电子技能训练教程 课件 ch05 数字电路的设计、安装与调试

电子技能训练教程高等院校公共课系列精品教材数字电路的设计、安装与调试第五章智力竞赛抢笞器的设计、安装与调试01智力竞赛抢答器数字逻辑控制电路1、计分部分。每组数字逻辑控制电路均由8421码拨码开关KS-I完成分数的加减，每组数字逻辑控制电路都有三位，即个位、十位、百位，每位都可以单独进行加减。2、判组电路。判组电路的判组功能由三态RS锁存触发器CD4043实现，当S1按下时，Q1为1，这时双4输入端或非门74LS25为低电平，封锁了其他组的输入。Q1为1，发光二极管VD1点亮，同时驱动音响电路鸣叫，实现声、光的指示。判组电路的输入端采用了阻容方法，以防止开关抖动。智力竞赛抢答器数字逻辑控制电路3、定时电路当进行抢答或必答时，主持人按动单次脉冲启动开关，使定时数据置入计数器，同时使JK触发器翻转,定时器进行减计数定时，定时开始，定时指示灯亮。当定时时间到，即减法计数器为00时，队为1，定时结束，此时驱动音响电路鸣叫，并熄灭定时指示灯。CL002用于定时显示，定时的时标脉冲为秒脉冲。智力竞赛抢答器数字逻辑控制电路4、音响电路在音响电路中，两种不同的音响频率，当某组抢答时，应为多音，其时序应为间断音频输出；当定时结束时，应为单音，其时序应为单音频输出。音频时序波形图如图5.1所示。主要元器件清单智力竞赛抢答器主要元器件清单如表5.1所示。电路焊接、安装与调试(1)按照智力竞赛抢答器主要元器件清单清点元器件。(2)插接并焊接电路。值得注意的是，套件中有管座的，一定不要将集成块直接焊接到板子上面，而应把管座焊接到板子上面，然后将集成块插在管座上面。(3)焊接好电路后，要检查各元器件极性有没有焊错，尤其是集成块缺口方向不能装反。直流稳压电源交通信号灯控制电路的设计、安装与调试

02电路原理为了确保十字路口的车辆顺利、畅通地通过，往往会采用自动控制的交通信号灯来进行指挥。其中，红灯(R)亮表示禁止通行；黄灯(Y)亮表示停车；绿灯(G)亮表示允许通行。交通信号灯控制电路的系统框图如图5.3所示。电路原理交通信号灯控制电路的功能如下。顺序工作功能。设南北方向的红灯、黄灯、绿灯分别为NSR、NSY、NSG,东西方向的红灯、黄灯、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。交通信号灯顺序工作流程图如图5.4所示。电路原理(2)两个方向的工作功能。东西方向亮红灯的时间应等于南北方向亮黄灯、绿灯时间之和，南北方向亮红灯的时间应等千东西方向亮黄灯、绿灯时间之和。交通信号灯时序工作流程图如图5.5所示。(3)十字路口数字显示电路的功能。当某方向绿灯亮时，置数字显示计数器为某值，然后其以每秒减1的计数方式工作，直至减为0;十字路口红灯、绿灯的亮灭交换，一次工作循环结束，进入下一个工作循环。(4)手动调整功能。交通信号灯可以手动调整和自动控制，夜间为黄灯闪耀。(5)改进或扩展功能。电路原理交通信号灯控制电路的简要说明如下。1、单次手动及秒脉冲电路置开关于手动位置，输入单次脉冲，可使交通信号灯在某一位置上；开关在自动位置时，交通信号灯按自动循环工作方式运行。在夜间时，将夜间开关接通，黄灯闪耀。2、控制器控制器是用中规模74LS164组成的扭环形二进制计数器，译码后输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号。其中，黄灯信号必须闪耀，在夜间时使黄灯闪耀，而绿灯、红灯灭。电路原理3、共阴极LED数码管使用注意事项如下。①不要用手触摸共阴极LED数码管表面，不要用手拨弄其引脚。②焊接温度为260°C,焊接时间为5s。③表面有保护膜的产品，可以在使用前撕去保护膜。当南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮时，使南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字24开始递减，当减到0时，南北方向绿灯灭、红灯亮，而东西方向红灯灭、绿灯亮东西方向红灯灭信号(EWR为0)使与门关断，减法计数器工作结束，而南北方向红灯亮使东西方向减法计数器开始工作。在减法计数开始之前，黄灯亮信号使减法计数器先置入数据，黄灯灭而红灯亮时开始减法计数。电路原理4.汽车模拟控制电路用八位移位寄存器组成汽车模拟控制系统，当某一方向绿灯亮时，绿灯亮信号使该方向的移位通路打开；而当黄灯、红灯亮时，使该方向的移位停止。图5.7为南北方向汽车模拟控制电路。电路原理交通信号灯控制电路的参考电路如图5.8所示。主要元器件清单

交通信号灯控制电路的主要元器件清单如表5.3所示。电路焊接、安装与调试在完成了电路的焊接，进入调试阶段时，若共阴极LED数码管不能正常显示数字，则先检查共阴极LED数码管是否出现了引脚焊接错误，再检查电路各个芯片引脚是否接错，最后检查共阴极LED数码管是否正常。1.显示电路不稳定问题电路焊接、安装与调试若在调试过程中发现数字并不能够按要求每隔1s变化一次，则说明电阻值、电容值设置不合理。通过调试，应能够使电阻值、电容值达到要求，共阴极LED数码管能够正常显示数字。2.控制电路数字电子钟电路的设计、安装与调试03电路原理数字电子钟是一种用数字显示秒、分、时、周的计时装置，与传统的机械钟相比，它具有走时准确、显示直观、不需要机械传动装置等优点。数字电子钟框图如图5.9所示。电路原理

数字电子钟电路的简要说明如下。1.秒脉冲电路秒脉冲电路是数字电子钟的核心，它的精度和稳定度决定了数字电子钟的质量，通常1Hz的秒脉冲由晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得。秒脉冲电路如阳5.10所示。电路原理2.单次脉冲、连续脉冲单次脉冲和连续脉冲主要用于手动校时。若开关氐置于单次端，按单次脉冲键即可对日、时、分、秒进行校正。若氐置于单次端，K2置千手动端，则此时按单次脉冲键可使周计数器从星期一到星期日计数。若氐置千连续端，则在校正时不需要按单次脉冲键即可进行校正。3.秒、分、时、周计数器秒、分、时、周计数器分别为六十、六十、二十四、七进制计数器。秒、分均为六十进制，即显示为00~59，它们的个位为十进制，十位为六进制；时为二十四进制，显示为00~23；周为七进制。电路原理4.译码、显示译码、显示由共阴极LED数码管LC5011-ll和七段数码管译码器74LS248实现。5.整点报时时计数器在每次计到整点前6s需要报时，可用译码电路来实现，即当分为59,秒在计数到54时，译码电路会输出一延时高电平去打开低音与门，使报时声按500Hz频率鸣叫5声，直至秒计数器计数到58结束此高电平脉冲。6.鸣叫电路鸣叫电路用高、低两种频率通过或门驱动一个晶体管，带动喇叭鸣叫。1kHz和500Hz的频率从晶体振荡器分频器近似获得。主要元器件清单数字电子钟主要元器件清单如表5.4所示。电路焊接、安装与调试(1)数字电子钟的调试重点为，在安装前进行集成电路、各单元电路的检测，以及集成电路的安装。(2)集成电路的检测，主要包括在安装前检查集成电路的引脚是否完整、有无变形，检测重复使用的（旧）集成电路的功能是否正常。(3)单元电路的检测，主要包括检测其能否完成预定的功能，其提供的信号是否及时、准确，以及是否符合要求。(4)集成电路的安装，主要包括检查集成电路的型号、位置是否准确；插接是否正确，有无反接情况；引脚有无碰焊；印制导线有无短接、开路情况。篮球比赛计时器的设计、安装与调试

04电路原理篮球比赛计时器由秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、辅助时序控制电路（简称控制电路）和报警电路五部分构成。其中，计数器和控制电路是系统的主要组成部分。计数器完成30s倒计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的清零、启动和暂／停连续、译码显示电路的显示与灭灯及光电报警等功能。篮球比赛计时器的工作原理框图如图5.12所示。其中用发光二极管来代替报警电路，发光二极管发光即代表报警。电路原理篮球比赛计时器各单元电路如下。1、秒脉冲电路秒脉冲电路是计时电路的核心，它的精度和稳定度决定了计时电路的质量。秒脉冲电路通常由晶体振荡器或555时基电路构成。2、减计数电路74LS192是双向十进制计数器，具有直接清零、置数、加锁计数功能。CPu为加计数时钟输入端；CPD为减计数时钟输入端；LD为预置输入控制端，异步 预置；CR为复位输入端，高电平有效，异步清除；co为进位输出端，即1001状态后负脉冲输出；BO为借位输出端，即0000状态后负脉冲输出。电路原理3.控制电路此电路的介绍略。4.译码显示电路译码显示电路由两个74LS248和两个共阴极LED数码管组成，将计数器的输出加到74LS248的输入端，从而实现共阴极LED数码管从30递减到0的计数功能。篮球比赛计时器的参考电路如图5.13所示。主要元器件清单篮球比赛汁时器主要元器件清单如表5.5所示。电路焊接、安装与调试(1)安装一般是按照信号流向的顺序，以先单元后系统、边安装边测试的原则进行的。先安装调试单元电路或子系统，在成功确定各单元电路或子系统的基础上，逐步扩大电路的规模。各单元电路的信号连接线最好有标记，以便能断开进行测试。(2)系统调试指将安装测试成功的各单元连接起来，加上输入信号进行调试，若发现问题则先对故障进行定位并找出问题所在的单元电路