簡易多功能遙控器設(shè)計(jì)

摘要 CD4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器／分配器，CD4066是四雙向模擬開關(guān)，廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。文中主要介紹利用CD4017集成計(jì)數(shù)／分配器、四雙向模擬開關(guān)構(gòu)成具有10種控制功能的遙控器，以方便殘疾人士操縱電視等電器的遙控器，使殘疾人與普通人一樣能夠方便地收看電視節(jié)目，該設(shè)計(jì)對豐富殘疾人士的日常生活起著重要作用。
關(guān)鍵詞 時(shí)鐘脈沖；CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)器／分配器；CD4066；遙控器

    日常生活中常有一些殘疾朋友，因身體殘缺致使他們不能與普通的人一樣方便地享受生活中的娛樂和便利，如看電視、控制空調(diào)等。為改善他們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量，文中介紹一種結(jié)構(gòu)簡單操作方便的多功能遙控器。其是一種接口電路，能夠?qū)崿F(xiàn)10種遙控功能。電路主要使用部分COMS元器件，如CD4017集成計(jì)數(shù)／分配器，四雙向模擬開關(guān)CD4066等，配合少量的外圍元件即可實(shí)現(xiàn)這些功能，是對普通遙控器的進(jìn)一步完善。
    CD4017十進(jìn)制計(jì)數(shù)／脈沖分配器，由CD4017構(gòu)成的電路具有靈活的使用方法和通用的電路功能。CD4017的應(yīng)用近乎涉及電子技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，是繼555時(shí)基集成電路之后的又一通用性極強(qiáng)的集成電路，并且大有應(yīng)用潛力可開發(fā)。CD4017可以用于計(jì)數(shù)，通過按一定的方式連接可構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)分頻器，并通過譯碼輸出端按順序依次輸出一個(gè)脈沖，進(jìn)行脈沖分配。
    普通遙控器的開關(guān)在電路中起接通信號或斷開信號的作用。日常生活中常見的可控開關(guān)是繼電器，當(dāng)給驅(qū)動(dòng)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路加高電平或低電平時(shí)，繼電器即吸合或釋放，其觸點(diǎn)接通或斷開電路，從而達(dá)到電路控制的目的。CMOS模擬開關(guān)是一種可控開關(guān)，它不像繼電器那樣可以用在大電流、高電壓場合，只適于處理幅度不超過其工作電壓、電流較小的模擬或數(shù)字信號?？蓪﹄娐愤M(jìn)行斷開與接通控制，該遙控器的設(shè)計(jì)選擇CD4066模擬開關(guān)。

1 器件邏輯功能介紹
1．1 CD4017介紹
    CMOS集成電路CD4017采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式16腳塑封，它具有計(jì)數(shù)、譯碼雙重功能，其引腳排列如圖1所示。

    CC4017是國標(biāo)型號，它與國外同類產(chǎn)品CD4017在邏輯功能、引出端和電參數(shù)等方面完全相同，可以直接互換。其引腳功能如下：Q0～Q9為10個(gè)輸出端，高電平有效。(8)腳(Vss)電源負(fù)端；(12)腳(CO)，級聯(lián)進(jìn)位輸出端，每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，就可得一個(gè)進(jìn)位輸出脈沖，因此進(jìn)位輸出信號可作為下一級計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號；(13)腳(CP1)，時(shí)鐘輸入端脈沖下降沿有效；(14)腳(CP0)，時(shí)鐘輸入端脈沖上升沿有效；(15)腳(MR)，清零輸入端，在“MR”端加高電平或正脈沖時(shí)，CD4017計(jì)數(shù)器中各計(jì)數(shù)單元輸出低電平“0”，在譯碼器中只有對應(yīng)“0”狀態(tài)的輸出端Y0為高電平；(16)腳(VDD)，電源正端3～18 V直流電壓。
    CD4017有3個(gè)輸入(MR、CP0和～CP1)，MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端(Q1～Q9)均為低電平。CP0和CP1是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來計(jì)數(shù)，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計(jì)數(shù)，則信號由CP1端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，以便于級聯(lián)，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。由此可見，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。工作時(shí)序如圖2所示。

    功能表如表1所示。
1．2 CD4066的介紹
    CD4066是四雙向模擬開關(guān)，主要用作模擬或數(shù)字信號的多路傳輸。每個(gè)封裝內(nèi)部有4個(gè)獨(dú)立的模擬開關(guān)，每個(gè)模擬開關(guān)有輸入、輸出和控制3個(gè)端子，其中輸入端和輸出端可互換。當(dāng)控制端加高電平時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)控制端加低電平時(shí)開關(guān)截止。CD4066的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    由14個(gè)引腳，14腳為正電源輸入端；7腳為負(fù)電源輸入端；IN1～I(xiàn)N4為信號輸入控制端；S1～S4、D1～D4為信號輸入、輸出端。
1．3 555集成定時(shí)器
    集成555定時(shí)器是一種將模擬和數(shù)字電路結(jié)合的、多用途的單片集成電路，如在其外部配上少許阻容元件，便能夠構(gòu)成振蕩、整形和定時(shí)等多種應(yīng)用電路。555定時(shí)器內(nèi)部電路由3個(gè)5 kΩ電阻組成的分壓器、兩個(gè)完全相同的高精度電壓比較器、一個(gè)基本RS觸發(fā)器、一個(gè)輸出緩沖器和一個(gè)放電三極管。比較器C1同相端參考電壓為，比較器C2反相端參考電壓為。555定時(shí)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖、引腳排列圖及電氣符號圖分別如圖4(a)、圖4(b)和圖4(c)所示。

2 電路組成
    利用CD4017構(gòu)成兩個(gè)按鈕且無微代碼的10功能遙控器，在日常生活中要用到多種家用電器，這些電器的控制大多是通過遙控器來實(shí)現(xiàn)，而這些遙控器的按鍵多是較小，且按鍵緊湊數(shù)目多，對于常人來說，操縱遙控器方便，但對于身體有殘疾的人士而言，會(huì)給操作帶來困難。文中介紹一種多功能遙控器，方便殘疾朋友操作。該設(shè)計(jì)是一種接口電路，具有10種遙控功能，電路主要使用CD4017集成計(jì)數(shù)／分配器，配合少量的外圍元件實(shí)現(xiàn)其中功能。
    圖5是脈沖產(chǎn)生電路，當(dāng)8腳接上電源，在555集成定時(shí)器的3腳會(huì)輸出一個(gè)方波的脈沖信號，該脈沖信號為后面的計(jì)數(shù)、脈沖分配器CD4 017提供一個(gè)脈沖信號，使輸出端依次輸出高低電平。

    當(dāng)CD4017接到前級電路的脈沖信號，輸出端依次輸出高低電平，這個(gè)高低電平通過指示燈來表示遙控器上的功能，如電臺的增加、聲音大小的調(diào)整等。該電路用到555集成電路、CD4017集成計(jì)數(shù)／分配器、四雙向模擬開關(guān)CD4066、與門CD4081等電子元器件。

3 工作原理
    555集成計(jì)時(shí)器與外圍相關(guān)的元件組成脈沖發(fā)生器，為集成計(jì)數(shù)器／分配器CD4017提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖，脈沖的頻率為10 Hz，占空比為80％。CD4017的輸出導(dǎo)致發(fā)光二極管X1～X10依次點(diǎn)亮。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的每路輸出向與門CD4081的一路輸送信號。在正常情況下，與門的輸出為低電平，這是因?yàn)閮陕返妮斎氡仨毝紴楦唠娖?，與門的輸出才為高電平，只有當(dāng)與門的輸出為高電平時(shí)，才能閉合四雙向模擬開關(guān)CD4066中的某一個(gè)。

    例如，在發(fā)光二極管X2亮?xí)r，用戶此時(shí)按下開關(guān)J1，則此時(shí)通往U4B的兩個(gè)輸入端都為高電平，從而導(dǎo)致加在CD4066這個(gè)四雙向模擬開關(guān)的第二個(gè)開關(guān)閉合，這實(shí)際等同于按動(dòng)遙控器的某個(gè)按鈕。只要控制開關(guān)J1閉合，由555構(gòu)成的脈沖電路，因?yàn)槿鄙匐娫吹墓╇?，從而保持禁用狀態(tài)，并且X1～X10就會(huì)保持在各自的當(dāng)前狀態(tài)。這一特點(diǎn)很重要，因?yàn)榭梢园醋】刂崎_關(guān)使其一直閉合，以便不斷地改變頻道或調(diào)節(jié)音量，以達(dá)到其它的控制功能。

    CD4066的工作過程：四雙向模擬開關(guān)CD4066的工作情況，在連接電路時(shí)，CD4066的S和D端子分別接遙控器相應(yīng)的按鈕，比如聲音的增加接S1和D1兩個(gè)端子上。IN1端子的輸入信號為控制MS1這個(gè)模擬開關(guān)的控制信號，當(dāng)IN1的輸入信號為高電平時(shí)，模擬開關(guān)MS1閉合，即S1和D1接通，等同于普通遙控器上的聲音增大的按鈕被按下，從而達(dá)到增大聲音的目的。

4 結(jié)束語
    利用CD4017、CD4066等元件構(gòu)成的多功能遙控器，能夠?yàn)闅埣踩耸繋砥胀ㄟb控器無法給予的樂趣，除了可以構(gòu)成方便殘疾人士使用的電視遙控器，還可以同樣的方法構(gòu)成空調(diào)、風(fēng)扇等多種家用電器的遙控器，以方便殘疾人士日常生活需要。同時(shí)，CD4017以及CD4066構(gòu)成的電路在工業(yè)控制中也有著廣泛的用途。