4017 - Der besondere Zähler

 

Materialbedarf

 

Anz. Bezeichnung Datenblatt
1 Batterie/Spannungsquelle 9V  
2 CMOS-IC 4017
1 CMOS-IC 4081
17 Widerstand 470 Ohm  
1 Widerstand 10 kOhm  
1 Kondensator 1,0 nF  
1 Mikrotaster
17 Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm 3mm, 5mm

 

 

Grundlagen

 

Eine Schaltung taucht in Schaltplansammlungen immer wieder auf. Es ist das Lauflicht in etlichen Variationen. Um diese Schaltungsart leicht zu realisieren, hat man einen CMOS-Baustein entwickelt, der hierfür hervorragend geeignet ist. Es ist der 4017.

 

In einem 16-poligen Gehäuse befindet sich ein 5-stufiger Johnson-Zähler dessen Signale auf 10 Ausgänge dekodiert worden sind. Dieser Zähler besitzt 2 Takteingänge und einen Reset.

 

Jeder Pin des Schaltkreises hat natürlich eine entsprechende Funktion. Dies sind:

 

Vdd und Vss: Die übliche Spannungsversorgung wird hier angeschlossen.
MR: MR=Master Reset. Wird hier eine 1 angelegt, wird der Zähler zurück gesetzt und O0 geht auf 1.
CP0: Bei einer steigenden Flanke wird der Zähler getaktet. Bei Nichtbenutzung sollte man hier ein 1-Signal anlegen.
CP1: Bei einer fallenden Flanke wird der Zähler getaktet. Bei Nichtbenutzung sollte man hier ein 0-Signal anlegen.
O5-9: Dies ist der Übertragsausgang des ICs. Dieser zeigt an, wenn der interne Johnson Zähler auf die 2 Kaskade geht. Spielt in der Praxis eine geringere Bedeutung.
O0-O9: Die Ausgänge, welche bei Aktivität ein 1-Signal abgeben, befinden sich hier.

 

 

Grundaufbau des 4017

 

 

Der einfachste Aufbau des 4017 ist die Schaltung als 10-Kanal-Lauflicht. Bei jedem Betätigen des Tasters S1 schaltet der 4017 um einen Ausgang weiter. nach D10 beginnt wieder D1 zu leuchten.

Wer beim Drücken der Taste ein wenig aufpasst, wird bemerken, dass der Ausgang immer beim Drücken des Tasters weiter schaltet. Dies macht er immer, wenn man den Schalttakt an CP0 anlegt. Möchte man, dass der Schaltkreis beim los lassen des Tasters weiter schaltet, muss man den Eingang CP1 verwenden.

 

 

 

Hier schaltet nun der 4017 nur dann weiter, wenn man den Taster los lässt. Beim Drücken passiert zunächst gar nichts.

Den jeweils unbenutzten Takteingang sollte man immer auf ein festes Potential legen.

Wird CP0 nicht verwendet, sollte dieser mit der Betriebsspannung verbunden werden.

Bei unbenutzten CP1 sollte dieser mit GND verbunden werden.

 

 

Begrenzung der Ausgänge

 

 

Nicht immer werden alle 10 Ausgänge benötigt. Durch eine einfache Verbindung können wir den 4017 dazu bringen, dass weniger Ausgänge durchschaltet, als er besitzt. Man muss nur den Ausgang, der dem letzten gewünschten Ausgang folgt, auf den Reset-Eingang legen.

Wenn jetzt hochgetaktet wird, gehen nur die LEDs D1-D4 an. Sobald der 4017 D5 durchschaltet, wird dieser zurück gesetzt und somit wieder D1 aktiviert. Wer möchte, kann dies natürlich auch mit anderen Ausgängen testen.

 

 

Kaskadierung des 4017

 

Mit 10 Ausgängen lässt sich ja schon Einiges anfangen. Trotz alledem gibt es Situationen, da braucht man mehr als 10 Ausgänge. Man denke da z.B. an die Zeilensteuerung für ein großes Matrixdisplay. Um den 4017 zu kaskadieren, muss man für jeden zusätzlichen IC noch ein Und-Gatter hinzufügen.

 

Für größere Darstellung Doppelklick auf das Bild

 

Die Kaskadierung ist beim 4017 ein wenig komplizierter. Zudem hat man mindestens den Verlust von 3 Ausgängen + je zwei weitere Ausgänge, wenn noch weitere 4017 eingefügt werden.

Für die Kaskadierung werden beim ersten, und eventuellen zwischengeschalteten 4017er, beide Takteingänge nötig. Der Takt für den jeweils nachfolgenden 4017 wird durch die Und-Verknüpfung von O9 und dem Grund-Taktsignal gebildet. Erreicht nun ein 4017 den 10. Ausgang, so wird dieses Signal auf CP1 desselben ICs zurück geführt und blockiert diesen somit. Gleichzeitig wird durch O9 und dem Allgemeintakt das Taktsignal für den nachfolgenden Chip generiert.

Hat das Signalmuster den Ausgang O9 des letzten 4017 erreicht, so wird dieser Ausgang auf den Reset des ersten ICs geleitet. Somit geht dieser auf Ausgang 0.

Da jeder O0, außer beim letzten 4017, mit dem Reset des Nachfolgers verbunden ist, werden alle ICs zurück gesetzt und das Lauflicht startet erneut.

Sollen weniger als die vollen Anzahl der Ausgänge genutzt werden, so kann man die letzte Reset-Leitung einfach auf einen niederen Ausgang legen. Sollen z.B. nur 12 LEDs angesteuert werden, so legt man die Reset-Leitung auf den Ausgang O3 von IC3.

 

Um die Kaskadierung von mehreren 4017 noch einmal zu verdeutlichen, hier noch einmal ein Schaltbild mit 3 ICs. Sollen noch weitere Schaltkreise hinzugefügt werden, so muss man nur den zweiten 4017 kopieren.

 

 

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