无抖动开关 (2).docx

实训3： 无抖动开关与普通开关的对比【任务分析】 开关（按键）是电气设备人机交互的指令器件。开关的形式多种多样，从计算机键盘各个按键的弹性触点到机床上的按钮开关，所有的机械式开关（普通开关）的共同特性是弹性触点在接触或断开的过程有抖动的现象，即在持续几毫秒内重复地通、断。普通开关的抖动性会造成控制系统的不稳定性，带来误动作。所以需要给普通开关加上防抖功能。具有防抖功能的开关叫做无抖动开关。（1）无抖动开关和抖动开关的对比实验电路结构图1为无抖动开关和抖动开关的对比实验电路的原理图。CD4011图1 无抖动开关和抖动开关的对比实验电路原理图图中的核心元件CD4011的外形为双列直插式14引脚集成块，如图2（a）所示，内部包含4个与非门，如图2（b）所示（图中编号为A、B、C、D），引脚名称和功能如图9-10（c）所示。 （a）外形图 （b）内部结构图（c）引脚功能图2 CD4011外形与引脚排列（2）工作原理 用集成块CD4011内部的两个与非门连接成一个基本RS触发器，用按钮开关S3、S2闭合时可使RS触发器复位端R和置位端S的电平变为0，断开时可使R、S的电平变为1。通过S3、S2可给RS触发器设置输入状态，从而决定输出状态。当S3闭合、S2断开时，R=0，S=1，触发器的输出端Q=0，LED2不会点亮，当S3断开、S2闭合时，R=1，S=0，触发器的输出端Q=1，LED2点亮。当S3、S2都断开时，R=S=1，触发器的输出端Q保持原来的状态（即R=S=1之前的那个状态），输出端Q的电平变化，相当于开关的闭合和断开。这种闭合与断开是无抖动的（可用示波器在测试点P3观察Q端的电平变化，是矩形波）。按键S2、S3、CD4011等构成了一个无抖动开关。按键S1按下后，使LED1、R4被短路，LED1熄灭，释放S1后，LED1点亮。S1是普通开关，有抖动性。按下S1的过程，测试点P1的电平会由5V变为0，释放S1的过程，P1的电平会由0变为5V，但变化过程具有抖动性（可用示波器观察测试点P1的电平变化，不标准的矩形波）。【技能要求】1掌握CD4011的基本功能和引脚排列；2通过对比，理解无抖动开关的优点和制作方法。【任务实施】第一步：清点材料无抖动开关和普通开关比较电路元器件清单见下表1所示。 表1 元器件清单序号名称图号规格数量1IC芯片CD4011CD401112IC座14脚13轻触按键S1，S2，S36*6*5mm34发光二极管LED1，LED25 红色25直插电阻R1，R451026直插电阻R2，R34.7K27直插电阻R52K1第二步：电路搭建（一）搭建注意事项1按电路原理图的结构在单孔万能板上规划（或绘制）电路元器件的布局草图。2按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。3按布局规划在实验印制电路板上依次进行元器件的排列、插装。4按焊接工艺要求对元器件进行焊接。 利用CD4011内部的两个与非门，通过外部连接，制作一个基本RS触发器。确定RS触发器的输入端子、，输出端子Q。 将各元件按原理图连接成完整的电路。注意：必须将集成电路插座焊接在电路板上，再将集成块4011插在插座上，电源和地不要太靠近，焊接发光二极管时，不要过热，以免损坏元件。 (二)搭建实物图无抖动开关和抖动开关的比较电路装接实物如图3所示。图3 无抖动开关和抖动开关的比较电路装配图第三步：电路测试与分析1检测有无明显故障。如果电路正常，表现出的现象是：装接完毕，检查电源VCC和地之间的电阻，若无短路，则可以将稳压电源的输出电压调整为5V。对电路单元进行通电，上电后两个LED均应发光，按下S1，LED1熄灭，释放S1，LED1点亮。原因是什么？按下S3（不按S2），LED2熄灭，释放S3后LED2仍处于熄灭状态，是什么原因？ 按下S2（不按S3），LED2点亮，释放S2后LED2仍处于点亮状态，是什么原因？如有故障，可从故障故障现象入手查找原因。2.普通开关的抖动性测试不按用示波器测用示波器测量按下S1的过程，测试点P2的波形变化。观察到的波形图示为 。3.无抖动开关的电平变化测试用示波器测量按下、再释放S3的过程（不按S2）