高电平;(16)脚(VDD),电源正端3~18 V直流电压。

  CD4017有3个输入(MR、CP0和~CP1),MR为清零端,当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平,其余输出端(Q1~Q9)均为低电平。CP0和CP1是2个时钟输入端,若要用上升沿来计数,则信号由CP0端输入;若要用下降沿来计数,则信号由CP1端输入。设置2个时钟输入端,以便于级联,可驱动更多二极管发光。由此可见,当CD4017有连续脉冲输入时,其对应的输出端依次变为高电平状态,故可直接用作顺序脉冲发生器。工作时序如图2所示。

  1.2 CD4066的介绍

  CD4066是四双向模拟开关,主要用作模拟或数字信号的多路传输。每个封装内部有4个独立的模拟开关,每个模拟开关有输入、输出和控制3个端子,其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时,开关导通;当控制端加低电平时开关截止。CD4066的引脚及内部结构如图3所示。

  由14个引脚,14脚为正电源输入端;7脚为负电源输入端;IN1~IN4为信号输入控制端;S1~S4、D1~D4为信号输入、输出端。

  1.3 555集成定时器

  集成555定时器是一种将模拟和数字电路结合的、多用途的单片集成电路,如在其外部配上少许阻容元件,便能够构成振荡、整形和定时等多种应用电路。555定时器内部电路由3个5 kΩ电阻组成的分压器、两个完全相同的高电压比较器、一个基本RS触发器、一个输出缓冲器和一个放电三极管。比较器C1同相端参考电压为,比较器C2反相端参考电压为。555定时器的内部结构图、引脚排列图及电气符号图分别如图4(a)、图4(b)和图4(c)所示。

  2、 电路组成

  利用CD4017构成两个按钮且无微代码的10功能遥控器,在日常生活中要用到多种家用电器,这些电器的控制大多是通过遥控器来实现,而这些遥控器的按键多是较小,且按键紧凑数目多,对于常人来说,操纵遥控器方便,但对于身体有残疾的人士而言,会给操作带来困难。文中介绍一种多功能遥控器,方便残疾朋友操作。该设计是一种接口电路,具有10种遥控功能,电路主要使用CD4017集成计数/分配器,配合少量的外围元件实现其中功能。

  图5是脉冲产生电路,当8脚接上电源,在555集成定时器的3脚会输出一个方波的脉冲信号,该脉冲信号为后面的计数、脉冲分配器CD4 017提供一个脉冲信号,使输出端依次输出高低电平。

  当CD4017接到前级电路的脉冲信号,输出端依次输出高低电平,这个高低电平通过指示灯来表示遥控器上的功能,如电台的增加、声音大小的调整等。该电路用到555集成电路、CD4017集成计数/分配器、四双向模拟开关CD4066、与门CD4081等电子元器件

  3 、工作原理

  555集成计时器与外围相关的元件组成脉冲发生器,为集成计数器/分配器CD4017提供一个时钟脉冲,脉冲的频率为10 Hz,占空比为80%。CD4017的输出导致发光二极管X1~X10依次点亮。十进制计数器的每路输出向与门CD4081的一路输送信号。在正常情况下,与门的输出为低电平,这是因为两路的输入必须都为高电平,与门的输出才为高电平,只有当与门的输出为高电平时,才能闭合四双向模拟开关CD4066中的某一个。

  例如,在发光二极管X2亮时,用户此时按下开关J1,则此时通往U4B的两个输入端都为高电平,从而导致加在CD4066这个四双向模拟开关的第二个开关闭合,这实际等同于按动遥控器的某个按钮。只要控制开关J1闭合,由555构成的脉冲电路,因为缺少电源的供电,从而保持禁用状态,并且X1~X10就会保持在各自的当前状态。这一特点很重要,因为可以按住控制开关使其一直闭合,以便不断地改变频道或调节音量,以达到其它的控制功能。

  CD4066的工作过程:四双向模拟开关CD4066的工作情况,在连接电路时,CD4066的S和D端子分别接遥控器相应的按钮,比如声音的增加接S1和D1两个端子上。IN1端子的输入信号为控制MS1这个模拟开关的控制信号,当IN1的输入信号为高电平时,模拟开关MS1闭合,即S1和D1接通,等同于普通遥控器上的声音增大的按钮被按下,从而达到增大声音的目的。

  4 、结束语

  利用CD4017、CD4066等元件构成的多功能遥控器,能够为残疾人士带来普通遥控器无法给予的乐趣,除了可以构成方便残疾人士使用的电视遥控器,还可以同样的方法构成空调、风扇等多种家用电器的遥控器,以方便残疾人士日常生活需要。同时,CD4017以及CD4066构成的电路在工业控制中也有着广泛的用途。


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