模塊十進制可逆計數(shù)器

1、?？炱?十進制可逆計數(shù)器的設(shè)計課時安排：理論 2 課時，實訓(xùn) 14 課時（電路設(shè)計仿真 2 課時，電路裝配調(diào)試 12 課時）8.1 教學(xué)目的要求8.1.1 掌握十進制可逆計數(shù)器設(shè)計方案和方案論證的方法；8.1.2 掌握十進制可逆計數(shù)器的設(shè)計方法；8.1.3 熟悉 編碼器、譯碼器、數(shù)碼管 的使用；8.1.4 學(xué)會電路的安裝、焊接和調(diào)試方法。8.2 教學(xué)重點 十進制可逆計數(shù)器的方案設(shè)計及方案論證。8.3 教學(xué)難點 十進制可逆計數(shù)器的設(shè)計及參數(shù)計算。8.4 教學(xué)內(nèi)容8.4.1 十進制可逆計數(shù)器的方案設(shè)計及方案論證。 ；8.4.2 十進制可逆計數(shù)器的設(shè)計及參數(shù)計算；8.4.3 編碼器、譯碼器、數(shù)碼管

2、的使用；8.4.4 十進制可逆計數(shù)器的組裝及功能調(diào)試。新課引入： 模塊題目：十進制可逆計數(shù)器的設(shè)計 設(shè)計要求：1、可實現(xiàn)十進制計數(shù)的功能。2、可逆計數(shù)器：計數(shù)規(guī)律可按加法計數(shù)規(guī)律計數(shù)，也可按減法計數(shù)規(guī)律計數(shù)， 由控制端決定。設(shè)計思路計數(shù)器是用來累計時鐘脈沖（ CP 脈沖）個數(shù)的時序邏輯部件。它是數(shù)字系 統(tǒng)中用途最廣泛的基本部件之一， 幾乎在各種數(shù)字系統(tǒng)中都有計數(shù)器。 它不僅可 以計數(shù)，還可以對 CP 脈沖分頻，以及構(gòu)成時間分配器或時序發(fā)生器，對數(shù)字系 統(tǒng)進行定時、程序控制操作。此外，還能用它執(zhí)行數(shù)字運算。1、計數(shù)器的特點：在數(shù)字電路中，把記憶輸入 CP脈沖個數(shù)的操作叫做計數(shù)，能實現(xiàn)計數(shù)狀態(tài)的電

3、 子電路稱為計數(shù)器。特點為（1該電路一般為Moore型電路，輸入端只有CP信號。（2）從電路組成看，其主要組成單元是時鐘觸發(fā)器。2、計數(shù)器分類1）按CP脈沖輸入方式分類按CP脈沖輸入方式，計數(shù)器分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器兩種。同步計數(shù)器：計數(shù)脈沖引到所有觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端，使應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器在外接的CP脈沖作用下同時翻轉(zhuǎn)。異步計數(shù)器：計數(shù)脈沖并不引到所有觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端，有的觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端是其它觸發(fā)器的輸出，因此，觸發(fā)器不是同時動作。2）按計數(shù)增減趨勢分類按計數(shù)增減趨勢，計數(shù)器分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器三種。加法計數(shù)器：計數(shù)器在 CP脈沖作用下進行累加計數(shù)（每來一個

4、 CP脈沖，計 數(shù)器加1）0減法計數(shù)器：計數(shù)器在CP脈沖作用下進行累減計數(shù)（每來一個 CP脈沖，計數(shù) 器減1）0可逆計數(shù)器：計數(shù)規(guī)律可按加法計數(shù)規(guī)律計數(shù)， 也可按減法計數(shù)規(guī)律計數(shù)，由控 制端決定。3）按數(shù)制分類按數(shù)制分為二進制計數(shù)器和非二進制計數(shù)器（一般為BCD碼十進制計數(shù)器）兩 類。二進制計數(shù)器：按二進制規(guī)律計數(shù)。最常用的有四位二進制計數(shù)器，計數(shù)范圍從0000到1111。如例5.1中所示電路就是同步四位二進制加法計數(shù)器；例 5.4 中所示電路為異步四位二進制減法計數(shù)器。BCD碼十進制計數(shù)器：按二進制規(guī)律計數(shù)，但計數(shù)范圍從0000到1001。如例12.2中所示電路為同步BCD碼十 進制加法計數(shù)

5、器。4 ）按計數(shù)器中使用的開關(guān)元件分類分為 TTL計數(shù)器和CMO計數(shù)器。設(shè)計方案在十進制計數(shù)體制中，每位數(shù)都可能是 0，1, 2,，9十個數(shù)碼中的任意 一個，且“逢十進一”。根據(jù)計數(shù)器的構(gòu)成原理，必須由四個觸發(fā)器的狀態(tài)來表 示一位十進制數(shù)的四位二進制編碼。 而四位編碼總共有十六個狀態(tài)。所以必須去掉其中的六個狀態(tài)，至于去掉哪六個狀態(tài)，可有不同的選擇。這里考慮去掉10101111六個狀態(tài)，即采用 8421BCD碼的編碼方式來表示一位十進制數(shù)。8.5.1 8421BCD碼異步十進制加計數(shù)器：用JK主從觸發(fā)器組成的一位異步十進制加計數(shù)器如圖所示爲 I 冷 冷“ 口 口 口 口 口圖8. 5.1 842

6、1BCD碼異歩十進制加計數(shù)器(J謬輯圖(b)工作波形1.電路結(jié)構(gòu)：由四個JK主從觸發(fā)器組成，其中FFO始終處于計數(shù)狀態(tài)。Q0 同時觸發(fā)FF1和FF3, Q3反饋到J1, Q2Q1作為J3端信號。2.工作原理(1)工 作波形分析法由邏輯圖可知，在FF3翻轉(zhuǎn)以前，即從狀態(tài)0000到0111為止，各 觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)情況與異步二進制遞增計數(shù)器相同。第八個脈沖輸入后，四個觸發(fā)器狀態(tài)為1000,此時Q3= 0,使下一個FF0來的負階躍電壓不能使FF1翻轉(zhuǎn)。因而 在第十個脈沖輸入后，觸發(fā)器狀態(tài)由1001變?yōu)?000,而不是1010,從而使四個 觸發(fā)器跳過10101111六個狀態(tài)而復(fù)位到原始狀態(tài)0000,其工作波

7、形如圖8(b) 所示。當?shù)谑畟€脈沖作用后，產(chǎn)生進位輸出信號 C0=Q3QQ(2)狀態(tài)方程分析法：首先列出各觸發(fā)器驅(qū)動方程:觸發(fā)器在異步工作時，若有 CP觸發(fā)沿輸入，其狀態(tài)由特征方程確定，否則維持原態(tài)不變。這時觸發(fā)器的特征方程可變?yōu)镼n+仁(JQn+KQn)CP+QnCR，其中CPJ = 1表示有CP觸發(fā)沿加入，CP= 0表示沒有CP觸發(fā)沿加入。所以可以寫出G6 丄誦 C/M+OGNUtf-tfQiCAi+CfCPil亠牡鮒WCH4+Q?岳I根據(jù)以上狀態(tài)方程，即可列出計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，如表8.5.1所示。表8.5.1異步十進制加計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表以上兩種方法均表明該邏輯電路具有 8421碼異步

8、十進制遞增計數(shù)的功能。1、系統(tǒng)組成框圖2、單元電路的設(shè)計電子元件清單元件名代號規(guī)格數(shù)量(個)電阻R110K2電阻R22K2電阻R3100K1電阻R4R17330 Q14集成塊4510/2集成塊4511/2集成塊74LS112D/1三極管NPN/1數(shù)碼管共陰28 / 7C1XFG228 -RT 嘰一 100k O 0V10nFU6VDD5VP1VDP2Q-P3Q：P4Q3LDQ4CIRSTCU/D>CLKVSS29-°DD4 2nVTVSS'SS' 4510BP 5V13 一0V12U1VSS-P1 VD-P2 Q1 -P3 q2 -P4 q3】LD Q4 CIR

9、ST C U/D>CLKVDD5V 汽35"44U7O-AOA1A2A3VDDVSSIIVDD:LE nBI 乂 LTV43310BP5V0VQ1R1 o10k O執(zhí)SS0V2N*019U212U4VDD5VU3VDD-I36130m O5VA0 A1A2A3330m O330m Oyf-YG-DLELTVSSVSS 4511BP 5V VDDydR14YA yB-U5R4仔ya1'1rR5do26YC麗欣 R7 27 丨ygg£7躊30論的25R17330m O4511BP 5VVCC332330m OJ61PRECL5VCC1Q1Q 2Q GND1CLK

10、VC 1K 1C 1J 2C74LS112D1、 電路原理圖的設(shè)計（ 1） 根據(jù)設(shè)計要求選擇合適的元器件（ 2） 畫出十進制可逆計數(shù)器電路的原理圖2、 電路的制作與調(diào)試（ 1） 根據(jù)原理圖制作電路板（ 2） 對電路板進行裝配和調(diào)試二、 設(shè)計目的1、 通過設(shè)計，加深對電子技術(shù)知識理解，鞏固和提高學(xué)過的理論與專業(yè)知 識，并予以適當?shù)纳罨?、 掌握十進制可逆計數(shù)器設(shè)計的一般方法， 包括元器件的選擇； 電路原理圖的 設(shè)計和繪制；電路的制作與調(diào)試等。3、學(xué)會在項目開發(fā)時如何搜集和查閱資料、 使用開發(fā)工具、 進行方案論證與設(shè) 計、總結(jié)設(shè)計成果，撰寫學(xué)術(shù)論文等，為今后工作打下良好基礎(chǔ)。小結(jié)：十進制可逆計數(shù)

11、器的設(shè)計。作業(yè)：設(shè)計方案，十進制可逆計數(shù)器電路圖十進制可逆計數(shù)器設(shè)計仿真（ 2 課時）采用電子制圖軟件 PROTE，L MULTISIM 十進制可逆計數(shù)器的安裝與調(diào)試（ 12 課時） 十進制可逆計數(shù)器實訓(xùn)設(shè)備及元器件 1焊接時要對各個功能模塊電路進行單個測試，需要時可設(shè)計一些臨時電路用 于調(diào)試。2測試電路時，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。4. 按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。作業(yè)： 實訓(xùn)報告及要求1設(shè)計目的。2設(shè)計要求。3總體設(shè)計框圖，并說明每個模塊所實現(xiàn)的功能。 4功能模塊，可有多個方案，并進行方案論證與比較，要有詳細的原理說明。 5總電路圖設(shè)計，有原理說明。6實現(xiàn)儀器，工具。7分析測量結(jié)果，并討論提出改進意見。 8總結(jié)：遇到的問題和解決辦法、體會、意見、建議等。教學(xué)后記：本次模塊教學(xué)， 學(xué)生更進一步掌握了數(shù)