项目七-声光控制开关制作.ppt

项目7 声光控制开关制作,主讲 王启洋,项目样机,项目目标,知识目标 1. 掌握数字电路基础知识； 2. 掌握各种门电路逻辑功能、符号及逻辑表达式。 技能目标 1. 能正确选择和使用集成逻辑门； 2. 能识别集成逻辑门引脚； 3. 学会制作声光控制开关。,项目介绍,在住宅小区楼道里，当天黑有人走过楼道时，脚步声或其他声音会使楼道灯自动点亮；当人们进入家门或走出楼道，楼道灯延时一会儿后自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，因此，使用楼道灯可以达到节能的目的。楼道灯的内部电路是一个声光控制开关。 声光控制开关不仅适用于住宅小区，也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所。,任务1 数字电路基础,知识链接1 模拟信号与数字信号 学一学 模拟信号和数字信号,温度曲线-模拟量,生产计算机台数记录-数字量,任务1 数字电路基础,知识链接2 数制与码制 学一学 数制和码制 1.十进制 十进制数：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 计数规律：逢十进一 基数：10 按权展开例： ND=(6765)D=6103710261015100,任务1 数字电路基础,2.二进制 二进制数：0、1 计数规律：逢二进一 基数：2 按权展开例： NB=(1011)B=123022121120,任务1 数字电路基础,3.十六进制 十六进制数： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、 A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15) 计数规律：逢十六进一 基数：16 按权展开例： NH=(4E6)H=4162E1616160,任务1 数字电路基础,十六进制与二进制之间对应关系表,任务1 数字电路基础,4.二进制数和十进制数相互转换 （1）二进制数十进制数 将二进制数按权展开相加即得相应十进制数。 例： (1010)B123022121020(10)D,任务1 数字电路基础,（2）十进制数二进制数 除2取余法：将十进制数逐次除以2，依次记下 余数，直到商为0，首次所得余数为最低位，末次所得余数为最高位。 例：(13)D=(1101)B,任务1 数字电路基础,8421BCD码与十进制关系表,5.码制,例： (139)D=(0001 0011 1001)8421BCD,例： (0100 0110 0011 0000)8421BCD=(4630) D,任务1 数字电路基础,练一练 数制和码制相互转换 1. 将十进制数45转换为二进制数； 2. 将二进制数10110101转换为十进制数； 3. 将十进制数1084转换为8421BCD码； 4. 将8421BCD码0100 1001 0011 0111转换为十进制数。,任务1 数字电路基础,知识链接3 基本逻辑关系与复合逻辑关系 学一学 基本逻辑关系与复合逻辑关系 1.与逻辑 （1）概念 当决定一件事的全部条件都具备后，这件事才发生，这种因果关系称为与逻辑。 能实现与逻辑的电路称为与门。,任务1 数字电路基础,做一做 用EWB软件仿真二极管与门电路,任务1 数字电路基础,（2）二极管与门及逻辑符号,任务1 数字电路基础,（3）真值表,有0出0，全1出1,任务1 数字电路基础,（4）逻辑函数表达式 Y=AB=AB （5）逻辑运算规律 00=0 0l=0 l0=0 1l=l,任务1 数字电路基础,2.或逻辑 （1）概念 当决定一件事的全部条件中，只要有一个或一个以上条件具备，这件事就发生，这种因果关系称为或逻辑。 能实现或逻辑的电路称为或门 。,任务1 数字电路基础,做一做 用EWB软件仿真二极管或门电路,任务1 数字电路基础,（2）二极管或门及逻辑符号,任务1 数字电路基础,（3）真值表,有1出1，全0出0,任务1 数字电路基础,（4）逻辑函数表达式 Y=A+B （5）运算规律 0+0=0 0+l=1 1+0=l l+l=1,任务1 数字电路基础,3. 非逻辑 （1）概念 当某一条件不具备时，事件就发生，这种逻辑关系称为非逻辑。 能实现非逻辑的电路称为非门。,任务1 数字电路基础,做一做 用EWB软件仿真三极管非门电路,任务1 数字电路基础,（2）三极管非门及逻辑符号,任务1 数字电路基础,（3）真值表,0出1，1出0,任务1 数字电路基础,（4）逻辑函数表达式 （5）运算规律,任务1 数字电路基础,4.复合逻辑关系,有0出1，全1出0,(1)与非门 逻辑表达式 逻辑符号,真值表,任务1 数字电路基础,有1出0，全0出1,(2)或非门 逻辑表达式 逻辑符号,真值表,任务1 数字电路基础,相异出1，相同出0,(3)异或门 逻辑表达式 逻辑符号,真值表,任务1 数字电路基础,相同出1，相异出0,(4)同或门 逻辑表达式 逻辑符号,=AB,真值表,任务1 数字电路基础,1组全1出0，每组有0出1,(5)与或非门 逻辑表达式 逻辑符号,真值表,任务1 数字电路基础,知识链接4 逻辑函数表示法及相互转换 学一学 逻辑函数表示法 1.真值表,任务1 数字电路基础,例： 红、黄和绿三盏交通灯，正常工作时只有一盏灯亮，试列出交通灯出错真值表。,解：设用A、B和C代表红、黄和绿三盏交通灯，用Y代表交通灯出错。 灯亮为1，灯灭为0；出错为1，无错为0。,任务1 数字电路基础,2.表达式,例：与或表达式,3.逻辑图,例：表达式 的逻辑图,任务1 数字电路基础,4.波形图,横轴=输入/输出的时间 纵轴=输入/输出逻辑值,任务1 数字电路基础,练一练 画门电路输出波形 试画出与非门输出Y1和或门输出Y2的波形，输入信号A、B和C的波形如下图所示。,任务1 数字电路基础,学一学 逻辑函数表示法的相互转换 1. 真值表和表达式 例：求 的真值表。,0,0,0,1,1,1,1,0,任务1 数字电路基础,例：求真值表的表达式。,任务1 数字电路基础,2.表达式和逻辑图 例：画Y=AB+BC+AC的逻辑图。,有3个与项，需要3个与门 3个与项相或，需要1个或门,任务1 数字电路基础,例：根据逻辑电路图，写出表达式。,任务1 数字电路基础,练一练 1. 列下述问题真值表，并写出逻辑表达式。 设三个变量A、B和C，当输入变量的状态不一致时，输出为1，反之为0。,任务1 数字电路基础,2. 写下图逻辑电路输出表达式Y。,任务1 数字电路基础,知识链接5 集成逻辑门电路的选用 看一看 数字集成电路,任务1 数字电路基础,数字集成电路分类 TTL：晶体管-晶体管逻辑电路 三极管、二极管构成 CMOS：互补对称型金属氧化物半导体 NMOS、PMOS构成,任务1 数字电路基础,认一认 数字集成电路引脚,74LS00引脚图,任务1 数字电路基础,1. UIH：输入高电压 2.4V3.6V 2. UIL：输入低电压 00.4V 3. UOH：输出高电压 2.4V3.6V 4. UOL：输出低电压 00.4V 5. UT：阈值电压 1.4V 6. IIS：输入短路电流 IIS1.4mA,学一学 主要参数,任务1 数字电路基础,7. IIH：输入漏电流 IIH40uA 8. IOH：输出高电压输出电流 IOH=0.4mA 9. IOL：输出低电压输出电流 IOL=15mA 10. NO：扇出系数,任务1 数字电路基础,11. Tpd：平均传输延迟时间 约几几十个纳秒(nS),任务1 数字电路基础,TTL集成电路使用注意事项 1. 不用输入端处理： 与其他输入端并联；与门和与非门不用输入端通过10k电阻接电源正极；或门和或非门不用输入端接地。 2. 电源电压：+5V5%。 3. 除OC门外，输出端不能直接连接在一起。,任务1 数字电路基础,优点：集成度高、工艺简单、功耗低、电源电压范围宽 应用：门电路、触发器、计数器、存储器、微处理器（CPU）等,学一学 CMOS数字集成电路,任务1 数字电路基础,做一做 CMOS与非门仿真 用EWB软件仿真CMOS与非门电路,任务1 数字电路基础,1. 不用输入端：处理与TTL相同； 2. 电源电压：3V18V。标准电压是5V、10V和15V。 3. 储存和运输：金属屏蔽层包装；组装和调试时接地良好；服装防静电。,CMOS集成电路使用注意事项,任务2 集成逻辑门电路测试,实训操作1 TTL与非门和或非门测试,CD4011引脚排列图,74LS28引脚排列图,任务2 集成逻辑门电路测试,做一做 连接CD4011测试电路 连接电路图 连接方法 (1)输入引脚1接S1、引脚2接S2 (2)输出引脚3接指示灯 (3)电源引脚14接+5V,引脚7接地,任务2 集成逻辑门电路测试,做一做 测试与非门逻辑功能 1.与非门真值表 开关S（A、B）：上=输入1 下=输入0 指示灯H（Y）： 亮=输出1 灭=输出0,任务2 集成逻辑门电路测试,2.与非门工作波形 输入A接1S连续脉冲、B接单脉冲 输出Y接指示灯H,任务2 集成逻辑门电路测试,做一做 连接74LS28测试电路,连接电路图,连接方法 (1)输入引脚2接S1、引脚3接S2 (2)输出引脚1接指示灯 (3)电源引脚14接+5V,引脚7接地,任务2 集成逻辑门电路测试,做一做 测试或非门逻辑功能 1.或非门真值表 开关S（A、B）：上=输入1 下=输入0 指示灯H（Y）： 亮=输出1 灭=输出0,任务2 集成逻辑门电路测试,2.与非门工作波形 输入A接1S连续脉冲、B接单脉冲 输出Y接指示灯H,任务2 集成逻辑门电路测试,实训操作2 与非门逻辑变换应用 学一学 公式化简法 1.基本定律、定理与公式 基本公式,任务2 集成逻辑门电路测试,交换律 AB=BA A+B=B+A 结合律 A（BC）=（AB）C A+（B+C）=（A+B）+C 分配律 A（B+C）=AB+AC A+BC=（A+B）（A+C）,任务2 集成逻辑门电路测试,常用公式 摩根定理,任务2 集成逻辑门电路测试,2.逻辑函数的公式化简法 与或表达式最简标准 与项个数最少 每个与项中变量个数最少 公式化简法 （1）合并项法,任务2 集成逻辑门电路测试,（2）吸收法 （3）消元法 （4）配项法,任务2 集成逻辑门电路测试,（4）配项法,任务2 集成逻辑门电路测试,例：化简,任务2 集成逻辑门电路测试,学一学 逻辑门变换应用,1. 与非门构成其他逻辑门,2.或非门构成其他逻辑门,任务2 集成逻辑门电路测试,做一做 CMOS与非门逻辑功能变换 1.CD4011与非门逻辑功能变换 例：主裁判A、副裁判B、C 试举成功指示灯Y 当举重运动员试举时，只有主裁判和至少一名副裁判通过时，才算试举成功。,任务2 集成逻辑门电路测试,(1) 列真值表 通过：A、B、C=1 否决：A、B、C=0 试举成功：Y =1 试举失败：Y =0,任务2 集成逻辑门电路测试,(2)写表达式并化简 (3)转换成与非与非式,任务2 集成逻辑门电路测试,(4)举重裁判逻辑图,任务2 集成逻辑门电路测试,(5)举重裁判电路外部接线图,任务2 集成逻辑门电路测试,2.逻辑电路功能分析及化简 （1）写输出表达式,任务2 集成逻辑门电路测试,（2）化简表达式 （3）画电路图（全用与非门）,任务2 集成逻辑门电路测试,（4）逻辑电路实现与测试 画外接线图，用与非门连接电路、测试。 （5）填写真值表,任务2 集成逻辑门电路测试,想一想 1. 逻辑函数化简的意义是什么？ 2. 在完成相同逻辑功能的情况下，使用同一种逻辑门还是不同种逻辑门节省集成电路个数？ 3. 试说明与非门、或非门能否当作非门使用？如果能，应如何连接？ 练一练 门电路应用 全用与非门实现下列逻辑函数。 1. Y=A+B 2. Y=AB 3.,任务3 声光控制开关制作,电路识读 声光控制开关原理图 1.框图,任务3 声光控制开关制作,2.原理图,任务3 声光控制开关制作,（1）声控：传声器BM、V1及外围元件 （2）光控：光敏电阻器R5 （3）与门：与非门G1和非门G2 （4）延时：R6和C2 （5）触发：非门G3和G4 （6）电源：桥式整流V5V8、稳压二极管V2及阻容元件 （7）主电路：晶闸管V3及负载,任务3 声光控制开关制作,3.工作过程 （1）白天 直流供电：V5V8桥整流 R9降压 C3滤波 V4稳压7.5V 灯灭：R5电阻小 G1和 G2与门入0出0（封锁） V2截止 C2电压0 G3和G4同相门入0出0 V3门极无触发截止灯灭,任务3 声光控制开关制作,（2）夜晚 灯亮：R5电阻大打开 G1和 G2与门；声响 G1和 G2与门入1出1 V1导通 C2充满电G3和G4同相门入1出1 V3门极有触发导通灯亮 灯延时灭： C2经R6放电 G3输入电压降至阈值G3和G4同相门入0出0 V3门极无触发截止V3过零灯灭,任务3 声光控制开关制作,实训操作1 元器件识别与测试 1.CD4011阈值电压UT的测试,测试电路,阈值电压,任务3 声光控制开关制作,2.光敏电阻器测试,测试电路,光敏电阻阻值,任务3 声光控制开关制作,3.驻极体话筒测试,(1)灵敏度：万用表R100档。吹气，看表针摆动 幅度大：灵敏度高 幅度不大：性能差，不宜应用 (2)断路/短路：无电阻，开路；电阻为0，短路,任务3 声光控制开关制作,4.晶体管测试,任务3 声光控制开关制作,5.电阻器和电容器的测试与识别 (1)电阻器测试与识别步骤 识别色环 万用表测量 插至纸张上，并标明阻值 (2)电容器测试与识别步骤 识别标识 万用表测试电解电容器漏电 插至纸张上，并标明阻值,任务3 声光控制开关制作,6.印刷电路板,任务3 声光控制开关制作,任务3 声光控制开关制作,任务3 声光控制开关制作,7. 白炽灯座,任务3 声光控制开关制作,元器件清单,任务3 声光控制开关制作,任务3 声光控制开关制作,元器件实物照片,任务3 声光控制开关制作,实训操作2 组装电路 1.焊接前准备工作 （1）清点组件 （2）识别集成电路和晶体管引脚 （3）万用表检测，记录数值 （4）引脚整形 （5）在印刷电路板上找焊接位置,任务3 声光控制开关制作,2.按原理图组装,元器件焊接工艺图,任务3 声光控制开关制作,实训操作