電子技能訓(xùn)練教程 課件 ch05 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試

電子技能訓(xùn)練教程高等院校公共課系列精品教材數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試第五章智力競(jìng)賽搶笞器的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試01智力競(jìng)賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路1、計(jì)分部分。每組數(shù)字邏輯控制電路均由8421碼撥碼開關(guān)KS-I完成分?jǐn)?shù)的加減，每組數(shù)字邏輯控制電路都有三位，即個(gè)位、十位、百位，每位都可以單獨(dú)進(jìn)行加減。2、判組電路。判組電路的判組功能由三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器CD4043實(shí)現(xiàn)，當(dāng)S1按下時(shí)，Q1為1，這時(shí)雙4輸入端或非門74LS25為低電平，封鎖了其他組的輸入。Q1為1，發(fā)光二極管VD1點(diǎn)亮，同時(shí)驅(qū)動(dòng)音響電路鳴叫，實(shí)現(xiàn)聲、光的指示。判組電路的輸入端采用了阻容方法，以防止開關(guān)抖動(dòng)。智力競(jìng)賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路3、定時(shí)電路當(dāng)進(jìn)行搶答或必答時(shí)，主持人按動(dòng)單次脈沖啟動(dòng)開關(guān)，使定時(shí)數(shù)據(jù)置入計(jì)數(shù)器，同時(shí)使JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)數(shù)定時(shí)，定時(shí)開始，定時(shí)指示燈亮。當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，即減法計(jì)數(shù)器為00時(shí)，隊(duì)為1，定時(shí)結(jié)束，此時(shí)驅(qū)動(dòng)音響電路鳴叫，并熄滅定時(shí)指示燈。CL002用于定時(shí)顯示，定時(shí)的時(shí)標(biāo)脈沖為秒脈沖。智力競(jìng)賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路4、音響電路在音響電路中，兩種不同的音響頻率，當(dāng)某組搶答時(shí)，應(yīng)為多音，其時(shí)序應(yīng)為間斷音頻輸出；當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，應(yīng)為單音，其時(shí)序應(yīng)為單音頻輸出。音頻時(shí)序波形圖如圖5.1所示。主要元器件清單智力競(jìng)賽搶答器主要元器件清單如表5.1所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)按照智力競(jìng)賽搶答器主要元器件清單清點(diǎn)元器件。(2)插接并焊接電路。值得注意的是，套件中有管座的，一定不要將集成塊直接焊接到板子上面，而應(yīng)把管座焊接到板子上面，然后將集成塊插在管座上面。(3)焊接好電路后，要檢查各元器件極性有沒有焊錯(cuò)，尤其是集成塊缺口方向不能裝反。直流穩(wěn)壓電源交通信號(hào)燈控制電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試

02電路原理為了確保十字路口的車輛順利、暢通地通過，往往會(huì)采用自動(dòng)控制的交通信號(hào)燈來進(jìn)行指揮。其中，紅燈(R)亮表示禁止通行；黃燈(Y)亮表示停車；綠燈(G)亮表示允許通行。交通信號(hào)燈控制電路的系統(tǒng)框圖如圖5.3所示。電路原理交通信號(hào)燈控制電路的功能如下。順序工作功能。設(shè)南北方向的紅燈、黃燈、綠燈分別為NSR、NSY、NSG,東西方向的紅燈、黃燈、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。交通信號(hào)燈順序工作流程圖如圖5.4所示。電路原理(2)兩個(gè)方向的工作功能。東西方向亮紅燈的時(shí)間應(yīng)等于南北方向亮黃燈、綠燈時(shí)間之和，南北方向亮紅燈的時(shí)間應(yīng)等千東西方向亮黃燈、綠燈時(shí)間之和。交通信號(hào)燈時(shí)序工作流程圖如圖5.5所示。(3)十字路口數(shù)字顯示電路的功能。當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置數(shù)字顯示計(jì)數(shù)器為某值，然后其以每秒減1的計(jì)數(shù)方式工作，直至減為0;十字路口紅燈、綠燈的亮滅交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。(4)手動(dòng)調(diào)整功能。交通信號(hào)燈可以手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)控制，夜間為黃燈閃耀。(5)改進(jìn)或擴(kuò)展功能。電路原理交通信號(hào)燈控制電路的簡要說明如下。1、單次手動(dòng)及秒脈沖電路置開關(guān)于手動(dòng)位置，輸入單次脈沖，可使交通信號(hào)燈在某一位置上；開關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，交通信號(hào)燈按自動(dòng)循環(huán)工作方式運(yùn)行。在夜間時(shí)，將夜間開關(guān)接通，黃燈閃耀。2、控制器控制器是用中規(guī)模74LS164組成的扭環(huán)形二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，譯碼后輸出十字路口南北、東西兩個(gè)方向的控制信號(hào)。其中，黃燈信號(hào)必須閃耀，在夜間時(shí)使黃燈閃耀，而綠燈、紅燈滅。電路原理3、共陰極LED數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)如下。①不要用手觸摸共陰極LED數(shù)碼管表面，不要用手撥弄其引腳。②焊接溫度為260°C,焊接時(shí)間為5s。③表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕去保護(hù)膜。當(dāng)南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計(jì)數(shù)器方式工作，從數(shù)字24開始遞減，當(dāng)減到0時(shí)，南北方向綠燈滅、紅燈亮，而東西方向紅燈滅、綠燈亮東西方向紅燈滅信號(hào)(EWR為0)使與門關(guān)斷，減法計(jì)數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮使東西方向減法計(jì)數(shù)器開始工作。在減法計(jì)數(shù)開始之前，黃燈亮信號(hào)使減法計(jì)數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，黃燈滅而紅燈亮?xí)r開始減法計(jì)數(shù)。電路原理4.汽車模擬控制電路用八位移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)，當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，綠燈亮信號(hào)使該方向的移位通路打開；而當(dāng)黃燈、紅燈亮?xí)r，使該方向的移位停止。圖5.7為南北方向汽車模擬控制電路。電路原理交通信號(hào)燈控制電路的參考電路如圖5.8所示。主要元器件清單

交通信號(hào)燈控制電路的主要元器件清單如表5.3所示。電路焊接、安裝與調(diào)試在完成了電路的焊接，進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)，若共陰極LED數(shù)碼管不能正常顯示數(shù)字，則先檢查共陰極LED數(shù)碼管是否出現(xiàn)了引腳焊接錯(cuò)誤，再檢查電路各個(gè)芯片引腳是否接錯(cuò)，最后檢查共陰極LED數(shù)碼管是否正常。1.顯示電路不穩(wěn)定問題電路焊接、安裝與調(diào)試若在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)字并不能夠按要求每隔1s變化一次，則說明電阻值、電容值設(shè)置不合理。通過調(diào)試，應(yīng)能夠使電阻值、電容值達(dá)到要求，共陰極LED數(shù)碼管能夠正常顯示數(shù)字。2.控制電路數(shù)字電子鐘電路的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試03電路原理數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時(shí)、周的計(jì)時(shí)裝置，與傳統(tǒng)的機(jī)械鐘相比，它具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀、不需要機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字電子鐘框圖如圖5.9所示。電路原理

數(shù)字電子鐘電路的簡要說明如下。1.秒脈沖電路秒脈沖電路是數(shù)字電子鐘的核心，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量，通常1Hz的秒脈沖由晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得。秒脈沖電路如陽5.10所示。電路原理2.單次脈沖、連續(xù)脈沖單次脈沖和連續(xù)脈沖主要用于手動(dòng)校時(shí)。若開關(guān)氐置于單次端，按單次脈沖鍵即可對(duì)日、時(shí)、分、秒進(jìn)行校正。若氐置于單次端，K2置千手動(dòng)端，則此時(shí)按單次脈沖鍵可使周計(jì)數(shù)器從星期一到星期日計(jì)數(shù)。若氐置千連續(xù)端，則在校正時(shí)不需要按單次脈沖鍵即可進(jìn)行校正。3.秒、分、時(shí)、周計(jì)數(shù)器秒、分、時(shí)、周計(jì)數(shù)器分別為六十、六十、二十四、七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。秒、分均為六十進(jìn)制，即顯示為00~59，它們的個(gè)位為十進(jìn)制，十位為六進(jìn)制；時(shí)為二十四進(jìn)制，顯示為00~23；周為七進(jìn)制。電路原理4.譯碼、顯示譯碼、顯示由共陰極LED數(shù)碼管LC5011-ll和七段數(shù)碼管譯碼器74LS248實(shí)現(xiàn)。5.整點(diǎn)報(bào)時(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器在每次計(jì)到整點(diǎn)前6s需要報(bào)時(shí)，可用譯碼電路來實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)分為59,秒在計(jì)數(shù)到54時(shí)，譯碼電路會(huì)輸出一延時(shí)高電平去打開低音與門，使報(bào)時(shí)聲按500Hz頻率鳴叫5聲，直至秒計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到58結(jié)束此高電平脈沖。6.鳴叫電路鳴叫電路用高、低兩種頻率通過或門驅(qū)動(dòng)一個(gè)晶體管，帶動(dòng)喇叭鳴叫。1kHz和500Hz的頻率從晶體振蕩器分頻器近似獲得。主要元器件清單數(shù)字電子鐘主要元器件清單如表5.4所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)數(shù)字電子鐘的調(diào)試重點(diǎn)為，在安裝前進(jìn)行集成電路、各單元電路的檢測(cè)，以及集成電路的安裝。(2)集成電路的檢測(cè)，主要包括在安裝前檢查集成電路的引腳是否完整、有無變形，檢測(cè)重復(fù)使用的（舊）集成電路的功能是否正常。(3)單元電路的檢測(cè)，主要包括檢測(cè)其能否完成預(yù)定的功能，其提供的信號(hào)是否及時(shí)、準(zhǔn)確，以及是否符合要求。(4)集成電路的安裝，主要包括檢查集成電路的型號(hào)、位置是否準(zhǔn)確；插接是否正確，有無反接情況；引腳有無碰焊；印制導(dǎo)線有無短接、開路情況?；@球比賽計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試

04電路原理籃球比賽計(jì)時(shí)器由秒脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路、輔助時(shí)序控制電路（簡稱控制電路）和報(bào)警電路五部分構(gòu)成。其中，計(jì)數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要組成部分。計(jì)數(shù)器完成30s倒計(jì)時(shí)功能，而控制電路具有直接控制計(jì)數(shù)器的清零、啟動(dòng)和暫／停連續(xù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈及光電報(bào)警等功能?；@球比賽計(jì)時(shí)器的工作原理框圖如圖5.12所示。其中用發(fā)光二極管來代替報(bào)警電路，發(fā)光二極管發(fā)光即代表報(bào)警。電路原理籃球比賽計(jì)時(shí)器各單元電路如下。1、秒脈沖電路秒脈沖電路是計(jì)時(shí)電路的核心，它的精度和穩(wěn)定度決定了計(jì)時(shí)電路的質(zhì)量。秒脈沖電路通常由晶體振蕩器或555時(shí)基電路構(gòu)成。2、減計(jì)數(shù)電路74LS192是雙向十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，具有直接清零、置數(shù)、加鎖計(jì)數(shù)功能。CPu為加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；CPD為減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端；LD為預(yù)置輸入控制端，異步 預(yù)置；CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除；co為進(jìn)位輸出端，即1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；BO為借位輸出端，即0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。電路原理3.控制電路此電路的介紹略。4.譯碼顯示電路譯碼顯示電路由兩個(gè)74LS248和兩個(gè)共陰極LED數(shù)碼管組成，將計(jì)數(shù)器的輸出加到74LS248的輸入端，從而實(shí)現(xiàn)共陰極LED數(shù)碼管從30遞減到0的計(jì)數(shù)功能。籃球比賽計(jì)時(shí)器的參考電路如圖5.13所示。主要元器件清單籃球比賽汁時(shí)器主要元器件清單如表5.5所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)安裝一般是按照信號(hào)流向的順序，以先單元后系統(tǒng)、邊安裝邊測(cè)試的原則進(jìn)行的。先安裝調(diào)試單元電路或子系統(tǒng)，在成功確定各單元電路或子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大電路的規(guī)模。各單元電路的信號(hào)連接線最好有標(biāo)記，以便能斷開進(jìn)行測(cè)試。(2)系統(tǒng)調(diào)試指將安裝測(cè)試成功的各單元連接起來，加上輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)試，若發(fā)現(xiàn)問題則先對(duì)故障進(jìn)行定位并找出問題所在的單元電路