電工電子技術(shù) 課件 項(xiàng)目7 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試

項(xiàng)目7時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試主講教師：課程名稱(chēng)：電工電子技術(shù)【項(xiàng)目導(dǎo)入】

某公司對(duì)新入職企業(yè)員工進(jìn)行數(shù)字電子應(yīng)用培訓(xùn)。學(xué)員參加技術(shù)交流和收集行業(yè)信息，并且收集客戶(hù)使用反饋，能夠提出新一代產(chǎn)品技術(shù)儲(chǔ)備需求。能夠?qū)?xiàng)目硬件相關(guān)文檔編制，如使用手冊(cè)、規(guī)格書(shū)、試驗(yàn)大綱等。具有一定的統(tǒng)籌安排能力，能夠協(xié)助編寫(xiě)產(chǎn)品手冊(cè)、產(chǎn)品培訓(xùn)資料?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：1.描述數(shù)字電子的應(yīng)用場(chǎng)景；2.學(xué)會(huì)RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)及功能；3.學(xué)會(huì)555定時(shí)器的典型應(yīng)用設(shè)計(jì)；4.學(xué)會(huì)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與調(diào)試的方法；能力目標(biāo)：1.會(huì)識(shí)讀電路圖；2.能使用儀器儀表檢查調(diào)試數(shù)字鐘電路；

3.應(yīng)用安全用電規(guī)范，進(jìn)行電路檢查、儀器儀表的使用。

素質(zhì)目標(biāo)：

1.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、專(zhuān)注負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，精雕細(xì)琢、精益求精的工匠精神；2.培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷；3.通過(guò)自評(píng)和互評(píng)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生誠(chéng)實(shí)守信的社會(huì)主義核心價(jià)值觀?！卷?xiàng)目實(shí)施】

觸發(fā)器是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路及各種復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的基本邏輯單元。觸發(fā)器由邏輯門(mén)電路組合、演變、派生而成，用以處理輸入、輸出信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)之間的相互作用。555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣。任務(wù)1觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試[任務(wù)解析]【項(xiàng)目實(shí)施】

通過(guò)完成本任務(wù)，使學(xué)生掌握觸發(fā)器的基本知識(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中讓學(xué)生逐步掌握數(shù)字電路的分析方法。學(xué)生能夠敘述觸發(fā)器的工作特點(diǎn)；能夠熟練掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的邏輯狀態(tài)及功能；學(xué)會(huì)觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)方法。學(xué)會(huì)555構(gòu)成的多諧振蕩器電路基本結(jié)構(gòu)；理解其工作原理和振蕩頻率計(jì)算方法。學(xué)生能夠敘述555集成定時(shí)器的工作特性；能夠辨別555集成定時(shí)器的質(zhì)量。學(xué)會(huì)555定時(shí)器的典型應(yīng)用設(shè)計(jì)。學(xué)會(huì)制作、調(diào)試電路的方法。任務(wù)1觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試[任務(wù)解析]【項(xiàng)目實(shí)施】一、基本RS觸發(fā)器二、同步RS觸發(fā)器三、同步D觸發(fā)器四、JK觸發(fā)器及芯片五、T觸發(fā)器六、555集成定時(shí)器的組成及工作原理七、多諧振蕩器八、施密特觸發(fā)器九、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器任務(wù)1邏輯門(mén)電路的設(shè)計(jì)與制作[知識(shí)鏈接]一、基本RS觸發(fā)器1.電路特點(diǎn)

由兩個(gè)與非門(mén)輸入與輸出交叉反饋耦合組成的基本RS觸發(fā)器電路，其邏輯圖如7-1(a)所示，圖(b)為其邏輯符號(hào)。一、基本RS觸發(fā)器2.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能邏輯功能指觸發(fā)器輸出狀態(tài)依賴(lài)其輸入狀態(tài)的邏輯關(guān)系。

由于有兩個(gè)信號(hào)輸入端，因此輸入信號(hào)有四種不同的組合。（1）時(shí)，觸發(fā)器置０。（2）時(shí)，觸發(fā)器置１。（3），觸發(fā)器將保持原狀態(tài)。（4），當(dāng)觸發(fā)負(fù)脈沖同時(shí)撤除后，觸發(fā)器狀態(tài)不定。一、基本RS觸發(fā)器2.基本RS觸發(fā)器的邏輯功能

歸納上述四種情況，可列出如表7-1所示的真值表。二、同步RS觸發(fā)器1.電路特點(diǎn)二、同步RS觸發(fā)器1.電路特點(diǎn)（1）當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP＝0時(shí)，不管R、S端信號(hào)如何，其輸出狀態(tài)都不會(huì)改變。（2）當(dāng)CP＝1時(shí)，R、S信號(hào)才能通過(guò)門(mén)G3和門(mén)G4

起觸發(fā)作用。（3）CP只控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)的時(shí)間，至于CP的上升沿到來(lái)以后觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)成什么狀態(tài)，則是由R、S信號(hào)決定的。二、同步RS觸發(fā)器2.邏輯功能（1）（2）（3）（4）二、同步RS觸發(fā)器2.邏輯功能二、同步RS觸發(fā)器3.特性方程特性方程是觸發(fā)器次態(tài)輸出與原態(tài)及輸入間關(guān)系的邏輯表達(dá)式。二、同步RS觸發(fā)器4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表示觸發(fā)器從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)或保持原狀態(tài)不變時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)（R、S）提出的要求。圖7-3所示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是根據(jù)表7-2畫(huà)出來(lái)的。圖中的兩個(gè)圓圈分別表示觸發(fā)器的兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，箭頭表示在輸入時(shí)鐘信號(hào)CP作用下?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換的情況，箭頭線旁標(biāo)注的R、S值表示觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。二、同步RS觸發(fā)器4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖三、同步D觸發(fā)器1.電路特點(diǎn)RS邏輯功能存在著R＝S＝1時(shí)次態(tài)不定的不完善性，D觸發(fā)器是針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一種改進(jìn)電路，可在R和S之間接入非門(mén)G5，如圖7-4（a）所示，這種單輸入的觸發(fā)器稱(chēng)為D觸發(fā)器。同步D觸發(fā)器是由RS觸發(fā)器演變成的，是R＝0條件下的特例。圖7-4（b）所示為其邏輯符號(hào)。三、同步D觸發(fā)器1.電路特點(diǎn)三、同步D觸發(fā)器2.邏輯功能

在CP=0時(shí)，G3和G4被封鎖都輸出1，觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，不受D端輸入信號(hào)的控制。

在CP=1時(shí)，G3和G4解除封鎖，可接收D端輸入的信號(hào)。如

時(shí)，,觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)到1狀態(tài)，即;如

時(shí)，

，

觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)0狀態(tài)，即

。由此可列出表7-3D觸發(fā)器的真值表。三、同步D觸發(fā)器2.邏輯功能三、同步D觸發(fā)器3.特性方程三、同步D觸發(fā)器4.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖三、同步D觸發(fā)器5.狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

在CP為高電平1期間，如同步觸發(fā)器的輸入信號(hào)發(fā)生多次變化時(shí)，其輸出狀態(tài)也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生多次變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為同步觸發(fā)器的空翻現(xiàn)象。圖7-6所示為同步D觸發(fā)器的空翻波形圖。同步觸發(fā)器由于存在空翻，它只能用于數(shù)據(jù)鎖存，而不能用于計(jì)數(shù)器、移位寄存器和存儲(chǔ)器等。

四、JK觸發(fā)器及芯片

為了進(jìn)一步提高觸發(fā)器的抗干擾能力，提高工作的可靠性，希望觸發(fā)器的次態(tài)僅取決于CP的上跳沿或下跳沿到來(lái)時(shí)刻輸入信號(hào)的變化，而在此之前或之后輸入狀態(tài)的任何變化，對(duì)觸發(fā)器的次態(tài)都沒(méi)有影響，多采用主從結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器。四、JK觸發(fā)器及芯片主從JK觸發(fā)器是在同步RS觸發(fā)器的基礎(chǔ)上稍加改動(dòng)而產(chǎn)生的，主從JK觸發(fā)器的邏輯圖如圖7-7（a）所示，圖（b）為邏輯符號(hào)。1.電路組成和邏輯符號(hào)四、JK觸發(fā)器及芯片（1）置1功能。（2）置0功能。（3）保持功能。（4）翻轉(zhuǎn)功能。2.邏輯功能四、JK觸發(fā)器及芯片2.邏輯功能四、JK觸發(fā)器及芯片2.邏輯功能根據(jù)以上真值表可寫(xiě)出從JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：四、JK觸發(fā)器及芯片2.邏輯功能由表7-4可畫(huà)出圖7-8所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。五、T觸發(fā)器1.T觸發(fā)器如果把JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端J和K連在一起，并把這個(gè)連在一起的輸入端用T表示，構(gòu)成了T觸發(fā)器。具有保持和技術(shù)的特點(diǎn)。特征方程為五、T觸發(fā)器2.T′觸發(fā)器

如果T觸發(fā)器的輸入端T＝1，則稱(chēng)為T(mén)′觸發(fā)器，T′觸發(fā)器也稱(chēng)一位計(jì)數(shù)器，在計(jì)數(shù)器中應(yīng)用廣泛。特征方程為六、555集成定時(shí)器的組成及工作原理1.555定時(shí)器的組成555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字電路相結(jié)合的集成電路。應(yīng)用555定時(shí)器可以構(gòu)成極簡(jiǎn)約的多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其工作電壓范圍寬，輸出具有一定的負(fù)載能力，因而應(yīng)用廣泛。六、555集成定時(shí)器的組成及工作原理1.555定時(shí)器的組成

555定時(shí)器分為：三個(gè)5K電阻分壓器、A1和A2組成的電壓比較器、基本RS觸發(fā)器（1有效）、放電管VT、倒相緩沖輸出門(mén)G、共五個(gè)部分，右圖為引腳圖。

六、555集成定時(shí)器的組成及工作原理2.555定時(shí)器的工作原理

其5腳無(wú)效時(shí)，由于集成運(yùn)放的“虛斷”特性，A1輸入端以（2/3）VCC為參考電壓，A2以（1/3）VCC為參考電壓。

電壓比較器輸入端uI1>（2/3）VCC時(shí)，A1輸出（接入R端）為0，否則為1；uI2>（1/3）VCC時(shí)，A2輸出（接入S端）為1，否則為0。

1有效的基本RS觸發(fā)器，當(dāng)R=S=0時(shí)Q保持原態(tài)，R=1、S=0時(shí)清零，R=0、S=1時(shí)置1，R=S=1時(shí)輸出狀態(tài)不定。

G將觸發(fā)器的反相輸出倒相并加強(qiáng)輸出電流。

放電管VT當(dāng)uo輸出為1時(shí)截止，為0時(shí)導(dǎo)通放電端7腳和接地端1腳。六、555集成定時(shí)器的組成及工作原理2.555定時(shí)器的工作原理

當(dāng)5腳UREF端作用時(shí)，上表中的參考電位應(yīng)相應(yīng)換為UREF和（1/2）UREF。此時(shí)，門(mén)限值可自由設(shè)定，由此拓展了555芯片的使用范圍。七、多諧振蕩器555芯片外圍如圖接入電阻和電容即可構(gòu)成多諧振蕩器。七、多諧振蕩器

可利用滑動(dòng)變阻器（電位器）來(lái)組成555外部電路，如圖，如需q大些只需向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器即可。八、施密特觸發(fā)器

將555定時(shí)器的uI1（2腳）與uI2（6腳）連接在一起作輸入uI，（4腳）與（5腳）都不起作用時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)施密特觸發(fā)器。其中3腳為輸出?？梢詷?gòu)成波形變換、波形整形、鑒幅等多種電路。九、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

555芯片外圍如圖接入電阻R和電容C即可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。R一般幾百歐到幾兆歐，C一般幾百皮法到幾百微法，使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)一般可以達(dá)到幾微秒到幾分鐘?！救蝿?wù)實(shí)施】555定時(shí)器是一種模擬電路和數(shù)字電路相結(jié)合的中規(guī)模集成器件，它性能優(yōu)良，適用范圍很廣，外部加接少量的阻容元件可以很方便地組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器，以及不需外接元件就可組成施密特觸發(fā)器。因此集成555定時(shí)器被廣泛應(yīng)用于脈沖波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制等方面。本任務(wù)就是555集成定時(shí)器的制作與測(cè)試。一、任務(wù)說(shuō)明【任務(wù)實(shí)施】

1）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。按圖7-14連線，取R＝100k，C＝47μF，輸入信號(hào)Vi由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測(cè)Ui，Uc，Uo波形。將R改為1k，C改為0.1μF，輸入端加1kHz的連續(xù)脈沖，觀測(cè)Ui，Uc，Uo波形。1.設(shè)計(jì)方案【任務(wù)實(shí)施】2）多諧振蕩器。按圖7-15接線，用雙蹤示波器觀測(cè)Uc與Uo的波形，測(cè)定頻率。1.設(shè)計(jì)方案【任務(wù)實(shí)施】

3）施密特觸發(fā)器。按圖7-16接線，Us接實(shí)訓(xùn)臺(tái)上的正弦波，預(yù)先調(diào)好Us的頻率為1kHz，接通電源，逐漸加大Us的幅度，觀測(cè)輸出波形。1.設(shè)計(jì)方案【任務(wù)實(shí)施】2.選用器件【任務(wù)實(shí)施】2.選用器件【任務(wù)實(shí)施】3.工作任務(wù)【任務(wù)實(shí)施】【任務(wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)

請(qǐng)將任務(wù)設(shè)計(jì)所需元器件填寫(xiě)到表7-8中，并附電路設(shè)計(jì)圖。【任務(wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)

請(qǐng)將任務(wù)設(shè)計(jì)所需元器件填寫(xiě)到表7-8中，并附電路設(shè)計(jì)圖?！救蝿?wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)1.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)【任務(wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)1.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)【任務(wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)2.任務(wù)能力評(píng)價(jià)【任務(wù)實(shí)施】二、任務(wù)評(píng)價(jià)3.任務(wù)能力總評(píng)【任務(wù)實(shí)施】三、任務(wù)評(píng)價(jià)3.任務(wù)結(jié)束清理工作現(xiàn)場(chǎng)，清點(diǎn)作業(yè)工具，擺放到規(guī)定地方?！卷?xiàng)目實(shí)施】在設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路時(shí)，要求設(shè)計(jì)者根據(jù)給定的具體邏輯問(wèn)題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。所得到的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)力求簡(jiǎn)單。當(dāng)采用小規(guī)模集成電路做設(shè)計(jì)時(shí)，電路最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是所用的觸發(fā)器和門(mén)電路及其輸入端的數(shù)目均為最少，而當(dāng)使用中、大規(guī)模集成電路時(shí)，電路最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)則是使用的集成電路數(shù)目最少，種類(lèi)最少，而且互相間的連線也最少。很廣。任務(wù)2數(shù)字鐘的制作與調(diào)試[任務(wù)解析]【項(xiàng)目實(shí)施】實(shí)踐表明，一個(gè)電子裝置，即使按照設(shè)計(jì)的電路參數(shù)進(jìn)行安裝，往往也難于達(dá)到預(yù)期的效果。這是因?yàn)槿藗冊(cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，不可能周全地考慮各種復(fù)雜的客觀因素（如元件值的誤差、器件參數(shù)的分散性、分布參數(shù)的影響等），必須通過(guò)安裝后的測(cè)試和調(diào)整，來(lái)發(fā)現(xiàn)和糾正設(shè)計(jì)方案的不足，然后采取措施加以改進(jìn)，使裝置達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)。任務(wù)1觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試[任務(wù)解析]【項(xiàng)目實(shí)施】因此，調(diào)試電子電路的技能對(duì)從事電子技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域工作的人員來(lái)說(shuō)，是不應(yīng)缺少的。通過(guò)完成本任務(wù)，學(xué)生能夠敘述計(jì)數(shù)器的工作特點(diǎn)；學(xué)會(huì)計(jì)數(shù)器的邏輯狀態(tài)及功能。使學(xué)生掌握數(shù)字鐘的調(diào)試方法，在學(xué)習(xí)過(guò)程中讓學(xué)生逐步掌握數(shù)字電路的分析方法，學(xué)會(huì)調(diào)試相關(guān)電路。能夠掌握數(shù)字鐘組裝相關(guān)元件的功能；能夠熟練調(diào)試數(shù)字鐘電路。任務(wù)1觸發(fā)器電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試[任務(wù)解析]【項(xiàng)目實(shí)施】一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器三、二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS290四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)五、電子電路調(diào)試的一般步驟六、電子電路調(diào)試的具體步驟七、電子電路調(diào)試中的若干問(wèn)題八、調(diào)試前的工作九、調(diào)試方法十、調(diào)試中的注意事項(xiàng)十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法任務(wù)1邏輯門(mén)電路的設(shè)計(jì)與制作[知識(shí)鏈接]一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器一個(gè)觸發(fā)器可以表示一位二進(jìn)制數(shù)，常用的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由四個(gè)觸發(fā)器組成的，表示四位二進(jìn)制數(shù)，有16種狀態(tài)。如圖7-17所示，由JK觸發(fā)器組成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)明二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作情況。一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器一個(gè)觸發(fā)器可以表示一位二進(jìn)制數(shù)，常用的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器是由四個(gè)觸發(fā)器組成的，表示四位二進(jìn)制數(shù)，有16種狀態(tài)。如圖7-17所示，由JK觸發(fā)器組成的異步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)明二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的工作情況。二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器在數(shù)字儀表中，為了顯示讀數(shù)直觀方便，必須采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。在小型控制機(jī)或一些定時(shí)系統(tǒng)中，也常需要十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。圖7-19是由JK觸發(fā)器組成的8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖。三、二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS29074LS290可分別實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制、五進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)，具有清零、置數(shù)和計(jì)數(shù)功能。其符號(hào)如圖7-20所示，功能表見(jiàn)表7-12。三、二-五-十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器74LS29074LS290可分別實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制、五進(jìn)制和十進(jìn)制計(jì)數(shù)，具有清零、置數(shù)和計(jì)數(shù)功能。其符號(hào)如圖7-20所示，功能表見(jiàn)表7-12。四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路時(shí)，要求設(shè)計(jì)者根據(jù)給定的具體邏輯問(wèn)題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。所得到的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)力求簡(jiǎn)單。當(dāng)采用小規(guī)模集成電路做設(shè)計(jì)時(shí)，電路最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)是所用的觸發(fā)器和門(mén)電路及其輸入端的數(shù)目均為最少，而當(dāng)使用中、大規(guī)模集成電路時(shí)，電路最簡(jiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)則是使用的集成電路數(shù)目最少，種類(lèi)最少，而且互相間的連線也最少。四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)（1）設(shè)定狀態(tài)圖。根據(jù)給定的命題要求分清輸入變量、輸出變量，并由此確定電路所包含的狀態(tài)，再作出與輸入相應(yīng)的輸出狀態(tài)圖。（2）確定觸發(fā)器類(lèi)型。（3）列出狀態(tài)卡諾圖。對(duì)簡(jiǎn)化的狀態(tài)圖賦予每個(gè)狀態(tài)一個(gè)二進(jìn)制代碼，稱(chēng)為狀態(tài)編碼或狀態(tài)分配。編碼所用的碼一般為自然二進(jìn)制碼。編碼方案確定后，根據(jù)簡(jiǎn)化的狀態(tài)圖，畫(huà)出編碼形式的狀態(tài)圖或狀態(tài)表。（4）求出狀態(tài)方程和輸出方程。（5）檢查能否自啟動(dòng)。（6）寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程。根據(jù)編碼后的狀態(tài)表及觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可求得電路的輸出方程和各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。（7）畫(huà)出邏輯圖。1.同步時(shí)序電路的一般設(shè)計(jì)步驟:四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)例7-1設(shè)計(jì)一個(gè)同步六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：（1）設(shè)定狀態(tài)圖。由題意可知N=6,至少選用三個(gè)觸發(fā)器,狀態(tài)圖如圖7-21所示。2.設(shè)計(jì)舉例四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)（2）確定觸發(fā)器類(lèi)型?？蛇x用JK觸發(fā)器,兩個(gè)輸入端,較靈活。（3）列出狀態(tài)卡諾圖。狀態(tài)卡諾圖是以現(xiàn)態(tài)作變量、次態(tài)作為函數(shù)列出的卡諾圖，如現(xiàn)態(tài)為000，則卡諾圖中應(yīng)填放相應(yīng)的次態(tài)為001等，由此可得此計(jì)數(shù)器的卡諾圖如圖7-22所示。2.設(shè)計(jì)舉例四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)（4）寫(xiě)出狀態(tài)方程和輸出方程：2.設(shè)計(jì)舉例四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)（5）檢查能否自啟動(dòng)。本設(shè)計(jì)中未用的兩個(gè)狀態(tài)是110和111,把它們代入狀態(tài)方程得110→111→000,均能進(jìn)入000有效狀態(tài),故能自啟動(dòng)。（6）寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：2.設(shè)計(jì)舉例四、時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)（7）由驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫(huà)出邏輯圖，如圖7-23所示。2.設(shè)計(jì)舉例五、電子電路調(diào)試的一般步驟：傳統(tǒng)中醫(yī)看病講究“望、聞、問(wèn)、切”，其實(shí)調(diào)試電路也是如此。首先“望”，即觀察電路板的焊接如何，成熟的電子產(chǎn)品一般都是焊接出的問(wèn)題；第二“聞”，這個(gè)是指通電后聽(tīng)電路板是否有異常響動(dòng)；第三“問(wèn)”，如果是自己第一次調(diào)試，不是自己設(shè)計(jì)的，要問(wèn)電源電壓是多少？別人是否調(diào)過(guò)？有什么問(wèn)題？第四“切”，元器件有沒(méi)有焊全、芯片焊接是否正確、不易觀察的焊點(diǎn)是否焊好？一般調(diào)試前做好這幾步就可發(fā)現(xiàn)不少問(wèn)題。五、電子電路調(diào)試的一般步驟：根據(jù)電子電路的復(fù)雜程度，調(diào)試可分步進(jìn)行。對(duì)于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，調(diào)試步驟是：電源調(diào)試→單板調(diào)試→聯(lián)調(diào)。對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)，調(diào)試步驟是：電源調(diào)試→單板調(diào)試→分機(jī)調(diào)試→主機(jī)調(diào)試→聯(lián)調(diào)。由此可明確三點(diǎn)：（1）不論簡(jiǎn)單系統(tǒng)還是復(fù)雜系統(tǒng)，調(diào)試都是從電源開(kāi)始入手的；（2）調(diào)試方法一般是先局部（單元電路）后整體，先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)；（3）一般要經(jīng)過(guò)測(cè)量→調(diào)整→再測(cè)量→再調(diào)整的反復(fù)過(guò)程；對(duì)于復(fù)雜的電子系統(tǒng)，調(diào)試也是一個(gè)“系統(tǒng)集成”的過(guò)程。五、電子電路調(diào)試的一般步驟：在單元電路調(diào)試完成的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。例如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，一般由模擬電路、數(shù)字電路和微處理器電路構(gòu)成，調(diào)試時(shí)常把這3部分電路分開(kāi)調(diào)試，分別達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后，再加進(jìn)接口電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)是對(duì)總電路的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整，若不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)仔細(xì)分析原因，找出相應(yīng)的單元進(jìn)行調(diào)整。不排除要調(diào)整多個(gè)單元的參數(shù)或調(diào)整多次，甚至有修正方案的可能。六、電子電路調(diào)試的具體步驟：通電后不要急于測(cè)量電氣指標(biāo)，而要觀察電路有無(wú)異?，F(xiàn)象，例如有無(wú)冒煙現(xiàn)象，有無(wú)異常氣味，手摸集成電路外封裝，是否發(fā)燙等。如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后再通電。1.通電觀察：六、電子電路調(diào)試的具體步驟：靜態(tài)調(diào)試一般是指在不加輸入信號(hào)，或只加固定的電平信號(hào)的條件下所進(jìn)行的直流測(cè)試，可用萬(wàn)用表測(cè)出電路中各點(diǎn)的電位，通過(guò)和理論估算值比較，結(jié)合電路原理的分析，判斷電路直流工作狀態(tài)是否正常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路中已損壞或處于臨界工作狀態(tài)的元器件。通過(guò)更換器件或調(diào)整電路參數(shù)，使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。2.靜態(tài)調(diào)試六、電子電路調(diào)試的具體步驟：動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在電路的輸入端加入合適的信號(hào)，按信號(hào)的流向，順序檢測(cè)各測(cè)試點(diǎn)的輸出信號(hào)，若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，應(yīng)分析其原因，并排除故障，再進(jìn)行調(diào)試，直到滿(mǎn)足要求。3.動(dòng)態(tài)調(diào)試七、電子電路調(diào)試中的若干問(wèn)題（1）根據(jù)待調(diào)試系統(tǒng)的工作原理（原理圖和PCB）擬定調(diào)試步驟和測(cè)量方法，確定測(cè)試點(diǎn)，并在圖紙上和板子上標(biāo)出位置，畫(huà)出調(diào)試數(shù)據(jù)記錄表格等。（2）搭設(shè)調(diào)試工作臺(tái)，工作臺(tái)配備所需的調(diào)試儀器，儀器的擺設(shè)應(yīng)操作方便，便于觀察。學(xué)生往往不注意這個(gè)問(wèn)題，在制作或調(diào)機(jī)時(shí)工作臺(tái)很亂，工具、書(shū)本、衣物等與儀器混放在一起，這樣會(huì)影響調(diào)試。特別提示：在制作和調(diào)試時(shí)，一定要把工作臺(tái)布置的干凈、整潔。這便是“磨刀不誤砍柴工”。（3）對(duì)于硬件電路，應(yīng)為被調(diào)試系統(tǒng)選擇測(cè)量?jī)x表，測(cè)量?jī)x表的精度應(yīng)優(yōu)于被測(cè)系統(tǒng)；對(duì)于軟件調(diào)試，則應(yīng)配備微機(jī)和開(kāi)發(fā)工具。七、電子電路調(diào)試中的若干問(wèn)題（4）電子電路的調(diào)試順序一般按信號(hào)流向進(jìn)行，將前面調(diào)試過(guò)的電路輸出信號(hào)作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，為最后統(tǒng)調(diào)創(chuàng)造條件。（5）選用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路，應(yīng)完成可編程邏輯器件源文件的輸入、調(diào)試與下載，并將可編程邏輯器件和模擬電路連接成系統(tǒng)，進(jìn)行總體調(diào)試和結(jié)果測(cè)試。（6）在調(diào)試過(guò)程中，要認(rèn)真觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好記錄，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整可靠。八、調(diào)試前的工作電路安裝完畢，通常不宜急于通電，應(yīng)該先認(rèn)真檢查一下。檢查內(nèi)容包括：1．連線是否正確

檢查電路連線是否正確，包括錯(cuò)線（連線一端正確，另一端錯(cuò)誤）、少線（安裝時(shí)完全漏掉的線）和多線（連線的兩端在電路圖上都是不存在的）。八、調(diào)試前的工作查線的方法通常有兩種：（1）按照電路圖檢查安裝的線路。這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)電路圖連線，按一定順序逐一檢查安裝好的線路，由此可比較容易地查出錯(cuò)線和少線。（2）按照實(shí)際線路對(duì)照原理電路進(jìn)行查線。這是一種以元件為中心進(jìn)行查線的方法。把每個(gè)元件（包括器件）引腳的連線一次查清，檢查每個(gè)去處在電路圖上是否存在，這種方法不但可以查出錯(cuò)線和少線，還容易查出多線。八、調(diào)試前的工作為了防止出錯(cuò)，對(duì)于已查過(guò)的線通常應(yīng)在電路圖上做出標(biāo)記，最好用指針式萬(wàn)用表“R×1”擋，或數(shù)字式萬(wàn)用表“Ω擋”的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，而且應(yīng)直接測(cè)量元器件引腳，這樣可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。八、調(diào)試前的工作2．元器件安裝情況

檢查元器件引腳之間有無(wú)短路；連接處有無(wú)接觸不良；二極管、三極管、集成器件和電解電容極性等是否連接有誤。3．電源供電（包括極性）、信號(hào)源連線是否正確4．電源端對(duì)地是否存在短路

若電路經(jīng)過(guò)上述檢查，并確認(rèn)無(wú)誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。九、調(diào)試方法

所謂電子電路的調(diào)試，是以達(dá)到電路設(shè)計(jì)指標(biāo)為目的而進(jìn)行的一系列的測(cè)量→判斷→調(diào)整→再測(cè)量的反復(fù)進(jìn)行過(guò)程。為了使調(diào)試順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)的電路圖上最好標(biāo)明各點(diǎn)的電位值，相應(yīng)的波形圖以及其他主要數(shù)據(jù)。調(diào)試方法通常采用先分調(diào)后聯(lián)調(diào)（總調(diào)）。任何復(fù)雜電路都是由一些基本單元電路組成的，因此，調(diào)試時(shí)可以循著信號(hào)的流向，逐級(jí)調(diào)整各單元電路，使其參數(shù)基本符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。這種調(diào)試方法的核心是：把組成電路的各功能塊（或基本單元電路）先調(diào)試好，并在此基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大調(diào)試范圍，最后完成整機(jī)調(diào)試。采用先分調(diào)，后聯(lián)調(diào)的優(yōu)點(diǎn)是：能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。新設(shè)計(jì)的電路一般采用此方法。九、調(diào)試方法

對(duì)于包括模擬電路、數(shù)字電路和微機(jī)系統(tǒng)的電子裝置更應(yīng)采用這種方法進(jìn)行調(diào)試。因?yàn)橹挥邪讶糠址珠_(kāi)調(diào)試后，分別達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，并經(jīng)過(guò)信號(hào)及電平轉(zhuǎn)換電路后才能實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)。否則，由于各電路要求的輸入、輸出電壓和波形不匹配，盲目進(jìn)行聯(lián)調(diào)，就可能造成大量的器件損壞。除了上述方法外，對(duì)于已定型的產(chǎn)品和需要相互配合才能運(yùn)行的產(chǎn)品也可采用一次性調(diào)試。十、調(diào)試中的注意事項(xiàng)調(diào)試結(jié)果是否正確，很大程度上受測(cè)量正確與否和測(cè)量精度的影響。為了保證調(diào)試的效果，必須減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量精度。為此，需注意以下幾點(diǎn)：1．正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端凡是使用地端接機(jī)殼的電子儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀器的接地端應(yīng)和放大器的接地端連接在一起，否則儀器機(jī)殼引入的干擾不僅會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。根據(jù)這一原則，調(diào)試發(fā)射極偏置電路時(shí)，若需測(cè)量VCE，不應(yīng)把儀器的兩端直接接在集電極和發(fā)射極上，而應(yīng)分別對(duì)地測(cè)出VC、VE，然后將二者相減得VCE。若使用干電池供電的萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，由于電表的兩個(gè)輸入端是浮動(dòng)的，所以允許直接跨接到測(cè)量點(diǎn)之間。十、調(diào)試中的注意事項(xiàng)2.測(cè)量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗若測(cè)量?jī)x器輸入阻抗小，則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大誤差。3．測(cè)量?jī)x器的帶寬必須大于被測(cè)電路的帶寬例如：MF－20型萬(wàn)用表的工作頻率為20～20000Hz。如果放大器的fh=100

kHz，我們就不能用MF－20來(lái)測(cè)試放大器的幅頻特性，否則，測(cè)試結(jié)果就不能反映放大器的真實(shí)情況。4．要正確選擇測(cè)量點(diǎn)用同一臺(tái)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量點(diǎn)不同，儀器內(nèi)阻引進(jìn)的誤差大小將不同。十、調(diào)試中的注意事項(xiàng)5．測(cè)量方法要方便可行需要測(cè)量某電路的電流時(shí)，一般盡可能測(cè)電壓而不測(cè)電流，因?yàn)闇y(cè)電壓不必改動(dòng)被測(cè)電路，測(cè)量方便。若需知道某一支路的電流值，可以通過(guò)測(cè)取該支路上電阻兩端的電壓，經(jīng)過(guò)換算而得到。6．調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀察和測(cè)量，還要善于記錄記錄的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)條件、觀察的現(xiàn)象、測(cè)量的數(shù)據(jù)、波形和相位關(guān)系等。只有有了大量可靠的實(shí)驗(yàn)記錄并與理論結(jié)果加以比較，才能發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，完善設(shè)計(jì)方案。十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法

要認(rèn)真查找故障原因，切不可一遇故障解決不了就拆掉線路重新安裝。因?yàn)橹匦掳惭b的線路仍可能存在各種問(wèn)題，如果是原理上的問(wèn)題，即使重新安裝也解決不了問(wèn)題。我們應(yīng)當(dāng)把查找故障，分析故障原因，看成一次好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)它來(lái)不斷提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。故障是不期望但又不可避免的電路異常工作狀況。分析、尋找和排除故障是電氣工程人員必備的實(shí)際技能。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要在大量的元器件和線路中迅速、準(zhǔn)確地找出故障是不容易的。一般故障診斷過(guò)程，就是從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，做出分析判斷，逐步找出故障原因的過(guò)程。十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法1．故障現(xiàn)象和產(chǎn)生故障的原因（1）常見(jiàn)的故障現(xiàn)象：放大電路沒(méi)有輸入信號(hào)，而有輸出波形。放大電路有輸入信號(hào)，但沒(méi)有輸出波形，或者波形異常。串聯(lián)穩(wěn)壓電源無(wú)電壓輸出，或輸出電壓過(guò)高且不能調(diào)整，或輸出穩(wěn)壓性能變壞、輸出電壓不穩(wěn)定等。振蕩電路不產(chǎn)生振蕩。計(jì)數(shù)器輸出波形不穩(wěn)，或不能正確計(jì)數(shù)。收音機(jī)中出現(xiàn)“嗡嗡”交流聲和“啪啪”的汽船聲等。以上是最常見(jiàn)的一些故障現(xiàn)象，還有很多奇怪的現(xiàn)象，在這里就不一一列舉了。（2）產(chǎn)生故障的原因：故障產(chǎn)生的原因很多，情況也很復(fù)雜，有的是一種原因引起的簡(jiǎn)單故障，有的是多種原因相互作用引起的復(fù)雜故障。因此，引起故障的原因很難簡(jiǎn)單分類(lèi)。這里只能進(jìn)行一些粗略的分析。十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法1．故障現(xiàn)象和產(chǎn)生故障的原因

對(duì)于定型產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現(xiàn)故障，故障原因可能是元器件損壞，連線發(fā)生短路或斷路（如焊點(diǎn)虛焊、接插件接觸不良、可變電阻器、電位器、半可變電阻等接觸不良、接觸面表面鍍層氧化等），或使用條件發(fā)生變化（如電網(wǎng)電壓波動(dòng)，過(guò)冷或過(guò)熱的工作環(huán)境等）影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行。對(duì)于新設(shè)計(jì)安裝的電路來(lái)說(shuō)，故障原因可能是：實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符；元器件焊接錯(cuò)誤、元器件使用不當(dāng)或損壞；設(shè)計(jì)的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點(diǎn)，不滿(mǎn)足技術(shù)要求；連線發(fā)生短路或斷路等。儀器使用不正確引起的故障，如示波器使用不正確而造成的波形異?；驘o(wú)波形，接地問(wèn)題處理不當(dāng)而引入干擾等。十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法2．檢查故障的一般方法

查找故障的順序可以從輸入到輸出，也可以從輸出到輸入。查找故障的一般方法有：（1）直接觀察法（2）用萬(wàn)用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)（3）信號(hào)尋跡法（4）對(duì)比法（5）部件替換法（6）旁路法（7）短路法（8）斷路法十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法2．檢查故障的一般方法實(shí)際調(diào)試時(shí)，尋找故障原因的方法多種多樣，以上僅列舉了幾種常用的方法。這些方法的使用可根據(jù)設(shè)備條件，故障情況靈活掌握，對(duì)于簡(jiǎn)單的故障用一種方法即可查找出故障點(diǎn)，但對(duì)于較復(fù)雜的故障則需采取多種方法互相補(bǔ)充、互相配合，才能找出故障點(diǎn)。在一般情況下，尋找故障的常規(guī)做法是：先用直接觀察法，排除明顯的故障。再用萬(wàn)用表（或示波器）檢查靜態(tài)工作點(diǎn)。信號(hào)尋跡法是對(duì)各種電路普遍適用而且簡(jiǎn)單直觀的方法，在動(dòng)態(tài)調(diào)試中廣為應(yīng)用。十一、調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障的解決方法2．檢查故障的一般方法應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于反饋環(huán)內(nèi)的故障診斷是比較困難的，在這個(gè)閉環(huán)回路中，只要有一個(gè)元器件（或功能塊）出故障，則往往整個(gè)回路中處處都存在故障現(xiàn)象。尋找故障的方法是先把反饋回路斷開(kāi)，使系統(tǒng)成為一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，然后再接入一適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)，利用信號(hào)尋跡法逐一尋找發(fā)生故障的元、器件（或功能塊）?！救蝿?wù)實(shí)施】

這里以數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)與調(diào)試為例進(jìn)行說(shuō)明。數(shù)字鐘是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)的鐘表。與機(jī)械鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，具有更長(zhǎng)的使用壽命，已得到廣泛的使用。數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)方法有許多種，例如可用中小規(guī)模集成電路組成電子鐘，也可以利用專(zhuān)用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的外圍電路組成電子鐘，還可以利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子鐘等等。這些方法都各有其特點(diǎn)，其中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子鐘具有編程靈活，以便于功能的擴(kuò)展。一、任務(wù)說(shuō)明【任務(wù)實(shí)