電子技術(shù)綜合訓練 (2)

1、電子技術(shù)綜合訓練設(shè)計報告題目： 電機轉(zhuǎn)速的T法測量 學院： 電信學院 班級： 電氣工程及其自動化2班 姓名： 張瑞云 學號： 11230232同組成員：楊小龍 滕海峰 馬龍 張瑞云指導教師：王曉蘭完成日期： 摘要 通過閱讀任務(wù)書及查閱相關(guān)資料，我們得到了電機轉(zhuǎn)速的T法測量。電動機轉(zhuǎn)速的準確檢測，在直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)及其他場合有廣泛應用。電動機轉(zhuǎn)速測量的基本方法是，與電動機同軸連接光電脈沖發(fā)生器（光電碼盤），則光電脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率與轉(zhuǎn)速成正比。通過測量脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率，可以測量電機轉(zhuǎn)速并判別其旋轉(zhuǎn)方向。下圖為常見的光電碼盤在電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時輸出的波形。我們的設(shè)計，采用了十

2、進制計數(shù)器74LS160對光電碼盤送入的脈沖進行加計數(shù)，采用了D觸發(fā)器和與門作為計數(shù)電路的控制，采用了兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制鎖存和清零，采用了555構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生時基脈沖，采用了CD4511驅(qū)動數(shù)碼顯示器得到時基脈沖數(shù)，從而得到電機的轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵詞：74LS160，脈沖，轉(zhuǎn)速 Abstract With the development of science and technology, the motor speed is concerned by more and more people Motor speed accurately detection in dc speed regula

3、ting system, ac speed regulation system and other places have a wide range of applications. Motor speed measurement is the basic method, connected to the motor coaxial photoelectric pulse generator (light code disc), the photoelectric pulse generator output pulse frequency is proportional to the spe

4、ed. By measuring the output pulse frequency of the pulse generator, motor speed and judging the direction of rotation can be measured. Below for common light code disc in the motor forward and inversion of the output waveform. .By reading the book and related documents，we get the design for the moto

5、r speed measurement method of T.In our design, we use pulse 74LS160 decimal counter on the photoelectric encoder to the count photoelectric encoder,the D trigger and gate as the control count circuit,two monostable trigger control latch and clear,the resulting multi harmonic oscillator timing pulse

6、555,the CD4511 drive digital display as time-based pulse number,according to the calculation of the motor speed pulse in order to get the speed of motor.Keywords: 74ls160, pulse，speed 目錄 1引言 1.1電機在國民經(jīng)濟中的作用1.2電機的發(fā)展2方案選擇與設(shè)計2.1設(shè)計題目2.2設(shè)計內(nèi)容2.2.1概述2.2.2測速的技術(shù)指標2.2.3T法測速的基本原理2.3.4T法測速的指標計算2.3任務(wù)及要求 3電路的設(shè)計 31

7、單元電路的設(shè)計 3.1.1集成計數(shù)器74LS160 電路的設(shè)計 3.1.2 555電路的設(shè)計 3.1.3多諧振蕩器的工作原理 3.1.4BCD七段數(shù)碼管顯示譯碼器電路的設(shè)計4參數(shù)計算5仿真6波形分析7總結(jié)8參考文獻 一.引言1.1電機在國民經(jīng)濟中的作用 電機是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過來的重要橋梁，又是再將大部分電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，電機在電力工業(yè)、工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、國防、科學文化及日常生活等方面都是十分重要的設(shè)備，在電力工業(yè)中，將機械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機以及將電網(wǎng)電壓升高或降低的變壓器，都是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在工礦企業(yè)中，各種機床電機、軋鋼機、壓縮機、起重機、風機，交通運輸

8、中的汽車電器、電力機車、磁懸浮列車、城市軌道列車，農(nóng)業(yè)中的電力排蘸、農(nóng)產(chǎn)品加工，日常生活中汽車、辦公設(shè)備、電冰箱、空調(diào)、洗衣機，航海和航空領(lǐng)域中的航船推進電源、航空電機，還有國防、文教、醫(yī)療等領(lǐng)域都需要不同特性的電機來驅(qū)動和控制。隨著工業(yè)企業(yè)電氣化、自動化、電腦化的發(fā)展，還需要眾多的各種容量的精密控制電機，作為整個自動控制系統(tǒng)中的重要元件。 1.2電機的發(fā)展史 電機的歷史可追溯到1831年邁克爾法拉第發(fā)明的盤式電機，這是一種真正的直流電機。此后，人們對電機的興趣一直停留在實驗室階段和處于好奇的狀態(tài)。直到19世紀70年代，托馬斯愛迪生為實驗真正意義上的電功率分配，以便使電燈進入千家萬戶，開始了商

9、業(yè)目的的直流發(fā)電機的研制。在此項工作中，愛迪生提出將電能從集中的發(fā)電站輸出，然后對用戶進行分配這個全新概念。他作為領(lǐng)路人，倡導廣泛地運用電動機，并引入電網(wǎng)的基本框架這個概念。電機歷史上主要的里程碑是：1888年尼古拉特斯拉發(fā)明了三相感應電動機并申請了專利。特斯拉的交流電的理論領(lǐng)先于查理斯施泰因梅茨十年來，1900年可靠的卷鐵芯式變壓器問世，當時，美國為完成電氣化的進程又花了30年的時間，而且直到20世紀30年代，美國的農(nóng)村配電系統(tǒng)還沒有完成。但是無論如何，在此期間美國的電氣化進程進展得還是很順利的。電機的推廣應用，緊緊跟隨著電網(wǎng)擴張的腳步。盡管今天運用的電機學的理論可追溯到100年以前，但是其

10、更新和提高的腳步從來沒有停止過。電機在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用，而電機轉(zhuǎn)速是電機重要的性能指標之一，因而需要測量電機轉(zhuǎn)速，使它滿足人們的各種需求。二方案選擇與設(shè)計2.1設(shè)計題目 電機轉(zhuǎn)速的T法測量2.2設(shè)計內(nèi)容221.概述電動機轉(zhuǎn)速的準確檢測，在直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)及其他場合有廣泛應用。電動機轉(zhuǎn)速測量的基本方法是，與電動機同軸連接光電脈沖發(fā)生器（光電碼盤），則光電脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率與轉(zhuǎn)速成正比。通過測量脈沖發(fā)生器的輸出脈沖頻率，可以測量電機轉(zhuǎn)速并判別其旋轉(zhuǎn)方向。下圖為常見的光電碼盤在電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時輸出的波形。本設(shè)計中，設(shè)電機每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，光電碼盤輸出2000個脈沖，即P=2000.

11、圖1：光電編碼盤的輸出脈沖（a）電機正轉(zhuǎn)，（b）電機反正2.2.2測速的技術(shù)指標一般，電機轉(zhuǎn)速電路有一下技術(shù)指標：1）分辨率 每改變一個數(shù)字脈沖所對應的轉(zhuǎn)速變化量，以Q表示，定義為分辨率。Q值越小越好，Q值越小，說明測速裝置對轉(zhuǎn)速變化越靈敏，即測速分辨率越高。設(shè)在某一定時間內(nèi)，轉(zhuǎn)速從n1變?yōu)閚2，所發(fā)出的光電測速脈沖數(shù)為m，則分辨率定義為：Q=(n1-n2)/m （1）即每一個光電測速脈沖所對應的電動機轉(zhuǎn)速。 2）測速精度 測速精度用測速誤差的相對值的百分數(shù)表示，記以%。當實際轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)速實際值與測量值之差為， 則測速精度定義為 測速精度 用時基脈沖數(shù)m2，總會有一個時基脈沖的測量誤差，由此

12、造成的相對轉(zhuǎn)速誤差為1/m2。轉(zhuǎn)速增高，測速脈沖頻率fp也將隨之升高，兩個測速脈沖的間隔時間變短，而時基脈沖頻率fc一定，隨著轉(zhuǎn)速n的增高，必將使計數(shù)值m2減小，轉(zhuǎn)速測量誤差增大；反之，轉(zhuǎn)速n降低，m2增大，轉(zhuǎn)速測量誤差便隨之減小?？梢奣法適合于低速的轉(zhuǎn)速測量。2.2.3.T法測速的基本原理2.2.4T法測速的指標計算1）分辨率 2）測速精度3)時基脈沖Fc的確定（見任務(wù)書）2.3設(shè)計任務(wù)及要求1.設(shè)計T測速中測量m2的電子線路；2.設(shè)計數(shù)碼管顯示電路，實時顯示m2值；3.給定有關(guān)參數(shù)的選型和參數(shù)整定依據(jù)；4.分析并提出提高測速精度和分辨率的方法和措施；5.畫出系統(tǒng)詳細的硬件連線圖；6.完成實

13、驗室仿真、模擬調(diào)試，實現(xiàn)主要功能要求；7.加選項：完成轉(zhuǎn)速的計算三.電路設(shè)計 3.1單元電路的設(shè)計 3.1.1集成計數(shù)器74LS160 電路的設(shè)計74LS160為異步清零計數(shù)器，即RD（非）端輸入低電平，不受CP控制，輸出端立即全部為“0”，功能表第一行。74LS160具有同步預置功能，在RD（非）端無效時，LD（非）端輸入低電平，在時鐘共同作用下，CP上跳后計數(shù)器狀態(tài)等于預置輸入DCBA，即所謂“同步”預置功能（第二行）。RD（非）和LD（非）都無效，ET或EP任意一個為低電平，計數(shù)器處于保持功能，即輸出狀態(tài)不變。74LS160 為可預置的十進制同步計數(shù)器，其管腳圖如圖所示：RCO進位輸出端

14、ENP 計數(shù)控制端QA-QD 輸出端ENT 計數(shù)控制端CLK 時鐘輸入端CLR 異步清零端（低電平有效）LOAD 同步并行置入端（低電平有效）3.1.2 555電路的設(shè)計555定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便，成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555 定時器的內(nèi)部電路框圖如右圖所示。它內(nèi)部包括兩個電壓比較器，三個等值串聯(lián)電阻，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電管 T 及功率輸出級。它提供兩個基準電壓VCC /

15、3 和 2VCC /3555 定時器的功能主要由兩個比較器決定。兩個比較器的輸出電壓控制RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR 端的電壓大于VCC /3，則 C1 的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS

16、或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個比較器A1、A2基準電壓分別為的情況下，55

17、5時基電路的功能表如表61示。表61 555定時器的功能表清零端 高觸發(fā)端TH 低觸發(fā)端TL Q 放電管T 功能 0 0 導通 直接清零 1 0 1 x 保持上一狀態(tài) 保持上一狀態(tài) 1 1 0 1 截止 置1 1 0 0 1 截止 置1 1 1 1 0 導通 清零3.1.3多諧振蕩器的工作原理多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖1所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)

18、端6）和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于（1/3Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當uc上升到（2/3）Vcc時，輸出uo為低電平，放電管VT導通，把uc從（1/3Vcc 升到（2/3）Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電充電時間常數(shù)T充=（R1+R2）C。由于放電管VT導通，電容C通過電阻R2和放電管放電，電路進人第二暫穩(wěn)態(tài)其維持

19、時間TPL的長短與電容的放電時間有關(guān)，放電時間常數(shù)T放R2C0，C的放電，uc下降，當uc下降到（1/3）Vcc時，輸出uo為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。3.1.4BCD七段數(shù)碼管顯示譯碼器電路的設(shè)計發(fā)光二極管(LED)由特殊的半導體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED顯示器件半導體顯示器分段式顯示器(LED數(shù)碼管由條線段圍成8型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導

20、通，發(fā)出清晰的光，有紅、黃、綠等色。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段的亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。七段數(shù)碼管是共陰極還是共陽極需要看它的端口，如果有CK則是共陰極，CK端接地；如果有CA則是共陽極，CA端接高電平。使用時，公共陰極接地，7個陽極ag由相應的BCD七段譯碼器來驅(qū)動控制共陰極數(shù)碼管的應用共陰極數(shù)碼管是一類數(shù)字形式的顯示屏，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價格便宜、使用簡單、在電器，特別是家電領(lǐng)域應用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。共陰極結(jié)構(gòu)：

21、LED顯示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，下面只介紹共陰極結(jié)構(gòu)。在共陰極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，將此公共點接地，某一段發(fā)光二極管的陰極為高電平時，該段發(fā)光。CD4511CD4511 是一片 CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動器，用于驅(qū)動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。引腳功能A0A3：二進制數(shù)據(jù)輸入端 CD4511引腳圖/BI：輸出消隱控制端LE：數(shù)據(jù)鎖定控制端/LT：燈測試端YaYg：數(shù)據(jù)輸出端VDD：電源正VSS：電源負推薦工作條件電源電

22、壓范圍：3V18V輸入電壓范圍：0VVDD工作溫度范圍：M類 -55125 E類 -4085使用方法其中a b c d 為 BCD 碼輸入，a為最低位。LT為燈測試端，加高電平時，顯示器正常顯示，加低電平時，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點亮，以檢查顯示器是否有故障。BI為消隱功能端，低電平時使所有筆段均消隱，正常顯示時， B1端應加高電平。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點，當輸入數(shù)據(jù)越過十進制數(shù)9(1001)時，顯示字形也自行消隱。LE是鎖存控制端，高電平時鎖存，低電平時傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動共陰LED數(shù)碼管。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一

23、起的，在應用中應接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5V時可使用300的限流電阻。晶振晶振工作原理 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件，它的基本結(jié)構(gòu)大致是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。石英晶體的壓電效應：若在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片

24、相應的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應。注意，這種效應是可逆的。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的

25、距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容

26、，這個不能忽略。一般的晶振的負載電容為15p或12.5p ，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確；有源晶振是一個完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同

27、作用來工作的。振蕩器直接應用于電路中，諧振器工作時一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術(shù)參數(shù)：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競爭的一個重要參數(shù)。D觸發(fā)器D觸發(fā)器D觸發(fā)器（data flip-flop或delay flip-flop。）該觸發(fā)器由6個與非門組成，其中G1和G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器。D 觸發(fā)器（英文：D flip-flop）電平觸發(fā)的主從觸發(fā)器工作時，必須在正跳沿前加入輸入信號。如果在CP 高電平期間輸入端出現(xiàn)干擾信號，那么就有可能使觸發(fā)器的狀態(tài)出錯。而邊沿觸發(fā)器允許在CP 觸發(fā)沿來到前一瞬間加入輸入信號

28、。這樣，輸入端受干擾的時間大大縮短，受干擾的可能性就降低了。邊沿D觸發(fā)器也稱為維持-阻塞邊沿D觸發(fā)器。2工作原理SD 和RD 接至基本RS 觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預置和清零端，低電平有效。當SD=1且RD=0時(SD的非為0，RD的非為1，即在兩個控制端口分別從外部輸入的電平值，原因是低電平有效),不論輸入端D為何種狀態(tài)，都會使Q=1，Q非=0，即觸發(fā)器置1；當SD=0且RD=1(SD的非為1，RD的非為0）時，Q=0，Q非=1，觸發(fā)器置0,SD和RD通常又稱為直接置1和置0端。我們設(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作。工作過程如下：1.CP=0時，與非門G3和G4封鎖，其輸出Q3=Q

29、4=1，觸發(fā)器的狀態(tài)不變。同時，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反饋信號將這兩個門打開，因此可接收輸入信號D，Q5=D，Q6=Q5非=D非。 D觸發(fā)器原理2.當CP由0變1時觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。這時G3和G4打開，它們的輸入Q3和Q4的狀態(tài)由G5和G6的輸出狀態(tài)決定。Q3=Q5非=D非，Q4=Q6非=D。由基本RS觸發(fā)器的邏輯功能可知，Q=Q3非=D。3.觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)后，在CP=1時輸入信號被封鎖。這是因為G3和G4打開后，它們的輸出Q3和Q4的狀態(tài)是互補的,即必定有一個是0，若Q3為0，則經(jīng)G3輸出至G5輸入的反饋線將G5封鎖，即封鎖了D通往基本RS 觸發(fā)器的路徑；該反饋線起到了使觸發(fā)器維持在1狀態(tài)和阻止

30、觸發(fā)器變?yōu)?狀態(tài)的作用,故該反饋線稱為置1維持線,置0阻塞線。Q4為0時，將G3和G6封鎖，D端通往基本RS觸發(fā)器的路徑也被封鎖。Q4輸出端至G6反饋線起到使觸發(fā)器維持在0狀態(tài)的作用，稱作置0維持線；Q4輸出至G3輸入的反饋線起到阻止觸發(fā)器置1的作用,稱為置1阻塞線。因此，該觸發(fā)器常稱為維持-阻塞觸發(fā)器?？傊撚|發(fā)器是在CP正跳沿前接受輸入信號，正跳沿時觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，正跳沿后輸入即被封鎖,三步都是在正跳沿后完成，所以有邊沿觸發(fā)器之稱。與主從觸發(fā)器相比,同工藝的邊沿觸發(fā)器有更強的抗干擾能力和更高的工作速度。3特征功能表DCLKQQN0時鐘邊沿011時鐘邊沿100last Qlast QN1last

31、 Qlast QN1方程時序圖波形圖(CP,D,Q)4脈沖特性建立時間由圖_D觸發(fā)器原理_維持阻塞觸發(fā)器的電路可見,由于CP信號是加到門G3和G4上的,因而在CP上升沿到達之前門G5和G6輸出端的狀態(tài)必須穩(wěn)定地建立起來。輸入信號到達D端以后，要經(jīng)過一級門電路的傳輸延遲時間G5的輸出狀態(tài)才能建立起來,而G6的輸出狀態(tài)需要經(jīng)過兩級門電路的傳輸延遲時間才能建立,因此D端的輸入信號必須先于CP的上升沿到達，而且建立時間應滿足： tset2tpd。保持時間由圖7.8.1可知，為實現(xiàn)邊沿觸發(fā),應保證CP=1期間門G5的輸出狀態(tài)不變,不受D端狀態(tài)變化的影響。為此，在D=0的情況下，當CP上升沿到達以后還要等

32、門G3輸出的低電平返回到門G5的輸入端以后,D端的低電平才允許改變。因此輸入低電平信號的保持時間為tHLtpd。在 D=1的情況下，由于CP上升沿到達后G4的輸出將G3封鎖，所以不要求輸入信號繼續(xù)保持不變,故輸入高電平信號的保持時間tHH=0。傳輸延遲時間由圖7.8.3不難推算出，從CP上升沿到達時開始計算,輸出由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間tPHL和由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時間tPLH分別是:tPHL=3tpd tPLH=2tpd D觸發(fā)器4.最高時鐘頻率：為保證由門G1G4組成的同步RS觸發(fā)器能可靠地翻轉(zhuǎn)，CP高電平的持續(xù)時間應大于 tPHL,所以時鐘信號高電平的寬度tWH應大于tP

33、HL。而為了在下一個CP上升沿到達之前確保門G5和G6新的輸出電平得以穩(wěn)定地建立，CP低電平的持續(xù)時間不應小于門G4的傳輸延遲時間和tset之和，即時鐘信號低電平的寬度tWLtset+tpd，因此得到:最后說明一點，在實際集成觸發(fā)器中，每個門傳輸時間是不同的，并且作了不同形式的簡化，因此上面討論的結(jié)果只是一些定性的物理概念。其真實參數(shù)由實驗測定。z 在考慮建立保持時間時，應該考慮時鐘樹向后偏斜的情況，在考慮建立時間時應該考慮時鐘樹向前偏斜的情況。在進行后仿真時，最大延遲用來檢查建立時間，最小延時用來檢查保持時間。 D觸發(fā)器z 建立時間的約束和時鐘周期有關(guān)，當系統(tǒng)在高頻時鐘下無法工作時，降低時鐘

34、頻率就可以使系統(tǒng)完成工作。保持時間是一個和時鐘周期無關(guān)的參數(shù)，如果設(shè)計不合理，使得布局布線工具無法布出高質(zhì)量的時鐘樹，那么無論如何調(diào)整時鐘頻率也無法達到要求，只有對所設(shè)計系統(tǒng)作較大改動才有可能正常工作，導致設(shè)計效率大大降低。因此合理的設(shè)計系統(tǒng)的時序是提高設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。在可編程器件中，時鐘樹的偏斜幾乎可以不考慮，因此保持時間通常都是滿足的。四參數(shù)計算五仿真555正反轉(zhuǎn)六波形分析七總結(jié)通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在整個設(shè)計過程中，我們通過這個方案包括設(shè)計了一套電路原理和連接圖，和芯片上的選擇。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。我沉得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學習并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認識。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，