0、引言

　　CD4017C集成電路應(yīng)用非常廣泛，但大多資料對其內(nèi)部電路邏輯功能的推導(dǎo)卻是輕描淡寫，甚至不乏錯誤之處，文中通過約翰遜計數(shù)器32種隨機輸出碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換的邏輯計算和分析，對CD4017C集成電路內(nèi)部邏輯電路的結(jié)構(gòu)、原理作了深入詳細的闡述。

　　1、CD4017C集成電路的引腳功能（見圖1）

　　CD4017C集成電路共有11個輸出端：3腳（Y0）、2腳（Y1）、4腳（Y2）、7腳（Y3）、10腳（Y4）、1腳（Y5）、5腳（Y6）、6腳（Y7）、9腳（Y8）、11腳（Y9）分別為第0～第9輸出端；12腳（Qco）為級聯(lián)進位輸出端。3個輸入端：13腳（EN）為時鐘脈沖輸入端，下降沿計數(shù)有效；14腳（CP）為時鐘脈沖輸入端，上升沿計數(shù)有效；15腳（R）為復(fù)位清零輸入端，加高電平或正脈沖時計數(shù)器清零。2個供電端：8腳（Vss）為電源負端；16腳（VDD）為電源正端3～18V。

　　2、十進制約翰遜計數(shù)器電路分析（見圖1）

　　十進制約翰遜計數(shù)器實質(zhì)上是一種串行移位寄存器，由D觸發(fā)器Fl～F5構(gòu)成，除了第3個觸發(fā)器是通過組合邏輯電路作用于F3的D3端以外，其余各級均是將前一級觸發(fā)器的輸出端Q連接到后一級觸發(fā)器的輸入端D的，計數(shù)器最后—級F5的端連接到第一級的D1端。當(dāng)加上清零脈沖后，Q1～Q5均為“0”，由于Q1的數(shù)據(jù)輸入端D1是Q5輸出的反碼，因此，輸入第—個時鐘脈沖后，Q1即為“l(fā)”，這時Q2-Q5均依次進行移位輸出，Ql的輸出移至Q2，Q2的輸出需經(jīng)組合邏輯電路轉(zhuǎn)化成D3后才能移至Q3，Q3的輸出移至Q4，Q4的輸出移至Q5，Q5的輸出被移出（溢出），如果繼續(xù)輸入脈沖，則Q1為新的，Q2～Q5仍然依次按上述規(guī)律移位輸出，從而導(dǎo)出十進制計數(shù)循環(huán)狀態(tài)（見圖2），這就是我們所需十進制計數(shù)循環(huán)的10種狀態(tài)。

　　然而由五級計數(shù)單元組成的約翰遜計數(shù)器，其輸出端可以有=32種組合狀態(tài)，而構(gòu)成十進制計數(shù)器只需10種計數(shù)狀態(tài)，因此，當(dāng)電路接通電源之后，有可能進入我們所不需要的22種偽碼狀態(tài)中的任一狀態(tài)，并伴隨觸發(fā)脈沖上升沿的出現(xiàn)自動進行移位寄存（見圖3）

　　由圖3不難看出當(dāng)電源接通后，即便不清零的話，無論計數(shù)單元出現(xiàn)哪種隨機組合，最多經(jīng)過10個時鐘脈沖輸入之后，都會自動滑入我們所需的圖2所列狀態(tài)中的一種狀態(tài)。綜上所述，可以得到十進制約翰遜計數(shù)器總的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（見圖4）

　　3、時序譯碼電路分析（見圖1）

　　將每個十進制數(shù)對應(yīng)的Q1Q2Q3Q4Q5代入以上的邏輯表達式，便可算出每個十進制數(shù)對應(yīng)的Y0～Y9、Qco的輸出結(jié)果（見表1）。

　　從兩個時鐘脈沖輸入端的內(nèi)部邏輯電路看，CP1～CP5=，利用CP上升沿（CP=1）計數(shù)時，EN端必須接低電平（EN=0），CP1～CP5才能為上升沿1，反之，利用EN下降沿（EN=0）計數(shù)時，CP端必須接高電平（CP=1），CP1～CP5同樣才能為上升沿1，CP和EN的其它三種輸入組合都使CP1～CP5為0，計數(shù)器處于保持狀態(tài)。在“R”端加上高電平或正脈沖時，計數(shù)器中各計數(shù)單元F1～F5均被置零，計數(shù)器為“00000”狀態(tài)。CD4017有10個譯碼輸出端Y0～Y9，計數(shù)時它會隨時鐘脈沖的輸入而依次出現(xiàn)高電平，見表1。此外，為了級聯(lián)方便，還設(shè)有進位輸出端Qco，每輸入10個時鐘脈沖，就可得到一個進位輸出脈沖，所以Qco可作為下一級計數(shù)器的時鐘信號。從上述分析中可以看出，CD4017的基本功能是對“CP”端輸入脈沖的個數(shù)進行十進制計數(shù)，并按照輸入脈沖的個數(shù)順序?qū)⒚}沖分配在Y0～Y9這十個輸出端，計滿十個數(shù)后計數(shù)器復(fù)零，同時輸出—個進位脈沖（見圖5）。

　　4、結(jié)束語

　　和CD4017C集成電路相互通用的還有CD4017B，兩者內(nèi)部電路略有不同，CD4017B唯一不同于CD4017C的地方是D3的邏輯運算方法稍有不同，但運算的結(jié)果是完全一樣的，如CD4017C集成電路的D3=；而CD4017B集成電路的