IC CD4017 là gì? đặc điểm, sơ đồ chân và ứng dụng trong mạch điện tử

Dec 9, 2022 - 18:27 Updated: Jun 9, 2023 - 20:38
0

Nội dung chính [Hiện]

IC CD4017 là một loại vi mạch tích hợp đa dụng (counter/divider) được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng điện tử. Đây là một loại vi mạch đếm, chia tần số, và đồng bộ theo xung clock. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về đặc điểm của IC CD4017, sơ đồ chân của nó và ứng dụng của IC CD4017 trong mạch điện tử.

CD4017 là gì

IC CD4017 là một loại vi mạch đếm tiến IC (Integrated Circuit) được sử dụng trong các mạch điện tử để đếm tín hiệu hoặc các sự kiện. Nó có khả năng đếm từ 0 đến 10 hoặc 0 đến 9 tùy thuộc vào cách nối của chân clock và chân reset. IC CD4017 thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển đơn giản, đèn LED nhấp nháy, các mạch chuyển đổi tín hiệu và các ứng dụng liên quan đến đếm và xử lý tín hiệu. Ngoài ra, IC CD4017 còn được gọi là bộ đếm thập phân 10 giai đoạn Johnson, là một loại vi mạch đếm thập phân CMOS được sử dụng cho các ứng dụng đếm phạm vi thấp. Việc sử dụng CD4017 để thiết kế mạch còn giúp tiết kiệm không gian và thời gian.

Xem thêm: IC PCF8574 là gì?Thông số kỹ thuật, sơ đồ chân, ứng dụng

Đặc điểm của IC CD4017 

IC CD4017 là một vi mạch đếm thập phân CMOS được sử dụng trong các mạch điện tử để đếm tín hiệu hoặc các sự kiện. IC CD4017 thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển đơn giản, đèn LED nhấp nháy, các mạch chuyển đổi tín hiệu và các ứng dụng liên quan đến đếm và xử lý tín hiệu.

Một số đặc điểm khác của IC CD4017 bao gồm:

  • Nguồn cấp: IC này có thể hoạt động với nguồn cấp từ 3V đến 15V, tùy thuộc vào phiên bản của nó.
  • Tiêu thụ điện năng: IC CD4017 tiêu thụ rất ít điện năng, khoảng 5mW khi hoạt động với nguồn cấp 5V.
  • Tốc độ: Tốc độ đếm của IC CD4017 nhanh hơn so với nhiều loại vi mạch đếm thập phân khác.
  • Điều khiển dễ dàng: IC CD4017 có thiết kế đơn giản với các chân đầu vào và đầu ra dễ dàng kết nối với các thiết bị điều khiển khác.

Sơ đồ chân CD4017

IC CD4017 có tổng cộng 16 chân, trong đó chân 14 và chân 15 là chân nguồn, chân 1 là đầu vào clock, chân 12 là đầu vào tham chiếu và chân 13 là đầu vào reset. Các chân còn lại là các đầu ra của IC, với khả năng đếm từ 0 đến 10 hoặc 0 đến 9 tùy thuộc vào cách nối của chân clock và chân reset.

Sơ đồ chân CD4017

  1. Chân RESET (RST): Chân này được sử dụng để reset đếm về 0. Khi tín hiệu logic "0" được đưa vào chân này, đếm sẽ được reset về 0.

  2. Chân CLOCK INHIBIT (CLOCK INH): Chân này được sử dụng để kiểm soát tín hiệu clock. Khi tín hiệu logic "1" được đưa vào chân này, đếm sẽ bị tạm dừng.

  3. Chân CLOCK (CLK): Chân này được sử dụng để cung cấp tín hiệu clock. Mỗi xung clock sẽ kích hoạt đếm lên 1.

  4. Chân OUTPUT (Q0-Q9): Đây là các chân đầu ra của IC CD4017. Chân Q0 sẽ được kích hoạt khi đếm đến số 0, chân Q1 sẽ được kích hoạt khi đếm đến số 1, và tiếp tục cho đến chân Q9 được kích hoạt khi đếm đến số 9.

  5. Chân CARRY OUT (CO): Chân này được sử dụng để kết nối với IC khác để mở rộng đếm. Khi đếm đến số 10, chân CO sẽ được kích hoạt.

  6. Chân ENABLE (EN): Chân này được sử dụng để kiểm soát việc kích hoạt các chân đầu ra. Khi tín hiệu logic "0" được đưa vào chân này, tất cả các chân đầu ra sẽ bị tắt.

  7. Chân CLOCK ENABLE (CLOCK EN): Chân này được sử dụng để kiểm soát việc sử dụng tín hiệu clock. Khi tín hiệu logic "0" được đưa vào chân này, đếm sẽ bị tạm dừng.

  8. Chân VSS: Đây là chân âm nguồn.

  9. Chân VDD: Đây là chân dương nguồn.

Mô tả cấu hình chân

  1. Chân 1 đến chân 7 và chân 9 đến chân 11 là các chân đầu ra. Các chân này sẽ thay đổi theo một thứ tự tăng dần theo chuỗi khi nhận tín hiệu đồng hồ.

  2. Chân 13 là chân kích hoạt/ức chế đồng hồ. Khi chân này ở mức logic thấp, IC CD4017 sẽ hoạt động. Để tắt hoặc đặt IC về trạng thái ban đầu, chân này cần được kết nối với nguồn cấp logic cao. Khi chân 13 ở mức logic cao, tín hiệu đồng hồ sẽ không được xử lý.

  3. Chân 14 là chân đồng hồ, nhận tín hiệu đồng hồ để đưa ra các đầu ra theo thứ tự tuần tự. Khi nhận được xung đồng hồ đầu tiên, chân 3 sẽ được kích hoạt và các chân tiếp theo sẽ tăng dần theo thứ tự tương ứng với các xung đồng hồ tiếp theo. Nếu không có tín hiệu đồng hồ nào được kết nối vào chân này, chân 14 cần được kết nối với nguồn cấp logic dương hoặc âm. Chân này không được bỏ kết nối theo quy tắc tiêu chuẩn đầu vào CMOS.

  4. Chân 15 là chân reset, được sử dụng để đặt lại trạng thái của chuỗi đầu ra về trạng thái ban đầu. Chân này cần được kết nối với chân đất (ground) để đặt lại IC.

  5. Chân 8 và chân 16 lần lượt là chân đất và chân nguồn. Chân 8 cần được kết nối với nguồn cấp logic âm và chân 16 cần được kết nối với nguồn cấp logic dương để cấp nguồn cho IC CD4017.

  6. Chân 12 là chân thực hiện (carry out), nhận tín hiệu để hoàn thành một chu kỳ đếm đầy đủ cho mỗi 10 chu kỳ đồng hồ. Chân này được sử dụng để trì hoãn các hoạt động đếm.

Cấu hình chân của IC CD4017 cho phép nó hoạt động trong nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong việc điều khiển và đếm tín hiệu trong mạch điện tử.

Cách sử dụng IC CD4017

IC CD4017 là một bộ đếm/dùng mô đun (counter/driver) 10 giai đoạn có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau. IC này hoạt động dựa trên nguyên tắc của bộ đếm dịch chuyển và cho phép chúng ta đếm các sự kiện hoặc điều khiển các tín hiệu trong một chuỗi tuần tự.

Dưới đây là cách sử dụng IC CD4017:

  1. Cấu hình đầu vào: Đầu vào Clock (CLK) của IC được kết nối với tín hiệu xung đồng hồ hoặc tín hiệu đầu vào mà bạn muốn đếm. Đầu vào Reset (RST) được sử dụng để thiết lập lại giá trị đếm về 0.

  2. Kết nối đầu ra: Các đầu ra (Q0-Q9) của IC có thể được sử dụng để điều khiển các linh kiện hoặc tín hiệu khác trong mạch. Ví dụ: điều khiển các LED, điều khiển relay hoặc kích hoạt các thiết bị khác.

  3. Điều khiển tần số đếm: Các đầu vào và đầu ra của IC có thể được kết hợp với các linh kiện bên ngoài để điều khiển tần số đếm. Ví dụ: sử dụng mạch timer để cung cấp xung đồng hồ cho CLK hoặc sử dụng điều khiển từ xa để điều chỉnh tần số đếm.

  4. Kết nối ngoại vi: IC CD4017 cũng có các chân ngoại vi như Enable (EN), Carry Out (CO), và Clock Enable (CE) cho phép bạn kiểm soát hoạt động của IC trong các ứng dụng cụ thể.

Lưu ý rằng việc sử dụng IC CD4017 đòi hỏi kiến thức và hiểu biết về nguyên lý hoạt động của IC và các linh kiện điện tử khác. Hãy đảm bảo đọc kỹ datasheet của IC và tham khảo các mạch điện tử liên quan để áp dụng IC này một cách đúng đắn và an toàn.

Các giải pháp thay thế và tương đương cho CD4017

CD4017 là một loại ic đếm 10 chân với khả năng chia tần và chuyển đổi tín hiệu số. Tuy nhiên, nếu bạn đang tìm kiếm các giải pháp thay thế hoặc tương đương cho CD4017, dưới đây là một số gợi ý:

  • CD4022: Đây là một loại IC đếm 8 chân, được sử dụng để đếm tín hiệu số và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu đầu ra tương ứng.
  • CD4510: Đây là một loại IC đếm bằng tay 16 chân, với khả năng đếm các tín hiệu số và tạo ra các tín hiệu đầu ra tương ứng.
  • CD4060: Đây là một loại IC đếm 14 chân, với khả năng đếm các tín hiệu số và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu đầu ra tương ứng.
  • CD4040: Đây là một loại IC đếm 12 chân, với khả năng đếm các tín hiệu số và chuyển đổi chúng thành các tín hiệu đầu ra tương ứng.

Nếu bạn cần một giải pháp thay thế cho CD4017 với khả năng xử lý tín hiệu số hoặc đếm số lượng thì các lựa chọn trên có thể là những giải pháp tốt. Tuy nhiên, việc lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống của bạn và các tính năng mà bạn muốn.

Ứng dụng của CD4017

1. Mạch đếm

IC CD4017 có thể được sử dụng làm mạch đếm trong các ứng dụng như đồng hồ đếm ngược, đếm số lượt nhấn nút, hoặc đếm số lượt qua cổng vào/ra.

2. Điều khiển đèn LED

Với 10 đầu ra, IC CD4017 có thể được sử dụng để điều khiển một chuỗi các đèn LED, cho phép tạo ra các hiệu ứng ánh sáng đa dạng như chạy đèn LED, chớp đèn LED theo thứ tự.

3. Điều khiển động cơ đa chiều

IC CD4017 cũng có thể được sử dụng để điều khiển động cơ đa chiều thông qua việc kết hợp với các mạch điều khiển khác, như mạch điều khiển động cơ DC hoặc động cơ bước.

4. Mạch điều khiển tuần tự

IC CD4017 có thể được sử dụng để tạo ra mạch điều khiển tuần tự, giúp điều khiển các hoạt động theo thứ tự nhất định, ví dụ như trong các ứng dụng như đèn giao thông, đèn hiệu hoặc mạch điều khiển tự động.

5. Ứng dụng trong đồ chơi điện tử

IC CD4017 cũng được sử dụng trong các đồ chơi điện tử, giúp tạo ra các hiệu ứng đèn LED, âm thanh hoặc các hoạt động tuần tự trong đồ chơi điện tử như mô hình tàu hoặc ô tô điều khiển từ xa.

6. Ứng dụng trong hệ thống điều khiển tự động

IC CD4017 cũng có thể được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động, ví dụ như trong các ứng dụng như bộ điều khiển tự động cho nhà thông minh, hệ thống điều khiển thang máy hoặc hệ thống tự động hóa công nghiệp.

7. Ứng dụng trong các dự án DIY

IC CD4017 cung cấp khả năng kiểm soát đơn giản và linh hoạt, là lựa chọn phổ biến trong các dự án tự làm (DIY) của các nhà điện tử yêu thích. Ví dụ, IC CD4017 có thể được sử dụng để xây dựng các dự án đèn LED tự chạy, các dự án đồ chơi điện tử, hoặc các dự án mạch điều khiển đơn giản khác.

8. Ứng dụng trong các dự án nghệ thuật ánh sáng

IC CD4017 cũng có thể được sử dụng trong các dự án nghệ thuật ánh sáng, nơi nó có thể kiểm soát các đèn LED để tạo ra các hiệu ứng ánh sáng đa dạng, ví dụ như trong các biểu diễn nghệ thuật, hoặc các dự án trang trí nội thất.

9. Ứng dụng trong âm nhạc điện tử

IC CD4017 cũng có thể được sử dụng trong các dự án âm nhạc điện tử, giúp tạo ra các hiệu ứng âm thanh đa dạng hoặc điều khiển các mạch điều khiển âm thanh tự động.

10. Ứng dụng trong mạch điều khiển đa chức năng

IC CD4017 có thể được kết hợp với các IC khác để tạo thành các mạch điều khiển đa chức năng, giúp đáp ứng các yêu cầu phức tạp của các ứng dụng điện tử.

11. Ứng dụng trong các dự án sáng tạo khác

IC CD4017 còn có thể được ứng dụng trong nhiều dự án sáng tạo khác, tùy thuộc vào sự sáng tạo và yêu cầu cụ thể của từng dự án điện tử.

Với những tính năng độc đáo và đa dạng của mình, IC CD4017 đã trở thành một linh kiện quan trọng trong lĩnh vực mạch điện tử, từ các ứng dụng đơn giản cho đến các dự án phức tạp. Sự linh hoạt và đa dạng của IC CD4017 cho phép nhiều lựa chọn sáng tạo và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Biểu đồ thời gian

Biểu đồ thời gian sau đây cho biết trạng thái của tất cả các đầu ra dựa trên các đầu vào trong quá trình kết hợp nhiều IC để tăng số đếm và phạm vi đếm:

Trong biểu đồ thời gian, chúng ta có các tín hiệu đầu vào là Clock (tín hiệu xung đồng hồ) và Carry Out (tín hiệu carry ra từ IC trước đó). Mỗi Count Out (tín hiệu đếm ra) đại diện cho một IC kết hợp.

Khi số đếm đạt đến 10, Carry Out sẽ chuyển sang mức logic cao và giữ nguyên mức này trong 5 lần đếm tiếp theo trước khi trở lại mức logic thấp. Điều này cho phép chúng ta tăng số đếm lên 20 bằng cách kết hợp hai IC. Tương tự, phạm vi đếm có thể tăng lên đến 30, 40,... n lần đếm bằng cách kết hợp n IC.

Biểu đồ thời gian này giúp chúng ta hiểu trạng thái của các đầu ra trong quá trình kết hợp nhiều IC để tăng số đếm và phạm vi đếm.

Mạch ví dụ

Ví dụ mạch điều khiển led tuần tự

Đây là một ví dụ về mạch điều khiển LED tuần tự sử dụng IC CD4017:

Mạch bao gồm các thành phần sau:

  • IC CD4017
  • 10 LED
  • 10 resistor 220 ohm
  • Nút nhấn
  • Pin 9V
  • Breadboard và dây nối

Mô tả mạch:

  • Pin Clock của IC CD4017 được kết nối với nút nhấn.
  • Pin Q0 của IC CD4017 được kết nối với LED1 thông qua resistor R1.
  • Pin Q1 của IC CD4017 được kết nối với LED2 thông qua resistor R2.
  • Tương tự, các pin Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7, Q8 và Q9 của IC CD4017 được kết nối lần lượt với LED3 đến LED10 thông qua các resistor tương ứng.
  • Pin Reset của IC CD4017 được kết nối với pin 10 để reset lại IC sau khi đếm đến LED10.
  • Pin Vcc và pin GND của IC CD4017 được kết nối với nguồn và mát đất tương ứng.

Chi tiết sơ đồ mạch điều khiển led tuần tự

Khi nút nhấn được nhấn, IC CD4017 sẽ bắt đầu đếm từ LED1 đến LED10, mỗi lần chỉ có một LED được bật lên, sau đó mạch sẽ tự động reset và quay trở lại LED1. Các resistor được sử dụng để giới hạn dòng điện cho mỗi LED và bảo vệ chúng khỏi bị hư hỏng.

Lời kết

Trên đây là những thông tin cơ bản về IC CD4017 và một ví dụ về ứng dụng của nó trong mạch điều khiển LED tuần tự. IC này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử, đặc biệt là trong các mạch điều khiển đơn giản như mạch điều khiển đèn LED, mạch điều khiển động cơ, mạch đếm đơn giản và các ứng dụng tương tự. Với những tính năng và ưu điểm của nó, IC CD4017 đã trở thành một lựa chọn phổ biến và được ưa chuộng trong lĩnh vực điện tử. Hy vọng những thông tin trên sẽ giúp ích cho bạn trong việc hiểu rõ hơn về IC CD4017 và cách sử dụng nó trong các mạch điện tử.