電子工藝技術(shù)綜合技能教程.ppt

書名：電子工藝技術(shù)綜合技能教程 ISBN：978-7-111-31202-4 作者：武昌俊 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,電子工藝技術(shù)綜合技能教材,項(xiàng)目二 數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)與制作,2.1 項(xiàng)目教學(xué)目的 2.2 數(shù)字時(shí)鐘電路原理 2.3 數(shù)字時(shí)鐘的制作實(shí)訓(xùn) 2.4 項(xiàng)目評(píng)價(jià),2.1 項(xiàng)目教學(xué)目的,一、教學(xué)目標(biāo) 二、項(xiàng)目任務(wù)及要求,一、教學(xué)目標(biāo),表格,二、項(xiàng)目任務(wù)及要求,任務(wù)1：數(shù)字時(shí)鐘電路的原理圖識(shí)讀與設(shè)計(jì) 1)掌握數(shù)字時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)方法。 2)學(xué)會(huì)分析數(shù)字時(shí)鐘的工作原理。 3)學(xué)習(xí)數(shù)字電路中脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、計(jì)數(shù)分頻、譯碼顯示等單元電路的綜合應(yīng)用。 4)熟悉各單元電路的作用和工作原理。 5)熟悉各元器件的作用。,二、項(xiàng)目任務(wù)及要求,任務(wù)2：數(shù)字時(shí)鐘的制作實(shí)訓(xùn) 1)元器件的辨認(rèn)與清點(diǎn)。 2)熟練檢測(cè)所有的集成電路好壞，掌握元器件檢查的方法。 3)熟悉面包板的結(jié)構(gòu)和使用方法。 4)數(shù)字時(shí)鐘的裝配中，要求掌握： 譯碼顯示、計(jì)數(shù)、校驗(yàn)、信號(hào)產(chǎn)生、分頻電路和校驗(yàn)電路的裝配與調(diào)試。 數(shù)字時(shí)鐘整體和準(zhǔn)確度的測(cè)試。 數(shù)字時(shí)鐘的維修方法。 )答辯與撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告。,2.2 數(shù)字時(shí)鐘電路原理,模塊1 數(shù)字基本邏輯器件的應(yīng)用 一、集成邏輯門的基本應(yīng)用 二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用 三、555集成電路定時(shí)器及其基本應(yīng)用 模塊2 數(shù)字時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 一、數(shù)字時(shí)鐘的功能要求 二、總體組成框圖 三、數(shù)字時(shí)鐘原理,要求： 1)掌握集成邏輯門的基本應(yīng)用。 2)掌握集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用。 3)掌握集成電路定時(shí)器555及其基本應(yīng)用。,模塊1 數(shù)字基本邏輯器件的應(yīng)用,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,1.TTL門電路的使用規(guī)則 (1)電源電壓CC 只允許在5V(10%)的范圍內(nèi)，超過(guò)該范圍可能會(huì)損壞器件或使邏輯功能混亂。 (2)電源濾波 TTL器件的高速切換將產(chǎn)生電流跳變，其幅度為45mA，該電流在公共線上的電壓降會(huì)引起噪聲干擾，因此要盡量縮短地線以減小干擾。 (3)輸出端的連接 不允許直接接5V或接地。 (4)輸入端的連接 輸入端可以串入1個(gè)110k電阻或直接接電源電壓CC來(lái)獲得高電平輸入，直接接地為低電平輸入。 2.CMOS門電路的使用規(guī)則 1)電源電壓：電源電壓不能接反，規(guī)定+DD接電源正極，+SS接電源負(fù)極(通常接地)。,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,2)輸出端的連接：輸出端不允許直接接+DD或地，除三態(tài)輸出器件外，不允許兩個(gè)器件的輸出端連接使用。 3)輸入端的連接：輸入端的信號(hào)電壓應(yīng)滿足SSDD，若超出該范圍，則會(huì)損壞器件內(nèi)部的保護(hù)二極管或絕緣柵極，此時(shí)可在輸入端串接一只限流電阻(10100k)。 4)測(cè)試CMOS電路時(shí)，應(yīng)先加電源電壓+DD，后加輸入信號(hào)；關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)先切斷輸入信號(hào)，后斷開(kāi)電源電壓+DD；所有測(cè)試儀器的外殼必須良好接地。 5)CMOS電路具有很高的輸入阻抗，易受外界干擾、沖擊和靜電擊穿，存放和焊接時(shí)均應(yīng)有防靜電措施，即存放在導(dǎo)電容器內(nèi)；焊接時(shí)應(yīng)切斷電源+DD；電烙鐵外殼必須良好接地，必要時(shí)可以拔下烙鐵電源，利用余熱進(jìn)行焊接。,3.集成邏輯門的應(yīng)用舉例,圖2-1 門電路構(gòu)成的時(shí)鐘源及波形,(1)門電路構(gòu)成的時(shí)鐘源 利用反相器或與非門可以構(gòu)成脈沖時(shí)鐘,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,源，如圖2-1所示。,圖2-2 脈沖調(diào)制器與解調(diào)器,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,(2)脈沖調(diào)制器與解調(diào)器 由與非門構(gòu)成的低頻脈沖調(diào)制器如圖2-2a所示。 (3)門電路構(gòu)成的觸發(fā)器 門電路可以構(gòu)成RS觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器等，其電路如圖2-3所示。,圖2-3 門電路構(gòu)成的觸發(fā)器,(4)集電極開(kāi)路與非(OC)門和三態(tài)(TS)門的應(yīng)用 集電極開(kāi)路與非(OC)門和三態(tài)(TS)輸出門都具有“線與”的功能，即它們的輸出端可以直接相連。,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-4 OC門的內(nèi)部結(jié)構(gòu),一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-5 n個(gè)OC門“線與”驅(qū)動(dòng)m個(gè)與非門,4.數(shù)字電路的調(diào)試技術(shù),一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-6 一級(jí)OC門代替三級(jí)“與非門”,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-7 三態(tài)門用于數(shù)據(jù)傳輸,(1)集成邏輯門與組合邏輯電路測(cè)試 對(duì)集成邏輯門與組合邏輯電,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,路可以采用靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試的方法分別進(jìn)行測(cè)試。,圖2-8 門電路靜態(tài)測(cè)試連線圖,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-9 門電路動(dòng)態(tài)測(cè)試連線圖,(2)時(shí)序邏輯電路測(cè)試,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-10 時(shí)序邏輯電路的靜態(tài)測(cè)試連線示意圖,1)時(shí)序邏輯電路的靜態(tài)測(cè)試。,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,2)時(shí)序邏輯電路的動(dòng)態(tài)測(cè)試。,圖2-12 時(shí)序邏輯電路的動(dòng)態(tài)測(cè)試連線示意圖,一、集成邏輯門的基本應(yīng)用,圖2-11 十六進(jìn)制遞增計(jì)數(shù)器波形圖,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,1.集成觸發(fā)器的觸發(fā)方式與選用規(guī)則 (1)觸發(fā)方式 常見(jiàn)集成觸發(fā)器有D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。,圖2-13 三種觸發(fā)方式,(2)選用規(guī)則 1)通常根據(jù)數(shù)字系統(tǒng)的時(shí)序配合關(guān)系選用觸發(fā)器，一般在同一系統(tǒng)中選擇具有相同觸發(fā)方式的同類型觸發(fā)器。,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,2)在對(duì)工作速度要求較高的情況下，采用邊沿型觸發(fā)方式的觸發(fā)器較好。 3)觸發(fā)器在使用前必須經(jīng)過(guò)全面測(cè)試才能保證可靠性。 4)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)態(tài)功耗遠(yuǎn)大于靜態(tài)功耗，為此系統(tǒng)應(yīng)盡量避免同一封裝內(nèi)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)。 5)CMOS與TTL集成觸發(fā)器觸發(fā)方式基本相同，但使用時(shí)不宜將這兩種器件混合使用，因CMOS觸發(fā)器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及對(duì)觸發(fā)時(shí)鐘脈沖的要求與TTL有較大差別。 2.D觸發(fā)器的基本應(yīng)用,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,表2-1 74LS74邏輯功能表,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,圖2-14 同步單脈沖產(chǎn)生電路,3.JK觸發(fā)器的基本應(yīng)用,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,表2-2 74LS107邏輯功能表,表2-3 74LS76邏輯功能表,(1)“1”檢出電路 當(dāng)需要檢查數(shù)字系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)是否出現(xiàn)過(guò)“1”狀態(tài)時(shí)，采用74LS107主從型JK觸發(fā)器十分簡(jiǎn)便，,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,其電路與波形如圖2-15所示。,圖2-15 “1”檢出電路及其波形,(2)八度音產(chǎn)生器,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,圖2-16 八度音產(chǎn)生器,4.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基本應(yīng)用,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,表2-4 74LS121邏輯功能表,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,圖2-17 非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器輸入、輸出波形,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,表2-5 74LS123邏輯功能表,圖2-18 可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器輸入、輸出波形,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,(1)精密延時(shí)電路 圖2-19a所示為用非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(74LS121)組成的單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。,圖2-19 非重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成的延時(shí)電路,二、集成觸發(fā)器及其基本應(yīng)用,圖2-20 占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器,(2)占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器 利用兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的串接與反饋可構(gòu)成占空比可調(diào)的脈沖發(fā)生器，如圖2-20所示。,三、555集成電路定時(shí)器及其基本應(yīng)用,1.555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn) 2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,1.555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn),圖2-21 555定時(shí)器內(nèi)部原理框圖,1.555的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn),表2-6 555集成電路定時(shí)器的功能表,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,(1)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其應(yīng)用 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖2-22a所示。 1)觸摸開(kāi)關(guān)電路。,圖2-22 由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-23 觸摸開(kāi)關(guān)電路,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-24 由556定時(shí)器組成的兩級(jí)定時(shí)器電路,2)兩級(jí)定時(shí)器。,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-25 555組成的多諧振蕩器,(2)多諧振蕩器及其應(yīng)用 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖所示,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,。 1)時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。,圖2-26 時(shí)鐘脈沖發(fā)生器,2)通斷檢測(cè)器。 3)手控蜂鳴器。,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-27 通斷檢測(cè)器,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-28 手控蜂鳴器,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-29 555組成的施密特觸發(fā)器,(3)施密特觸發(fā)器及其應(yīng)用 將555定時(shí)器的域值輸入端6和觸發(fā)輸入端2相接，即構(gòu)成施密特觸發(fā)器，如圖2-29a所示。,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,圖2-30 邏輯電平測(cè)試電路,2.由555定時(shí)器組成的基本電路及其應(yīng)用,1)熟悉數(shù)字時(shí)鐘的功能要求和總體組成框圖。 2)讀懂?dāng)?shù)字時(shí)鐘的原理電路。,要求： 1)熟悉數(shù)字時(shí)鐘的功能要求和總體組成框圖。 2)讀懂?dāng)?shù)字時(shí)鐘的原理電路。,模塊2 數(shù)字時(shí)鐘電路設(shè)計(jì),一、數(shù)字時(shí)鐘的功能要求,1)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的時(shí)間。 2)小時(shí)的計(jì)時(shí)要求為“12翻1”，分和秒的計(jì)時(shí)要求為60進(jìn)位。 3)校正時(shí)間。,二、總體組成框圖,圖2-31 數(shù)字時(shí)鐘電路系統(tǒng)組成框圖,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,1.時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路 2.分頻電路,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,圖2-33 CD4040邏輯狀態(tài)圖,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-7 功能表,3.計(jì)數(shù)電路,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,圖2-34 74LS90內(nèi)部邏輯電路,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-8 8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)序,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-9 5421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)序,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-10 74LS90功能表,圖2-35 用兩片74LS90構(gòu)成的 8421BCD碼100進(jìn)制計(jì)數(shù)器,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-11 74LS90功能表,1)計(jì)數(shù)脈沖從CP輸入，Q0作為輸出端，為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 2)計(jì)數(shù)脈沖從CPB輸入，Q3Q2Q1作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 3)若將CPB和Q0相連，計(jì)數(shù)脈沖由CPA輸入，Q3Q2Q1Q0作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,4)若將CPA與Q3相連，計(jì)數(shù)脈沖CPB輸入，Q0Q3Q2Q1 作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 5)清零、置9功能。 異步清零：當(dāng)R0（）、R0（）均為“1”，9（）、9（）中有“0”時(shí)，實(shí)現(xiàn)異步清零功能。 置9功能：當(dāng)9（）、9（）均為“1”，R0（）、R0（）中有“0時(shí)”，實(shí)現(xiàn)置9功能。 4.譯碼顯示電路 (1)數(shù)碼顯示器 目前常用的數(shù)碼顯示器有發(fā)光二極管(LED)顯示器、液晶顯示器(LCD)等。,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,圖2-36 LED數(shù)碼顯示器,(2)譯碼驅(qū)動(dòng)電路 譯碼驅(qū)動(dòng)電路由IC12IC17構(gòu)成。,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,圖2-37 74LS247引腳排列圖,5.校驗(yàn)電路,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,圖2-38 74LS153引腳排列,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-12 74LS153功能表,三、數(shù)字時(shí)鐘原理,表2-13 74LS153的校驗(yàn)功能,1)當(dāng)使能端()時(shí)，多路開(kāi)關(guān)被禁止，無(wú)輸出，Q0。 2)當(dāng)使能端()0時(shí)，多路開(kāi)關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼A1、A0的狀態(tài)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)D0D3送到輸出端Q。,2.3 數(shù)字時(shí)鐘的制作實(shí)訓(xùn),一、數(shù)字時(shí)鐘制作與調(diào)試 二、數(shù)字鐘的檢測(cè)修理方法 三、編寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告,工具設(shè)備、器材及實(shí)訓(xùn)器件 1)電子綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)(應(yīng)有邏輯開(kāi)關(guān)、電平顯示、脈沖源、頻率計(jì)、五功能邏輯筆等)。 2)雙蹤示波器。 3)實(shí)訓(xùn)元器件(見(jiàn)表2-14所示的材料清單)。,要求： 1)掌握數(shù)字時(shí)鐘制作工藝與調(diào)試方法。 2)掌握數(shù)字時(shí)鐘的檢測(cè)修理方法。,一、數(shù)字時(shí)鐘制作與調(diào)試,(一)數(shù)字時(shí)鐘制作工藝過(guò)程 1)按材料清單辨識(shí)數(shù)字時(shí)鐘的所有元器件，材料清單見(jiàn)表2-14。,表2-14 數(shù)字時(shí)鐘材料清單,2)檢測(cè)各集成電路的好壞。,一、數(shù)字時(shí)鐘制作與調(diào)試,圖2-39 數(shù)字時(shí)鐘面包板制作圖,3)數(shù)字時(shí)鐘的裝配。,一、數(shù)字時(shí)鐘制作與調(diào)試,(二)數(shù)字時(shí)鐘電路的測(cè)試 1.譯碼顯示電路的測(cè)試 1)用74LS247的3腳試燈端測(cè)試數(shù)碼管的好壞。 2)將74LS247的D、C、B、A四位代碼端分別接00001001這10個(gè)代碼，看顯示器能否顯示09這10個(gè)數(shù)字，測(cè)試譯碼器及接線的好壞。 2.計(jì)數(shù)電路的測(cè)試 1)輸入端接1Hz連續(xù)脈沖源，檢查秒、分、時(shí)能不能分別實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制、六十進(jìn)制、二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)。 2)檢查秒是否能夠向分自動(dòng)進(jìn)位，分是否能向小時(shí)自動(dòng)進(jìn)位。 3.校驗(yàn)電路的測(cè)試 4.信號(hào)產(chǎn)生電路的測(cè)試,一、數(shù)字時(shí)鐘制作與調(diào)試,5.分頻電路的測(cè)試 1)用頻率計(jì)測(cè)試左側(cè)CD4040的輸出端Q12，看能否產(chǎn)生8Hz的脈沖。 2)用頻率計(jì)測(cè)試右側(cè)CD4040的輸出端Q3看能否產(chǎn)生1Hz的脈沖。 6.數(shù)字時(shí)鐘的整體測(cè)試 7.數(shù)字時(shí)鐘準(zhǔn)確度的測(cè)試,二、數(shù)字鐘的檢測(cè)修理方法,1)通電后若所有顯示器均不亮，應(yīng)檢查電源是否正常，主要是數(shù)碼管共陽(yáng)極端電源，每塊集成電路是否得電。 2)譯碼顯示部分不能正常工作。 3)計(jì)數(shù)器不能正常工作。 4)校驗(yàn)電路不能正常工作。 5)信號(hào)產(chǎn)生及分頻電