CD4017-輔助解鎖遙控器
CD4017 是一款常用的 十進位計數器 / 脈衝分配器(Decoded Decade Counter),內部結合了 5 級約翰遜計數器(Johnson Counter) 與 解碼邏輯閘。
它的核心功能是:每接收到一個 Clock(時脈脈衝)輸入,10 個輸出端(Q0~Q9)就會依序輸出高電平(High),且同一時間只有一個輸出端為高電平。
1. 關鍵腳位說明
CD4017 採用 16 腳位的封裝,各腳位功能如下:
CLK (Pin 14 - Clock Input):脈衝輸入端。每輸入一個正脈衝(上升沿),計數器就會加 1,將高電平移位到下一個輸出腳。
CLK INHIBIT / EN (Pin 13 - Clock Enable):時脈禁止 / 致能端。
接 地 (GND / L):啟用計數(正常工作狀態)。
接 高電平 (VCC / H):凍結計數,鎖定當前狀態。
RESET (Pin 15):重設端。
給予高電平 (H) 時,計數器會強制歸零(Q0 輸出高電平,其餘 Q1~Q9 為低電平)。
正常運作時必須 接地 (GND)。
Q0 ~ Q9 (Pins 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11):10 個解碼輸出端,隨時脈遞進依序變為高電平。
CARRY OUT (Pin 12 - / 進位腳):每當計數器完成 10 個脈衝循環(從 Q0 數到 Q9)時,會產生一個完整的脈衝訊號,可用於串接下一級 4017(擴充至百位數、千位數等)。
2. 運作原理與時序
初始狀態(Reset): 當 Pin 15 (RESET) 接收到高電平脈衝後,計數器歸零。此時 Q0 輸出 High (5V),Q1~Q9 皆為 Low (0V)。
脈衝遞進(Counting):
第 1 個脈衝(CLK 上升沿)輸入 → Q1 變 High,Q0 變 Low。
第 2 個脈衝輸入 → Q2 變 High,Q1 變 Low。
依此類推,直到第 9 個脈衝輸入 → Q9 變 High。
第 10 個脈衝輸入 → 循環重新開始,Q0 再次變 High。
N 進位循環設定(模數 N,): 如果不需要數滿 10 個步驟,只需將目標步驟的輸出腳接到 RESET (Pin 15) 即可。
範例(4 步循環/四進位):將 Q4 (Pin 10) 接回 RESET (Pin 15)。
過程:計數器順序為 Q0 → Q1 → Q2 → Q3 → 到達 Q4 時立即使 Pin 15 變高電平而瞬間歸零回到 Q0,實現 4 步循環(常用於單極性步進馬達的 4 相驅動控制)。
3. 常見應用場景
步進馬達控制:搭配 NE555 產生 Clock,4017 將脈衝分配給 ULN2003 來驅動步進馬達線圈。
流水燈 / 跑馬燈:利用 Q0~Q9 依次點亮 LED 燈泡。
電子鎖 / 密碼鎖:利用按鈕觸發 4017 按順序讀取正確按鍵。
分頻器:利用 Carry Out (Pin 12) 輸出降頻後的時脈訊號(10 分頻)。