数字电子技术课程实践项目一

1、数字电子技术春季学期课程实践项目一 项目目标：计数器、555定时器姓名： 学号：学院：机电工程与自动化学院 2015年4月2日（一）计数器一、计数器基本概念计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。二、计数器分类及特点1、如果按照计数器中的触发器是否同时翻转分类，可将计数器分为同步计数器和异步计数器两种。2、如果按照计数过程中数字

2、增减分类，又可将计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器，随时钟信号不断增加的为加法计数器，不断减少的为减法计数器，可增可减的叫做可逆计数器。此外，也经常按照计数器的计数进制把计数器分为二进制计数器、十进制计数器等等。三、计数器主要性能及显示方式A.计数器的主要性能1、 测试功能：电子计数器所具备的测试功能一般包括测量频率、周期、 频率比、时间间隔、累加计数和自校等。2、 测量范围：电子计数器的有效测量范围是相对于测量功能而言的， 不同的测量功能其测量范围的含义也不同。如测量频率时是指频率的上、下限；测量周期时是指周期时间单位）的最大、最小值。3、&

3、#160;输入特性：一般情况下，当仪器有23个输入通道时，需分别给出各个通道的特性，主要有：1） 输入灵敏度：指仪器正常工作所需输入的最小电压。2） 输入耦合方式：主要有AC交流）耦合和DC直流）耦合两种。AC耦合时，被测信号经隔直电容输入；DC耦合时， 被测信号直接输入，在低频及脉冲信号输入时宜采用这种耦合3） 输入阻抗：包括输入电阻和输入电容，并有高阻抗例如1 M/25 pF）和低阻抗例如50 ）之分。前者多用于频率不太高的场合，以减小对信号源的负载影响； 后者多用于频率较高的场合，以满足匹配要求。4）

4、0;最大输入电压：允许的最大输入电压。 超过最大输入电压后，仪器不能保证正常工作， 甚至会被损坏。4、 测量准确度：测量准确度常用测量误差来表示，主要由时基误差和计数误差决定。时基误差由晶体振荡器的稳定度确定，电子计数器通常给出晶体振荡器的标准频率及其频率稳定度；计数误差主要指量化误差。5、 闸门时间和时标：由仪器内部标准时间信号源提供的标准时间信号包括闸门时间信号和时标信号，可以有多种选择。6、输出：这里指的是仪器可输出的标准时间频率）信号的种类、 输出数据的编码方式及输出电平的高低等。B.计数器的显示及方式（1） 显示位数：仪器可

5、显示的数字位数。（2） 显示时间：仪器一次测量结束后显示测量结果的持续时间。一般可以调节。（3） 显示方式：通常有记忆和不记忆两种方式。前者只显示最终计数的结果，后者则显示正在计数的过程。有的计数器只有记忆显示方式。（4） 显示器件： 仪器所采用的显示仪器类型。四、计数器的构成1. A、 B输入通道输入通道的作用是将被测信号进行放大、整形，使其变换为标准脉冲。输入通道部分包括A、B两个通道，它们均由衰减器、 放大器和整形电路等组成。凡是需要计数的外加信号（例如测频信号），均由A输入通道输入，经过A通道适当的衰减、放大整形之后

6、，变成符合主门要求的脉冲信号。而B输入通道的输出与一个门控双稳相连，如果需要测量周期，则被测信号就要经过B输入通道输入，作为门控双稳的触发信号。门又称闸门，它是用于实现量化的比较电路，它可以控制计数脉冲信号能否进入计数器。主门电路是一个双输入端逻辑与门。它的一个输入端接受来自控制单元中门控双稳态触发器的门控信号， 另一个输入端则接受计数(脉冲)信号。在门控信号作用有效期间，允许计数(脉冲)通过主门进入计数器计数。2. 计数、 显示单元计数与显示电路是用于对来自主门的脉冲信号进行计数， 并将计数的结果以数字的形式显示出来。为了便于读数，计数器通常采用十进制

7、计数电路。 带有微处理器的仪器也可用二进制计数器计数，然后转换成十进制并译码后再进入显示器。3. 时基单元时基电路主要由晶体振荡器、分频及倍频器组成。时基电路主要用于产生各种标准时间信号。标准时间信号有两类，一类时间较长的称为闸门（时间）信号，通常根据分频级数的不同有多种选择； 另一类时间较短的称为时标信号。时标信号可以是单一的， 也可以有多种选择。4. 控制单元控制电路的作用是产生门控信号（Q）、寄存信号（M）和复零信号（R）三种控制信号，使仪器的各部分电路按照准备测量显示的流程有条不紊地自动进行测量工作。控制单元中包括前述的门控双稳态电路，

8、它输出的门控信号用于控制主门的开闭，在触发脉冲作用下双稳态电路发生翻转。通常以一个输入脉冲开启主门，另一路输入脉冲信号使门控双稳复原，关闭主门。五、计数器应用计数器的应用极为广泛，不仅能用于计数，还可用于分频、定时，以及组成各种检测电路和控制电路。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器可以用来显示产品的工作状态，一般来说主要是用来表示产品已经完成了多少份的折页配页工作。它主要的指标在于计数器的位数，常见的有3位和4位的。很显然，3位数的计数器最大可以

9、显示到999，4位数的最大可以显示到9999。在数字电子技术中应用的最多的时序逻辑电路。计数器不仅能用于对时钟脉冲计数，还可以用于分频、定时、产生节拍脉冲和脉冲序列以及进行数字运算等。但是并无法显示计算结果，一般都是要通过外接LCD或LED屏才能显示。(二)555定时器一、555定时器基本概念555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型（TTL）工艺制作的称为 555，用 互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输

10、出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容二、555定时器特点555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图如右图所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3三、555定时器参数以下为NE555的电气参数，其他不同规格的555定时器可能会有不同的参数:555定时器有许多不同

11、公司生产的衍生型号，其中有引脚功能不同的型号，也有采用CMOS的设计。有的芯片中包括数个集成的555定时器。556双定时器在一块芯片中集成两个555定时器的型号为556，这种芯片包括14个引脚。558四定时器在一块芯片中集成四个555定时器的型号为558。这种芯片包括16个引脚，其中四个555定时器共用供电、接地和复位的引脚。放电引脚与阈值引脚被合为同一个引脚并被称为“定时”。同时触发引脚改为下降沿触发。四、555定时器的功能及其应用1.功能555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1

12、 的反相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。它的各个引脚功能如下：在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表61示。2.应用555定时器可工作在三种工作模式下：单稳态模式：在此模式下，555功能为单次触发。应用范围包括定时器，脉冲丢失检测，反弹跳开关，轻触开关，分频器，电容测量，脉冲宽度调制（PWM）等。无稳态模式：在此模式下，555以振荡器的方式工作。这一工作模式下的555芯片常被用于频闪灯、脉冲发生器、逻辑电路时钟、音调发生器、脉冲位置调制（PPM）等电路中。如果使用热敏电阻作为定时电阻，555可构成温度传感器，其输出信号的频率由温度决定。双稳态模式（或称施密特触发器模式：在DIS引脚空置且不外接电容的情况下，555的工作方式类似于一个RS触发器，可用于构成锁存开关。