项目十一-数字钟组装与调试.ppt

项目11数字钟组装与调试 主讲王启洋 项目样机 项目目标 知识目标1 掌握计数器分类 构成原理 2 了解寄存器分类 输入 输出工作方式 技能目标1 认识集成计数器 寄存器的引脚图及功能 2 能连接计数 译码和显示电路 3 能制作有秒 分和小时计数 走时精确的数字钟 项目介绍 数字钟能进行精确的秒 分 小时计数 译码和显示 数字钟中含有多谐振荡器 分频器 计数器 译码器 显示器等组合电路和时序电路 使用了CMOS集成电路CD4518双十进制计数器 CD4511显示译码器 CD4060模214计数器和CD4013双D触发器等 数字钟可用于家庭 学校 企事业单位等场合 任务1认识计数器 知识链接1认识时序逻辑电路做一做EWB软件仿真时序逻辑电路 任务1认识计数器 认一认时序逻辑电路1 时序逻辑电路特点 1 任意时刻输出信号不仅取决于该时刻输入信号 而且还取决于电路原来状态 2 由组合逻辑电路和触发器构成 而触发器是必不可缺少的 2 时序逻辑电路分类同步时序逻辑电路 CP端接在一起异步逻辑时序电路 CP端未接在一起 或无CP 任务1认识计数器 做一做判断同步和异步时序电路 任务1认识计数器 知识链接2认识二进制计数器计数器累积并寄存输入脉冲 CP 个数的时序逻辑部件 分类 任务1认识计数器 一 异步二进制计数器1 EWB软件仿真3位异步二进制加法计数器 任务1认识计数器 2 电路构成JK触发器转换为T 触发器 前级Q端接后级CP端3 时序图 任务1认识计数器 4 状态表 任务1认识计数器 异步二进制计数器构成方法1 由T 触发器构成 2 CP端接法 减法 CP后沿 前级端接后级CP端 CP前沿 前级Q端接后级CP端 加法 CP后沿 前级Q端接后级CP端 CP前沿 前级端接后级CP端 任务1认识计数器 二 同步二进制计数器1 EWB仿真同步二进制计数器 任务1认识计数器 2 电路结构JK触发器转换成T触发器 CP端接在一起 任务1认识计数器 3 时序图 任务1认识计数器 4 状态表 任务1认识计数器 同步二进制计数器构成方法1 由T触发器构成 T端接法 减法 加法 2 CP端接法 所有CP接在一起 任务1认识计数器 认一认集成同步二进制加法计数器74LS161四位二进制加法计数器74LS160十进制加法计数器 引脚图 任务1认识计数器 输入端 清零端 0有效 置数端 0有效 ET EP控制端 D C B A数据输入端 CP计数脉冲 前沿 输出端 Q3 Q2 Q1 Q0输出端 CO进位输出端 任务1认识计数器 集成计数器74LS161 160的功能表 任务1认识计数器 做一做判断计数器判断同步 异步 加法 减法 任务1认识计数器 知识链接3认识十进制计数器一 异步十进制计数器1 EWB仿真异步十进制加法计数器 任务1认识计数器 2 电路结构J0 K0 1 J1 K1 1 J2 Q1K2 1 J3 Q2Q1K3 13 时序图 任务1认识计数器 4 状态表 任务1认识计数器 认一认集成二 五 十异步计数器74LS290 1 集成计数器74LS290引脚图 任务1认识计数器 输入端 清0端 1有效 置9端 1有效 CP0 CP1计数脉冲 后沿 输出端 Q3 Q2 Q1 Q0输出端 R0 1 R0 2 S9 1 S9 2 2 引脚名称 任务1认识计数器 3 二 五 十进制计数器74LS290的功能表 任务1认识计数器 1 1位二进制计数器计数脉冲 CP0Q0输出 2 异步五进制加法计数器计数脉冲 CP1Q3Q2Q1输出 3 异步十进制加法计数器Q0 CP1 计数脉冲 CP0Q3Q2Q1Q0输出 4 二 五 十进制计数器构成 任务1认识计数器 二 同步十进制加法计数器74LS160 1 EWB仿真十进制加法计数器74LS160 任务1认识计数器 2 引脚名称与74LS161相同 状态表与异步十进制计数器相同 3 时序图 任务1认识计数器 认一认CMOS双十进制计数器CD4518 1 引脚图 任务1认识计数器 输入端 清0端 1有效 计数脉冲 前沿 使能端 1有效 计数脉冲 后沿 输出端 1Q3 1Q2 1Q1 1Q0输出端 1Rd 2Rd 1CP 2CP 2 引脚名称 2Q3 2Q2 2Q1 2Q0输出端 任务1认识计数器 做一做根据时序图判断计数器 任务2N进制计数器功能测试 实训操作1星期计数 译码和显示1 实训器件74LS160 74LS00 74LS32 74LS48 数码管2 星期计数 译码和显示电路计数循环 000 001 010 011 100 101 110 000显示 日 1 2 3 4 5 6 日 任务2N进制计数器功能测试 3 原理图识读 任务2N进制计数器功能测试 4 电路连接 74LS32引脚图 3输入或门连接 按电路原理图连接 3输入或门连接见下图 任务2N进制计数器功能测试 5 星期计数 译码和显示测试电路连接好后 将74LS160的CP端接至数字电路实验箱的1Hz连续脉冲 测试时 每秒1个CP脉冲正常工作时 每天1个CP脉冲 任务2N进制计数器功能测试 实训操作2秒计数 译码和显示 1 实训器件CD4518 CD4511 CD4081 数码管2 秒计数 译码和显示电路计数循环 00000000 00000001 00000010 01011000 01011001 0000000显示 00 01 02 03 58 59 00 任务2N进制计数器功能测试 3 原理图识读 1 六十进制计数器译码逻辑 RD2 2Q2 2Q1计数到01100000时 RD2 2Q2 2Q1 1 1 1高位计数器清0 返回00 2 级联连接低位1Q3接高位EN2 低位CP前沿 高位CP后沿 3 译码器连接如图所示 任务2N进制计数器功能测试 4 电路连接按原理图连接电路 输入端不能悬空 按要求接至电源或接地端 四2输入与门4081引脚图 任务2N进制计数器功能测试 5 秒计数 译码和显示测试电路连接好后 将CD4518的CP1端接至数字电路实验箱的1Hz连续脉冲 按照60进制进行计数循环 想一想 如果构成24进制计数器 将如何连接 任务2N进制计数器功能测试 N进制计数器构成方法 74LS160 161 162 163 1 清0法 1 译码逻辑 译码数 进制数 2 级间连接 前级CO非门后级CP2 置数法 1 译码逻辑 译码数 进制数 1DCBA根据要求设定 2 级间连接 前级COET EP CP并接 N进制计数器构成方法 CD4518 1 译码逻辑 译码数 进制数 2 级间连接 前级CO后级EN 任务2N进制计数器功能测试 做一做计数器判断1 三个电路分别采用什么方法构成N进制计数器 2 三个电路都是几进制计数器 叫出其名称 任务3数字钟组装与调试 电路识读数字钟原理图1 数字钟框图 任务3数字钟组装与调试 2 数字钟原理图 任务3数字钟组装与调试 3 工作过程 1 标准秒脉冲发生器 电路原理图 任务3数字钟组装与调试 各部作用石英晶体多谐振荡器 R1 R2 C1 C2 Y 与非门 产生频率为32768Hz矩形波14位二进制 模214 计数器CD4060 作214分频器 将32768Hz频率分频成2Hz 即32768Hz 214 2Hz双D触发器CD4013 作2分频器 将2Hz频率分频成1Hz秒脉冲 任务3数字钟组装与调试 2 秒 分计数 译码和显示 秒和分电路原理图 各部作用同前 任务3数字钟组装与调试 3 小时计数 译码和显示 小时电路原理图 各部作用同前 任务3数字钟组装与调试 实训操作1元器件选择与识别1 集成电路识别 CD4060引脚图 RD清0端 1有效 石英晶体多谐振荡器输出端 Qi输出端 其他集成电路见前面 任务3数字钟组装与调试 2 数码管识别与测试测试方法同前3 阻容元件识别与测试测试方法同前4 稳压二极管识别与检测测试方法同前5 石英晶体不需测试6 单刀双掷开关使用万用表测试 任务3数字钟组装与调试 印刷电路板图 任务3数字钟组装与调试 印刷电路板图 任务3数字钟组装与调试 元器件实物图 任务3数字钟组装与调试 元器件清单 元器件清单 任务3数字钟组装与调试 任务3数字钟组装与调试 实训操作2数字钟组装1 焊接前准备工作 1 清点组件 2 识别CD4060 CD4013 CD4518 CD4511 CD4081引脚和数码管引脚 3 使用万用表检测阻容元器件和稳压二极管 认识石英晶体 4 找各元器件焊接位置 元器件引脚整形 任务3数字钟组装与调试 2 按工艺组装 元件焊接工艺图 任务3数字钟组装与调试 实训操作3数字钟调试1 通电前检查测试集成电路 检查元器件焊接是否正确2 调试电路 1 标准秒脉冲发生器 调稳压电源 调整到 5V 连接电源 关闭电源 5V接数字钟电源 测1Hz脉冲 开启电源 示波器测CD4013的1脚 故障检查 无1Hz脉冲 检查外围元件 高频波形观察 示波器逐点观察CD4060的Q端波形 任务3数字钟组装与调试 2 秒计数 译码和显示 秒计数 开关打到计数状态 观察计数00 59 故障检查 不正常 检查集成电路电源电压示波器检查CP端是否有秒脉冲 3 分计数 译码和显示 分计数 分计数检查与秒相同 4 小时计数 译码和显示 小时计数 与分相同 任务3数字钟组装与调试 5 校时 校时 开关按下 校准到当地时间 校时顺序 校时 校分 校秒 任务3数字钟组装与调试 做一做画N进制计数器原理图1 试用74LS160分别采用置零法和置数法构成七进制计数器 画出原理图 2 试用CD4518采用置零法设计十二进制计数器 画出原理图 知识拓展寄存器 知识拓展寄存器认一认寄存器应用EWB仿真移位寄存器 知识拓展寄存器 学一学寄存器及分类 知识拓展寄存器 学一学数码寄存器1 EWB仿真数码寄存器 知识拓展寄存器 2 4位集成寄存器74LS175的逻辑图 知识拓展寄存器 3 74LS175的引脚图 输入端 清0端 0有效 CP脉冲 前沿 输出端 Q3Q2Q1Q0原码输出端 CP 反码输出端 D3D2D1D0数据输入端 知识拓展寄存器 学一学移位寄存器移位寄存器 移位寄存器内存储的二进制数在移位脉冲的作用下 依次左移或右移 1 电路结构 知识拓展寄存器 2 工作方式 串入 串出 串入 并出 并入 串出 并入 并出 知识拓展寄存器 3 4位移位寄存器工作状态表 知识拓展寄存器 4 移位寄存器工作波形 知识拓展寄存器 1 引脚图 认一认集成移位寄存器74LS194 知识拓展寄存器 2 74LS194的引脚图 输入端 清0端 0有效 CP脉冲 前沿 输出端 Q3Q2Q1Q0输出端 CP D3D2D1D0并行数据输入端 DIR右移串行数据输入端 DIL左移串行数据输入端 S0 S1控制端 知识拓展寄存器 3 74LS194功能表 知识拓展寄存器 4 74LS194应用仿真 知识拓展寄存器 做一做D触发器输出状态判断74LS175的初始状态Q3Q2Q1Q0 0101 输入D3D2D1D0 1011 问 1 CP分别为0 1和下降沿 时 Q3Q2Q1Q0 2 CP为上升沿 时 Q3Q2Q1Q0 项目小结 1 任意时刻输出不仅取决于该时刻输入信号 而且还取决于电路原来状态的电