項目十一數(shù)字鐘組裝與調(diào)試

1、項目項目11 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試數(shù)字鐘組裝與調(diào)試主講主講 王啟洋王啟洋 項目樣機項目樣機項目目標項目目標知識目標知識目標1. 掌握計數(shù)器分類、構(gòu)成原理；掌握計數(shù)器分類、構(gòu)成原理；2. 了解寄存器分類、輸入了解寄存器分類、輸入/輸出工作方式。輸出工作方式。技能目標技能目標1. 認識集成計數(shù)器、寄存器的引腳圖及功能；認識集成計數(shù)器、寄存器的引腳圖及功能；2. 能連接計數(shù)、譯碼和顯示電路；能連接計數(shù)、譯碼和顯示電路；3. 能制作有秒、分和小時計數(shù)、走時精確的數(shù)能制作有秒、分和小時計數(shù)、走時精確的數(shù)字鐘。字鐘。項目介紹項目介紹 數(shù)字鐘能進行精確的秒、分、小時計數(shù)、譯碼和數(shù)字鐘能進行精確的秒、分、小時計數(shù)

2、、譯碼和顯示。顯示。 數(shù)字鐘中含有多諧振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯數(shù)字鐘中含有多諧振蕩器、分頻器、計數(shù)器、譯碼器、顯示器等組合電路和時序電路，使用了碼器、顯示器等組合電路和時序電路，使用了CMOS集成電路集成電路CD4518雙十進制計數(shù)器、雙十進制計數(shù)器、CD4511顯示譯碼器、顯示譯碼器、CD4060 模模214計數(shù)器和計數(shù)器和CD4013雙雙D觸發(fā)器等。觸發(fā)器等。 數(shù)字鐘可用于家庭、學校、企事業(yè)單位等場合。數(shù)字鐘可用于家庭、學校、企事業(yè)單位等場合。任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 知識鏈接知識鏈接1 1 認識時序邏輯電路認識時序邏輯電路 做一做做一做 EWBEWB軟件仿真時序邏輯電路軟件

3、仿真時序邏輯電路任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器認一認認一認 時序邏輯電路時序邏輯電路 1. 1. 時序邏輯電路特點時序邏輯電路特點（1）任意時刻輸出信號不僅取決于該時刻輸入信號，）任意時刻輸出信號不僅取決于該時刻輸入信號，而且還取決于電路原來狀態(tài)。而且還取決于電路原來狀態(tài)。（2）由組合邏輯電路和觸發(fā)器構(gòu)成，而觸發(fā)器是必不）由組合邏輯電路和觸發(fā)器構(gòu)成，而觸發(fā)器是必不可缺少的?？扇鄙俚?。2.2.時序邏輯電路分類時序邏輯電路分類同步時序邏輯電路同步時序邏輯電路CP端接在一起端接在一起異步邏輯時序電路異步邏輯時序電路CP端未接在一起、或無端未接在一起、或無CP任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器

4、做一做 判斷同步和異步時序電路任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 知識鏈接知識鏈接2 2 認識二進制計數(shù)器認識二進制計數(shù)器 計數(shù)器計數(shù)器 累積并寄存輸入脈沖（累積并寄存輸入脈沖（CPCP）個數(shù)的時序邏輯部件）個數(shù)的時序邏輯部件 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器一、異步二進制計數(shù)器一、異步二進制計數(shù)器1 1、EWBEWB軟件仿真軟件仿真3 3位異步二進制加法計數(shù)器位異步二進制加法計數(shù)器 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 2 2、電路構(gòu)成、電路構(gòu)成 JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T觸發(fā)器，前級Q端接后級CP端 3 3、時序圖、時序圖 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 4 4、狀態(tài)表、狀態(tài)表 任務任

5、務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器異步二進制計數(shù)器構(gòu)成方法異步二進制計數(shù)器構(gòu)成方法1、由、由T觸發(fā)器構(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；2、CP端接法端接法 Q減法：CP后沿：后沿：前級前級 端接后級端接后級CP端端CP前沿：前沿：前級前級Q端接后級端接后級CP端端Q加法：CP后沿：后沿：前級前級Q端接后級端接后級CP端端CP前沿：前沿：前級前級 端接后級端接后級CP端端任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 二、同步二進制計數(shù)器 1 1、EWBEWB仿真同步二進制計數(shù)器仿真同步二進制計數(shù)器 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器2 2、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，觸發(fā)器，CP端接在一起端接

6、在一起任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器3 3、時序圖、時序圖任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 4 4、狀態(tài)表、狀態(tài)表任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器同步二進制計數(shù)器構(gòu)成方法同步二進制計數(shù)器構(gòu)成方法1、由、由T觸發(fā)器構(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；T端接法：端接法： 減法：加法：2、CP端接法：所有端接法：所有CP接在一起接在一起0111QQQQTiii 0111QQQQTiii 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 認一認 集成同步二進制加法計數(shù)器 74LS161四位二進制加法計數(shù)器 74LS160十進制加法計數(shù)器引腳圖引腳圖任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器輸入端輸入端清零端（清零端（0有效

7、）有效）置數(shù)端（置數(shù)端（0有效）有效）ET、EP 控制端控制端D、C、B、A 數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端CP 計數(shù)脈沖（前沿）計數(shù)脈沖（前沿）輸出端輸出端Q3、Q2、Q1、Q0 輸出端輸出端CO 進位輸出端進位輸出端任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器做一做 判斷計數(shù)器判斷同步、異步；加法、減法；判斷同步、異步；加法、減法；任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器知識鏈接3 認識十進制計數(shù)器一、異步十進制計數(shù)器1、EWB仿真異步十進制加法計數(shù)器仿真異步十進制加法計數(shù)器 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器2、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)J0=K0=1；J1= K1=1；J2=

8、Q1 K2=1；J3=Q2Q1 K3=13、時序圖、時序圖 3Q任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器 4、狀態(tài)表、狀態(tài)表CP（ ）Q3Q2Q1Q0十進制1000112001023001134010045010156011067011178100089100191000000任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器認一認 集成二五十異步計數(shù)器74LS2901、集成計數(shù)器、集成計數(shù)器74LS290引腳圖引腳圖任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器輸入端輸入端 清清0端（端（1有效）有效）置置9端（端（1有效）有效）CP 0、CP1 計數(shù)脈沖（后沿）計數(shù)脈沖（后沿）輸出端輸出端Q3、Q2、Q1、Q0 輸出

9、端輸出端R0（1）、）、R0（2）S9（1）、）、S9（2）2、引腳名稱、引腳名稱任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器復位輸入復位輸入置位輸入置位輸入計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖輸輸 出出R0（1）R0（2）S9（1）S9（2）CPQ3Q2Q1Q01100000110000011100100計數(shù)計數(shù)0000000任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器（1 1）1 1位二進制計數(shù)器位二進制計數(shù)器 計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖=CP0 Q0輸出輸出（2 2）異步五進制加法計數(shù)器）異步五進制加法計數(shù)器 計數(shù)脈沖計數(shù)脈沖=CP1 Q3Q2Q1輸出輸出（3 3）異步十進制加法計數(shù)器）異步十進制加法計數(shù)器 Q0=CP1、計數(shù)脈沖、

10、計數(shù)脈沖=CP0 Q3Q2Q1Q0輸出輸出 任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器二、同步十進制加法計數(shù)器74LS160 1 1、EWBEWB仿真十進制加法計數(shù)器仿真十進制加法計數(shù)器74LS16074LS160任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器2 2、引腳名稱、引腳名稱與與74LS16174LS161相同。狀態(tài)表與異步十進制計數(shù)器相同。相同。狀態(tài)表與異步十進制計數(shù)器相同。 3 3、時序圖、時序圖任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器認一認 CMOS雙十進制計數(shù)器CD45181、引腳圖、引腳圖任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器輸入端輸入端 清清0端（端（1有效）有效）計數(shù)脈沖（前沿）計數(shù)脈沖（前

11、沿） 使能端（使能端（1有效）有效）/ 計數(shù)脈沖（后沿）計數(shù)脈沖（后沿）輸出端輸出端1Q3、1Q2、1Q1、1Q0 輸出端輸出端1Rd、2Rd1CP、2CP2、引腳名稱、引腳名稱 2Q3、2Q2、2Q1、2Q0 輸出端輸出端任務任務1 1 認識計數(shù)器認識計數(shù)器做一做 根據(jù)時序圖判斷計數(shù)器 任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試實訓操作實訓操作1 1 星期計數(shù)、譯碼和顯示星期計數(shù)、譯碼和顯示1、實訓器件、實訓器件 74LS160、74LS00、74LS32、74LS48、數(shù)碼管、數(shù)碼管2、星期計數(shù)、譯碼和顯示電路、星期計數(shù)、譯碼和顯示電路 計數(shù)循環(huán)：計數(shù)循環(huán)： 00000101

12、0011100101110 000 顯顯 示：示： 日日 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 日日任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試3、原理圖識讀、原理圖識讀 任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試4、電路連接、電路連接 任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試 5、星期計數(shù)、譯碼和顯示測試、星期計數(shù)、譯碼和顯示測試 電路連接好后，將電路連接好后，將74LS160的的CP端接至數(shù)字電路端接至數(shù)字電路實驗箱的實驗箱的1Hz連續(xù)脈沖。連續(xù)脈沖。 測試時：每秒測試時：每秒1個個CP脈沖脈沖 正常工作時：每天正常工作時：每天1個個CP

13、脈沖脈沖任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試實訓操作2 秒計數(shù)、譯碼和顯示1、實訓器件、實訓器件 CD4518、CD4511、CD4081、數(shù)碼管、數(shù)碼管2、秒計數(shù)、譯碼和顯示電路、秒計數(shù)、譯碼和顯示電路 計數(shù)循環(huán)：計數(shù)循環(huán)： 0000 00000000 00010000 0010. . . 0101 10000101 1001 0000 000 顯顯 示：示： 00 0102035859 00任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試3、原理圖識讀、原理圖識讀 （1）六十進制計數(shù)器）六十進制計數(shù)器譯碼邏輯：譯碼邏輯：RD2=2Q22Q1計數(shù)到計數(shù)到0110

14、0000時：時：RD2=2Q22Q1=11=1高位計數(shù)器清高位計數(shù)器清0，返回，返回00（2）級聯(lián)連接）級聯(lián)連接低位低位1Q3接高位接高位EN2（ ）低位低位CP前沿、高位前沿、高位CP后沿后沿（3）譯碼器連接）譯碼器連接如圖所示如圖所示2CP任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試4、電路連接、電路連接按原理圖連接電路。按原理圖連接電路。輸入端不能懸空，按要求接至電源或接地端。輸入端不能懸空，按要求接至電源或接地端。 任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試5、秒計數(shù)、譯碼和顯示測試、秒計數(shù)、譯碼和顯示測試電路連接好后，將電路連接好后，將CD4518的的CP1

15、端接至數(shù)字電路端接至數(shù)字電路實驗箱的實驗箱的1Hz連續(xù)脈沖。連續(xù)脈沖。 按照按照60進制進行計數(shù)循環(huán)。進制進行計數(shù)循環(huán)。想一想：如果構(gòu)成想一想：如果構(gòu)成24進制計數(shù)器，將如何連接？進制計數(shù)器，將如何連接？任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試N N進制計數(shù)器構(gòu)成方法（進制計數(shù)器構(gòu)成方法（74LS160/161/162/16374LS160/161/162/163）1、清、清0法法（1）譯碼邏輯：）譯碼邏輯：譯碼數(shù)譯碼數(shù)=進制數(shù)進制數(shù) （2）級間連接：）級間連接：前級前級CO 非門非門 后級后級CP2、置數(shù)法、置數(shù)法（1）譯碼邏輯：）譯碼邏輯： 譯碼數(shù)譯碼數(shù)=進制數(shù)進制數(shù)-1

16、DCBA根據(jù)要求設(shè)定根據(jù)要求設(shè)定（2）級間連接：）級間連接：前級前級CO ET/EP，CP并接并接N N進制計數(shù)器構(gòu)成方法（進制計數(shù)器構(gòu)成方法（CD4518CD4518）（1）譯碼邏輯：）譯碼邏輯：譯碼數(shù)譯碼數(shù)=進制數(shù)進制數(shù) （2）級間連接：）級間連接：前級前級CO 后級后級EN任務任務2 N2 N進制計數(shù)器功能測試進制計數(shù)器功能測試 做一做 計數(shù)器判斷 1. 三個電路分別采用什么方法構(gòu)成三個電路分別采用什么方法構(gòu)成N進制計數(shù)器；進制計數(shù)器； 2. 三個電路都是幾進制計數(shù)器，叫出其名稱。三個電路都是幾進制計數(shù)器，叫出其名稱。任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試電路識讀 數(shù)字鐘原理圖1、數(shù)字鐘框圖、數(shù)字鐘框

17、圖任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試2、 數(shù)數(shù)字字鐘鐘原原理理圖圖任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試3、工作過程、工作過程（1 1）標準秒脈沖發(fā)生器）標準秒脈沖發(fā)生器電路原理圖電路原理圖任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試各部作用各部作用石英晶體多諧振蕩器（石英晶體多諧振蕩器（R1、R2、C1、C2、Y、與非門）：、與非門）：產(chǎn)生頻率為產(chǎn)生頻率為32768Hz32768Hz矩形波矩形波14位二進制（模位二進制（模214）計數(shù)器）計數(shù)器CD4060：作作214分頻器，將分頻器，將32768Hz32768Hz頻率分頻成頻率分頻成2Hz2Hz，即，即32768Hz/232768Hz/21414=2Hz=2Hz雙雙D觸發(fā)器觸發(fā)器CD

18、4013：作作2分頻器，將分頻器，將2Hz頻率分頻成頻率分頻成1Hz秒脈沖秒脈沖 任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試 （2 2）秒、分計數(shù)、譯碼和顯示）秒、分計數(shù)、譯碼和顯示秒和分電路原理圖秒和分電路原理圖各部作用同前各部作用同前任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試 （3 3）小時計數(shù)、譯碼和顯示）小時計數(shù)、譯碼和顯示小時電路原理圖小時電路原理圖各部作用同前各部作用同前任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試實訓操作1 元器件選擇與識別1、集成電路識別、集成電路識別 RD 清清0端（端（1有效）有效） 石英晶體多諧振蕩器輸出端石英晶體多諧振蕩器輸出端Qi輸出端輸出端其他集成電路見前面其他集成電路見前面任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試2、數(shù)

19、碼管識別與測試、數(shù)碼管識別與測試測試方法同前測試方法同前 3、阻容元件識別與測試、阻容元件識別與測試測試方法同前測試方法同前 4、穩(wěn)壓二極管識別與檢測、穩(wěn)壓二極管識別與檢測測試方法同前測試方法同前5、石英晶體、石英晶體不需測試不需測試6、單刀雙擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)使用萬用表測試使用萬用表測試任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試 任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試序號元器件名稱規(guī)格數(shù)量代 號備注1電阻器電阻器2k1R1紅黑黑棕棕紅黑黑棕棕2電阻器電阻器10M1R2棕黑黑綠棕棕黑黑綠棕3電阻器電阻器100k3R3R5棕黑黑橙棕棕黑黑橙棕4電容器電容器33pF2C1、C25

20、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管3.3V6V1V66石英晶體石英晶體f0=32768Hz1Y7集成電路集成電路CD40601IC18集成電路集成電路CD40131IC2元器件清單 任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試9集成電路集成電路CD45183IC3IC510集成電路集成電路CD45116IC6IC1111集成電路集成電路CD40811IC1212數(shù)碼管數(shù)碼管BS201613開關(guān)開關(guān)3S1S3單刀雙擲單刀雙擲14集成電路插座集成電路插座14腳腳215集成電路插座集成電路插座16腳腳1016印刷電路板印刷電路板1任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試實訓操作2 數(shù)字鐘組裝1、焊接前準備工作、焊接前準備工作（1）清點組件；）清點組

21、件；（2）識別）識別CD4060、CD4013、CD4518、CD4511、CD4081引腳和數(shù)碼管引腳；引腳和數(shù)碼管引腳； （3）使用萬用表檢測阻容元器件和穩(wěn)壓二極管。）使用萬用表檢測阻容元器件和穩(wěn)壓二極管。認識石英晶體。認識石英晶體。（4）找各元器件焊接位置、元器件引腳整形。）找各元器件焊接位置、元器件引腳整形。任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試2、按工藝組裝、按工藝組裝 任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試實訓操作3 數(shù)字鐘調(diào)試1、通電前檢查、通電前檢查測試集成電路、檢查元器件焊接是否正確測試集成電路、檢查元器件焊接是否正確 2、調(diào)試電路、調(diào)試電路（1）標準秒脈沖發(fā)生器 調(diào)穩(wěn)壓電源：調(diào)整到+5V 連接電源：關(guān)

22、閉電源，+5V接數(shù)字鐘電源 測1Hz脈沖：開啟電源，示波器測CD4013的1腳 故障檢查：無1Hz脈沖，檢查外圍元件 高頻波形觀察：示波器逐點觀察CD4060的Q端波形任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試 （2 2）秒計數(shù)、譯碼和顯示）秒計數(shù)、譯碼和顯示 秒計數(shù)：秒計數(shù)：開關(guān)打到計數(shù)狀態(tài)。觀察計數(shù)開關(guān)打到計數(shù)狀態(tài)。觀察計數(shù)0059 故障檢查：故障檢查：不正常，檢查集成電路電源電壓不正常，檢查集成電路電源電壓 示波器檢查示波器檢查CP端是否有秒脈沖端是否有秒脈沖 （3 3）分計數(shù)、譯碼和顯示）分計數(shù)、譯碼和顯示 分計數(shù)：分計數(shù)：分計數(shù)檢查與秒相同分計數(shù)檢查與秒相同 （4 4）小時計數(shù)、譯碼和顯示）小時計數(shù)、

23、譯碼和顯示 小時計數(shù)：小時計數(shù)：與分相同與分相同任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試 （5 5）校時）校時 校時（開關(guān)按下）：校時（開關(guān)按下）：校準到當?shù)貢r間校準到當?shù)貢r間 校時順序：校時順序：校時、校分、校秒校時、校分、校秒任務3 數(shù)字鐘組裝與調(diào)試做一做做一做 畫畫N N進制計數(shù)器原理圖進制計數(shù)器原理圖1、試用、試用74LS160分別采用置零法和置數(shù)法構(gòu)成七進分別采用置零法和置數(shù)法構(gòu)成七進制計數(shù)器，畫出原理圖。制計數(shù)器，畫出原理圖。2、試用、試用CD4518采用置零法設(shè)計十二進制計數(shù)器，采用置零法設(shè)計十二進制計數(shù)器，畫出原理圖。畫出原理圖。 知識拓展 寄存器知識拓展 寄存器認一認 寄存器應用EWB仿真移

24、位寄存器 知識拓展 寄存器學一學 寄存器及分類知識拓展 寄存器 學一學 數(shù)碼寄存器 1、EWB仿真數(shù)碼寄存器仿真數(shù)碼寄存器 知識拓展 寄存器2、4位集成寄存器位集成寄存器74LS175的邏輯圖的邏輯圖 知識拓展 寄存器3、74LS175的引腳圖的引腳圖 輸入端輸入端 清清0端（端（0有效）有效）CP脈沖（前沿）脈沖（前沿）輸出端輸出端Q3Q2Q1Q0 原碼輸出端原碼輸出端CP 反碼輸出端反碼輸出端D3D2D1D0 數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端0123QQQQDR知識拓展 寄存器 學一學 移位寄存器 移位寄存器：移位寄存器：移位寄存器內(nèi)存儲的二進制數(shù)在移移位寄存器內(nèi)存儲的二進制數(shù)在移位脈沖的作用下，依次

25、左移或右移。位脈沖的作用下，依次左移或右移。 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)知識拓展 寄存器2、工作方式、工作方式串入串入串出串出 串入串入并出并出 并入并入 串出串出 并入并入并出并出知識拓展 寄存器3、4位移位寄存器工作狀態(tài)表位移位寄存器工作狀態(tài)表 CP DIQ3Q2Q1Q0000000110001200010310101411011500110601100701000800000知識拓展 寄存器4、移位寄存器工作波形、移位寄存器工作波形 知識拓展 寄存器1、引腳圖、引腳圖認一認認一認 集成移位寄存器集成移位寄存器74LS19474LS194知識拓展 寄存器2、74LS194的引腳圖的引腳圖 輸入端輸入端 清清0端（端（0有效）有效）CP脈沖（前沿）脈沖（前沿）輸出端輸出端Q3Q2Q1Q