數(shù)電課程設(shè)計 2

1、引 言從18世紀法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁現(xiàn)象以來，人類社會便進入了電子時代。經(jīng)過不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多的呈現(xiàn)在我們眼前。由于電能的清潔高效、易于轉(zhuǎn)變成其它形式的能源的特點，電子技術(shù)越來越被人們重視。邁入21世紀，網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、多媒體技術(shù)以及新型體系結(jié)構(gòu)的計算機設(shè)計隨時都在向系統(tǒng)級芯片的設(shè)計與制造提出新的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能越來越高、復雜度越來越大、更新步伐越來越快。實現(xiàn)這種進步的主要原因就是微電子技術(shù)和電子設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。于是人們的生活越來越離不開電子技術(shù)。人們由開始僅利用電子產(chǎn)品來進行發(fā)展生產(chǎn)到現(xiàn)階段運用電子產(chǎn)品作為裝飾品，走在街上四處可見：商店門前的閃光燈、過年過節(jié)熱門家門上的七彩燈等等

2、。相信以后還會有更多的電子產(chǎn)品出現(xiàn)服務于人類，也會有更多的人喜歡電子技術(shù)。而且現(xiàn)代的企業(yè)都強調(diào)動手能力，具備良好的實踐動手能力才能不斷迎接新的挑戰(zhàn)。面對如此激烈的市場競爭以及如此高的就業(yè)壓力，我們電子類的學生必須更好的掌握必備的專業(yè)技能，為以后的就業(yè)以及人生的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。在我們生活的大千世界上，人類已進入了科學技術(shù)空前發(fā)展的信息社會。在這個瞬息萬變的信息社會里，隨著大規(guī)模集成電路廣泛應用，許多電子產(chǎn)品出現(xiàn)了新型產(chǎn)品。這就需要我們電子類的學生多多實踐、多多創(chuàng)新，創(chuàng)造出新型電子產(chǎn)品。曾經(jīng)中央電視臺有一個很讓我著迷的節(jié)目，叫做智力快車，就是選手搶答問題，答對了增加相應的分數(shù)，相反，答錯了就減

3、去相應的分數(shù)，每個選手面前都有一個計分器來統(tǒng)計選手的分數(shù)。而今天我們所設(shè)計的就是競賽用的計分器。通過一學期的模擬電路、數(shù)字電路的學習，運用所學知識，搭建我們所設(shè)計的電路。一來訓練我們的動手能力，二來讓我們更好的理解掌握所學的知識。利用集成電路搭建基本單元電路，如直流穩(wěn)壓源。熟練掌握常見集成芯片的工作原理以及如何運用芯片設(shè)計電路。通過查找資料，團隊合作，拿出可行方案，再經(jīng)過仿真模擬，實物制作調(diào)試，完成電路設(shè)計。第1章 整體設(shè)計1.1基本原理及說明該電路應有顯示器、譯碼器、可以進行加分和減分的可逆計數(shù)器以及代表加分或減分的脈沖信號的產(chǎn)生和輸入設(shè)備。按一下按鈕可以產(chǎn)生一個加分或減分的計數(shù)脈沖，這個要

4、求可以由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來實現(xiàn)。用兩個譯碼驅(qū)動集成電路CD4543和3位LED數(shù)碼管組成3位分數(shù)顯示電路。用可預置數(shù)的可逆計數(shù)集成電路CD40192（雙時鐘）完成計數(shù)電路 。用集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器完成分數(shù)的加與減。CD40192作加計數(shù)器時，CPD接高電平，時鐘脈沖由CPU端輸入，計數(shù)器在上升沿的作用下作增量計數(shù)。作減計數(shù)時，CPU端為高電平，時鐘由CPD端輸入，在上升沿的作用下作減量計數(shù)。預置數(shù)時，只要在預置數(shù)控制端PE和Cr端加一低電平或負脈沖，即可將接在D1D4上的預置數(shù)傳送到各計數(shù)單元的輸出端Q1Q4。然后,當PE端恢復成高電平時，計數(shù)器即可在預置數(shù)基礎(chǔ)上作加1或減1計數(shù)。清零時，只要在Cr端

5、加一高電平或正脈沖，各輸出端Q1Q4就全部為“0”電平。為了級聯(lián)的需要，電路還設(shè)有“進位輸出端”QCO和“借位輸出端”QBO。當加計數(shù)達到最大值（1001）且加計數(shù)時鐘輸入低電平時，QCO輸出一個負脈沖；當減計數(shù)達到零（0000）且減計數(shù)時鐘輸入低電平時，QBO輸出一個負脈沖。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4098的觸發(fā)脈沖由“TR+”或“TR-”端輸入，上升沿在TR+端觸發(fā)，下降沿則在TR-端觸發(fā)。Rt和Ct是外接的定時阻容元件，決定輸出脈沖的寬度即暫態(tài)時間。用CD4098可以避免因機械開關(guān)的毛刺造成計數(shù)錯誤。按S1時，Q1輸出一個負脈沖，利用其上升沿完成加計數(shù)；按S2時，Q2輸出一個負脈沖，利用其上升沿

6、完成減計數(shù)。采用共陰極的LED顯示器，最后一個數(shù)碼管僅有一種狀態(tài)，即“0”，前兩個數(shù)碼管可顯示“0”“9”十種狀態(tài)，故該計分器的最高計分可達990分.1.2設(shè)計流程總體設(shè)計的框架圖 圖1-1計分器顯示邏輯圖第2章 實驗常用元器件介紹常用器件主要有電阻、電容、二極管、集成電路、光電器件、電源器件等，下面對這些器件進行必要的介紹：2.1 電阻導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻。 電阻的阻值標法通常有色環(huán)法，數(shù)字法和數(shù)碼法。2.1.2電阻的分類（1）按阻值特性固定電阻、可調(diào)電阻不能調(diào)節(jié)的,我們稱之為固定電阻,而可以調(diào)節(jié)的,我們稱之為可調(diào)電阻.常見的例如收音機音量調(diào)節(jié)的,主要應用于電壓分配的,我們稱

7、之為電位器。（2）按制造材料 碳膜電阻、金屬膜電阻、線繞電阻，捷比信電阻，薄膜電阻等.（3）按安裝方式插件電阻、貼片電阻（4）按功能分負載電阻，采樣電阻，分流電阻，保護電阻等 電阻的主要參數(shù) （1）標稱阻值：標稱在電阻器上的電阻值稱為標稱值.單位: , k，M。標稱值是根據(jù)國家制定的標準系列標注的,不是生產(chǎn)者任意標定的. 不是所有阻值的電阻器都存在. （2）允許誤差：電阻器的實際阻值對于標稱值的最大允許偏差范圍稱為允許誤差.誤差代碼:F 、 G 、 J、 K （常見的誤差范圍是：0.01%，0.05%，0.1%，0.5%，0.25%，1%，2%,5% 等）（3）額定功率：指在規(guī)定的環(huán)境溫度下,

8、假設(shè)周圍空氣不流通,在長期連續(xù)工作而不損壞或基本不改變電阻器性能的情況下,電阻器上允許的消耗功率.常見的有1/16W 、 1/8W 、 1/4W 、 1/2W 、 1W 、 2W 、 5W 、10W。2.2 電容電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量，叫做電容器的電容。電容從物理學上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(zhì)。電容的用途較廣，是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、隔直流等電路中。電容的符號是C。C=Q/U在國際單位制里，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(F)、納法

9、(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等，換算關(guān)系是：1法拉(F)= 1000毫法(mF)1000000微法(F)1微法(F)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)。常用的電容按照材料可分為紙介電容器、有機薄膜電容器、瓷介電容器、玻璃釉電容器、云母電容器、電解電容器等。電解電容器包括鋁電解電容器和鉭電解電容。其中瓷介電容器和鋁電解電容器應用最為普遍。按容值特性又可分為固定值電容和可變電容?？勺冸娙萜靼諝饪勺冸娙萜?、固體介質(zhì)可變電容器和微調(diào)電容器，但可變電容器應用較少。根據(jù)電容的封裝方式，還可分為直插式電容和貼片式電容。 2.3晶體二極管晶體二極管是由一個PN結(jié)、管殼、外引

10、線等構(gòu)成。普通晶體二極管圖形符號如圖2-6所示：圖2-1 二極管示意圖根據(jù)二極管的用途不同，二極管的類型有很多，下面給出常用二極管，如整流二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管、光電二極管和發(fā)光二極管。整流二極管：將交流電整流為直流電的二極管。檢波二級管：用于把疊加在高頻載波上的低頻信號檢出來的器件。開關(guān)二極管：在脈沖數(shù)字電路中，用于接通和關(guān)斷電路的二極管。特點是反向回復時間短，能滿足高頻和超高頻應用的需要。穩(wěn)壓二極管：利用PN結(jié)反向擊穿時的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點，達到穩(wěn)壓的目的。光電二極管：可把光照強弱轉(zhuǎn)變成電信號。其中PN結(jié)硅光敏二極管是最簡單、最具有代表性的光生伏特器件

11、。PIN型光敏二極管：為了提高PN結(jié)硅光敏二極管的時間響應，常采用在P區(qū)與N區(qū)之間生成I型層。APD型雪崩光敏二極管：由于PIN管提高了PN結(jié)光敏二極管的時間響應，但未能提高器件的光電靈敏度，為了提高光敏二級管的靈敏度，設(shè)計了雪崩光敏二極管。2.4集成電路集成電路是采用半導體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母“IC”表示。 這種器件打破了電路的傳統(tǒng)觀念，實現(xiàn)了材料、元器件、電路的三位一體。與分立元器件組成的電路相比，具有功能強、體積小、質(zhì)量小、耗電量小、可靠性高、成本低等等許多優(yōu)

12、點。集成電路的實物圖如圖2.8所示。 集成電路根據(jù)用途的不同可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。模擬集成電路主要有運算器、集成穩(wěn)壓電路、自動控制集成電路、信號處理集成電路等。數(shù)字集成電路主要有TTL、CMOS集成電路。本次課程設(shè)計主要用到的集成電路有CD40192、CD4098、CD4543、CW7806.第3章 顯示電路3.1顯示模塊3.1.1常用的顯示器發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD；陰極射線CRT顯示器等。由于LED數(shù)碼管顯示器具有價格低廉，配置靈活，連接方便等優(yōu)點，結(jié)合本例實際的需要我選用了兩位共陰極的LED顯示器作為顯示器件。 3.1.2 LED的工作原理L

13、ED數(shù)碼管由多個發(fā)光二極管顯示字段組成，分為共陰極和共陽極兩種類型，如圖3-2所示。共陰極LED的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，用來接電源的負極，當某字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應的字段被顯示。同樣，共陽極LED的發(fā)光二極管的陽極連接在 一起，用來接電源的正極，當某字段發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的字段被顯示16-17。常用的LED數(shù)碼管有a，b，c，d，e，f，g共7個字段，構(gòu)成字形 “8”，外加一個小數(shù)點DP共8個發(fā)光二極管。半導體數(shù)碼管不僅具有工作電壓低、體積小、壽命長、可靠性高等有點，而且響應時間短（一般不超過0.1us）,高度也不較高。它的缺

14、點是工作電流比較大，每一段的工作電流在10mA左右。3.1.3 LED的顯示方法的選擇LED顯示器的顯示方法有靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)顯示就顯示器的每一個字段都要獨占一條I/O線， 當CPU將要顯示的字段碼送到輸出口上，顯示器就可以顯示出所要的字符，如果CPU不去改寫它，它將一直保持下去。靜態(tài)顯示的優(yōu)點是顯示程序簡單，亮度高，時時性好，但也有缺點，主要是顯示位數(shù)較多時占用I/O較多，硬件復雜成本高。動態(tài)掃描顯示是單片機應用系統(tǒng)中最常用的顯示方法，這種方法線路簡單，成本低。所謂動態(tài)掃描顯示方法是把所有LED數(shù)碼管的8個段的各同段名端連接在一起，并把它們接到字段的輸出口上。為了防止各數(shù)碼管同時顯示相同

15、的數(shù)字，各個顯示器的公共端COM還接到另外一組控制信號，即把它們接到位輸出口上。這樣，對于一組LED數(shù)碼管需要由兩組信號來控制，一組是字段輸出 口輸出的字形碼，另一組是位輸出口輸出的控制信號，用來選擇第幾位數(shù)碼管工作，稱為位碼。在這兩組信號的控制下，可以一位一位的輪流點亮各個數(shù)碼管顯示各個數(shù)碼，及實現(xiàn)動態(tài)的掃描顯示。如果要顯示一組數(shù)字，即利用循環(huán)掃描的方法，各位顯示器依次從左到右輪流點亮一遍，通過時間再使之顯示一遍，如此不斷的重復。在輪流點亮一遍的過程中，每位顯示器點亮的時間是極為短暫的。由于LED具有余輝特性以及人眼視覺的惰性，盡管每位顯示器實際上是分時斷續(xù)的顯示，但只要適當選取掃描頻率，給

16、人的視覺印象就像是連續(xù)穩(wěn)定地顯示13-17。從結(jié)構(gòu)上來講，靜態(tài)顯示的方法電路結(jié)構(gòu)復雜，需要用到鎖存芯片作為輔助器件；動態(tài)掃描的方法電路結(jié)構(gòu)相對簡單。顯示方法的選擇應該根據(jù)實際需要來選取。3.1.4 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及原理LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程

17、是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖3.2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片每一筆劃都是對應一個字母表示 DP是小數(shù)點.LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。（1）靜態(tài)顯示驅(qū)動： 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的

18、每一個段碼都由一個單片機的I/O埠進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進位*器*進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O埠多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×840根I/O埠來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O埠才32個呢。故實際應用時必須增加*驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬體電路的復雜性。（2）動態(tài)顯示驅(qū)動：    數(shù)碼管動態(tài)顯示介面是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路

19、，位元選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O

20、埠，而且功耗更低。3.2驅(qū)動集成電路CD4543譯碼器CD4543芯片是BCD七段鎖存譯碼,驅(qū)動器，既可以驅(qū)動LED數(shù)碼管也可以用來驅(qū)動LCD顯示器。特點：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?？芍苯域?qū)動LED顯示器。下圖3-1為CD4543芯片引圖3-1 CD4543封裝及引腳圖腳圖，從它得封裝結(jié)構(gòu)上看，該芯片有十六個引腳，其中915腳為七段數(shù)碼管顯示編碼輸出端口；25腳為BCD碼輸入端口。當CD4543用于驅(qū)動LCD顯示器時，它的PHASE端作為外部脈沖的輸入端，當驅(qū)動共陽極（anode）的LED數(shù)碼管時PHASE端應接邏輯高電平，當驅(qū)動共陰極

21、(cathode)的LED數(shù)碼管時PHASE端應接邏輯低電平。以A B C D表示譯碼器的輸入的BCD代碼，以a、b、c、d、e、f、g表示輸出的7位二進制代碼，并規(guī)定用1表示數(shù)碼管中線段的亮點狀態(tài)，用0表示線段的熄滅狀態(tài)。則根據(jù)顯示字形的要求便得到真值表：表3-1 CD4543芯片真值表結(jié)合真值表和卡諾圖，采用“合并0然后求反”的化簡方法將ab化簡，得到： CD4543內(nèi)部還有一個鎖存控制端LE。當LE=1時，數(shù)據(jù)被送到輸出端；LE=0時數(shù)據(jù)被鎖存。一個消隱控制端BI。當BI=1時，顯示器消隱；BI=0時，正常顯示。一個共陰共陽極控制端DFI。當DFI=1時可接共陽極LED數(shù)碼管；DFI=0

22、時接共陰極數(shù)碼管。3.2.2顯示模塊其功能Vss:接地端。Vdd：電源正。BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0 時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。 LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。 A、B、C、D: BCD碼輸入端a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端。 第4章 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路4.1 CD4098的工作原理 CD4098是一片雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，每個觸發(fā)器均可單獨設(shè)置為上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)。當選擇上升沿觸發(fā)時，觸發(fā)脈沖由TR端輸入，TR端接正電源；選

23、擇下降沿觸發(fā)時，觸發(fā)脈沖由TR端輸入，TR端接地。Rt和Ct 是外接的定時阻容元件，決定輸出脈沖的寬度即暫態(tài)時間。用CD4098可以避免因機械開關(guān)的毛刺造成計數(shù)錯誤。 CD4098的邏輯圖及其引腳圖圖4-1 CD4098芯片的邏輯圖 圖4-2 CD4098的引腳圖4.1.2引出端功能符號Cext 外接電容端Q 單穩(wěn)脈沖輸出端Q 反相單穩(wěn)脈沖輸出端Rd 復位端Rext/Cext 外接電阻/電容端TR+ 正脈沖觸發(fā)輸入端TR- 負脈沖觸發(fā)輸入端 CD4098的功能體現(xiàn)表4-1 CD4098的功能表 4.2 CD4098在設(shè)計電路中的應用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是廣泛應用于脈沖整形、延時和定時的常用電路。單穩(wěn)態(tài)

24、觸發(fā)器只有一個穩(wěn)定的狀態(tài)。這個穩(wěn)定狀態(tài)要么是 0 ，要么是 1 。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作特點是： 在沒有受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器保持在穩(wěn)態(tài)； 在受到外界觸發(fā)脈沖作用的情況下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，進入 “ 暫穩(wěn)態(tài)”。假設(shè)穩(wěn)態(tài)為 0 ，則暫穩(wěn)態(tài)為 1 。在電路中，由連接雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4098的電路知：按S1時，Q1輸出一負脈沖，利用其上升沿完成加數(shù)器；按S2時，Q2輸出一個負脈沖，利用其上升沿完成減數(shù)器。 圖4-3 觸發(fā)源電路部分第5章 計數(shù)電路5.1 CD40192的工作原理40192-十進制同步加/減計數(shù)器（有預置端，雙時鐘）簡要說明：40192 為可預置BCD 可逆計數(shù)器，其

25、內(nèi)部主要由四位D 型觸發(fā)器組成，與一般計數(shù)器不同之處在于加計數(shù)器和減計數(shù)器分別由兩個時鐘輸入端。40192 具有復位CR、置數(shù)控制/LD、并行數(shù)據(jù)D0D3、加計數(shù)時鐘CPu、減計數(shù)時鐘CPD 等輸入，當CR 為高電平時，計數(shù)器置零。當/LD 為低電平時，進行預置數(shù)操作，D0D3 上的 數(shù)據(jù)置入計數(shù)器中，計數(shù)操作由兩個時鐘輸入控制。當CPD“1”時，在CPu 上跳變時計數(shù)器加1 計數(shù)；當CPu“1”時，在CPD 上跳變計數(shù)器減1 計數(shù)。除四個Q 輸出外，40192 還有一個進位輸出/CO 和一個借位輸出/BO，/CO 和/BO 一般為高電平，只有在加計數(shù)模式，當計數(shù)器達到最大狀態(tài)時，/CO 輸出

26、一個寬度為半個時鐘周期的負脈沖，在減計數(shù)模式，當計數(shù)器全為零時，/BO 輸出一個寬度為半個時鐘周期的負脈沖。引出端符號：CR 清除端CPD 減計數(shù)時鐘輸入端CPu 加計數(shù)時鐘輸入端D0D3 并行數(shù)據(jù)輸入端Q0Q3 計數(shù)器輸出端/BO 借位輸出端/CO 進位輸出端VDD 正電源Vss 地推薦工作條件：電源電壓范圍3V15V輸入電壓范圍0VVDD工作溫度范圍M類55125E 類.4085極限值：電源電壓.0.5V18V輸入電壓0.5VVDD+0.5V輸入電流.±10mA儲存穩(wěn)定65150CC40192(74LS192)是同步十進制可逆計數(shù)器，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能，其引腳

27、排列如圖4-1所示。圖5-1 CC40192的引腳圖表5-1 CD40192的邏輯功能表輸 入輸 出CLRCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××××000000××dcbadcba011××××加 計 數(shù)011××××減 計 數(shù)圖5-2 CD40192邏輯功能圖5-3 CD40192工作狀態(tài)時波形圖5.2計數(shù)電路的設(shè)計5.2.1加計數(shù)CD40192作加計數(shù)器時，CPD接高電平，時鐘脈沖由CPU端輸入，計數(shù)器在

28、上升沿的作用下作增量計數(shù)。預置數(shù)時，只要在預置數(shù)控制端PE和Cr端加一低電平或負脈沖，即可將接在D1D4上的預置數(shù)傳送到各計數(shù)單元的輸出端Q1Q4,輸送給譯碼驅(qū)動集成電路CD4543的輸入端ABCD。然后,當PE端恢復成高電平時，計數(shù)器即可在預置數(shù)基礎(chǔ)上作加1。清零時，只要在Cr端加一高電平或正脈沖，各輸出端Q1Q4就全部為“0”電平。當加計數(shù)達到最大值（1001）且加計數(shù)時鐘輸入低電平時，“進位輸出端”QCO輸出一個負脈沖；按S1時，Q1輸入一個負脈沖，利用其上升沿完成加計數(shù)。5.2.2減計數(shù)CD40192作減計數(shù)器時，CPU端為高電平，時鐘由CPD端輸入，在上升沿的作用下作減量計數(shù)。預置數(shù)

29、時，只要在預置數(shù)控制端PE和Cr端加一低電平或負脈沖，即可將接在D1D4上的預置數(shù)傳送到各計數(shù)單元的輸出端Q1Q4，輸送給譯碼驅(qū)動集成電路CD4543的輸入端ABCD。然后,當PE端恢復成高電平時，計數(shù)器即可在預置數(shù)基礎(chǔ)上作減1計數(shù)。清零時，只要在Cr端加一高電平或正脈沖，各輸出端Q1Q4就全部為“0”電平。當減計數(shù)達到零（0000）且減計數(shù)時鐘輸入低電平時，“借位輸出端”QBO輸出一個負脈沖。按S2時，Q2輸入一個負脈沖，利用其上升沿完成加計數(shù) 圖5-4 計數(shù)部分電路第6章 直流穩(wěn)壓電源6.1 設(shè)計思路直流穩(wěn)壓源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。穩(wěn)壓電源的設(shè)計是根據(jù)穩(wěn)壓電源

30、的輸出電壓、輸出電流、輸出紋波電壓等性能指標，正確定出變壓器、集成穩(wěn)壓器、整流二極管和濾波電路中所用器件的性能參數(shù)，然后合理的選擇這些參數(shù)。首先根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓、最大輸出電流確定穩(wěn)壓器的型號及電路形式，然后再根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓確定電源變壓器的副邊電壓的有效值，根據(jù)穩(wěn)壓電源最大輸出電流確定流過電源變壓器副邊的電流和電源變壓器副邊的功率；之后根據(jù)，從表6中查出變壓器的效率，從而確定電源變壓器原邊的功率。這樣就可以依據(jù)所確定的參數(shù)，選擇電源變壓器。表6-1副邊功率/W<101030308080200效率0.60.70.80.85 最后在確定整流二極管的正向平均電流，最大反向電壓和濾波電

31、容的電容值及耐壓值，根據(jù)所確定的參數(shù)選擇整流二極管和濾波電容.6.2電路設(shè)計主要指標要求輸出電壓=6V輸出電流=0.8A紋波電壓有效值5mv穩(wěn)壓系數(shù)0.003.電壓調(diào)整率3%電流調(diào)整率1%電源變壓器 電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓變換為整流電路所需要的交流電壓。變壓器副邊與原邊的功率比稱為效率。=式中：為變壓器的效率，為電源變壓器副邊的功率，為電源變壓器原邊的功率。因此，算出電源變壓器的副邊功率后即可算出電源變壓器原邊的功率。整流和濾波電路整流電路的作用是將交流電壓變換成脈動的直流電壓。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓

32、，這里采用的是4個二極管組成的橋式整流電路，與交流電壓的有效值的關(guān)系為（1.1-1.2），在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為流過每只二極管的平均電流為0.45式中：R為整流濾波電路的負載電阻，它為電容C提供放電回路。放電時間常數(shù)應滿足(3-5)其中：20是50交流電壓的周期。穩(wěn)壓電路由于輸入電壓發(fā)生波動，負載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓也會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當外界因素發(fā)生變化時，能使輸出直流電壓不受影響而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成，采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)

33、簡單等特點。常見的有系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器，CW79XX系列三端固定式負電壓輸出集成穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器使用時，要求輸入電壓與輸出電壓的電壓差-2V。穩(wěn)壓器實物靜態(tài)電流=8當=5-18V時，的最大值=35V，當=18-24V時，的最大值=40V。設(shè)計過程（）選擇集成穩(wěn)壓器根據(jù)設(shè)計要求選擇，其電路如圖6-1所示圖6-1 CW7806穩(wěn)壓工作圖圖中用于抵消輸入線較長時的電感效應，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，其容量較小，一般小于。電容用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，可以取小于的電容，也可以取幾微法甚至幾十微法的電容，以便輸出較大的脈沖電流。但是若容量較大，一旦輸入端斷開，將從穩(wěn)壓器輸出端向穩(wěn)壓器放電

34、，易使穩(wěn)壓器損壞。因此，可在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，起保護作用。（2）選擇變壓器由于得輸入電壓與輸出電壓差的最小值=2，輸入電壓與輸出電壓差最大值= V 。因此，的輸入范圍為即故有= 取= 變壓器的副邊取=1A。因此，變壓器副邊的輸出功率為 ，查表5-1，由于變壓器的效率為 所以變壓器原邊輸出功率為= 。因此，選用功率為w的變壓器。（3）選擇整流二極管和濾波電容 由于=10.28V,而的反向擊穿電壓1000V，額定工作電流=1A>，故整流二極管選用。 根據(jù)=6V，=8V，=5,0.003.根據(jù)=2.2V式中：20mS是50Hz交流電壓的周期。所以濾波電容為C=3.6 由

35、于電容的耐壓值要大于11.3v，故濾波電容取容量為4.7，耐壓為15v的電解電容。最后的設(shè)計電路如圖6-2所示圖6-2 總體穩(wěn)壓電路原理圖安裝與調(diào)試（1）電路的安裝用萬用表測量整流二極管的正反向電阻。正確判斷二極管的極性后，先在變壓器的副邊接上額定電流為1A的保險絲，然后安裝整流濾波電路，正確接通電路后，測出滿足設(shè)定指標后進行各項指標的測試（2）穩(wěn)壓電源的性能指標及測試方法 測試電路圖6-3 測試電路圖1） 輸出電壓與最大輸出電流的測試一般情況下穩(wěn)壓器正常工作時，其輸出電流要小于最大輸出電流 取=0.5A算出=12=3w故取阻值為12定功率為3W的電位器。測試時，先調(diào)節(jié)為最大值12，測量輸出電壓然后慢慢減小 直到 的值下降5%,此時流過的電流就是最大輸出電流2） 紋波電壓的測試測試疊加在輸出電壓上的交流電壓分量，用示波器觀測其峰值3） 穩(wěn)定系數(shù)的測試在負載電流環(huán)境溫度不變的情況下，輸出電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化 即 4） 電壓調(diào)整率的測試輸入電壓相對變化為%時的輸出電壓相對變化量5） 電流調(diào)整率的測試電流調(diào)整率為輸出電流從0變到最大值時所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值6）測試結(jié)果輸出電流=0.7A紋波電壓有效值=5.1mv穩(wěn)壓系數(shù)=0.0039.電壓調(diào)整率=2.