电子技术基础与技能项目九-课件

1、项目九 制作含数字集成电路的电子装置项目九 制作含数字集成电路的电子装置数字集成电路的应用越来越多。本项目通过制作四个实用、有趣的小制作，学习编码器、译码器、555时基电路和触发器的有关知识。项目中涉及到的数字集成电路均为通用性很强的中、小规模集成电路。在学习掌握电路的设计思路后，可以举一反三。项目介绍工作任务项目介绍工作任务任务一任务二任务三制作十进制小键盘 任务四制作三人表决器 制作发报练习器 制作四人抢答器 项目九 制作含数字集成电路的电子装置想一想看一看学一学拓一拓读一读项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘图9.1.1是十进制小键盘输入器电路。开关S1S9上依

2、次印有数字19，称为数字键。当按下S1S9中任意一个数字键时，数码管就会显示相应的数字。仔细读图，看一下电路是由什么元器件组成的，有你不认识的新元件吗？有你认识的单元电路吗? 读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘在图9.1.1电路中，当按下数字键5（即开关S5）时，IC1的各引脚电位是：1脚 （低电位、高电位）； 2脚 （低电位、高电位）；3脚 （低电位、高电位）； 4脚 （低电位、高电位）；5脚 （低电位、高电位）； 10脚 （低电位、高电位）；11脚 （低电位、高电位）； 12脚 （低电位、高电位）；13脚 （低电位、高电位）； 14

3、脚 （低电位、高电位）。 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘如图9.1.2所示，是二十进制优先编码器74LS147的外观图和引脚功能排列图，仔细观察看一看有什么特点。74LS147读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。如果一个逻辑电路在任何时刻的输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与电路的原来状态无关，则该电路称为组合逻辑电路。 一、组合逻辑电路的特点：1. 在组合逻辑电路中，任意时刻的输出状态只取决于该时刻输入状态的组合，而与电路原来状

4、态无关。2. 组合逻辑电路中没有存储元件，通常都是由门电路组成的。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘二、组合逻辑电路分析分析组合逻辑电路的目的是为了确定电路的逻辑功能。 1. 由已知组合逻辑电路写出逻辑表达式；2. 化简和变换逻辑表达式；3. 列出真值表；4. 根据真值表和逻辑表达式确定电路的逻辑功能。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘三、编码器将符号或数码按规律编排，使其代表某种特定含义的过程，称为编码。能够实现编码操作的器件称为编码器。根据被编信号不同特点和要求，编码器可分为

5、普通编码器和优先编码器两类，而每类又可分为二进制编码器和二十进制编码器两种。二进制编码器：是用n位二进制代码对2n个信号进行编码的电路。二十进制编码器：是将十进制数字0、1、2、3、4、5、6、7、8 和9编成二进制代码的电路。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘四、优先编码器74LS147功能:将十进制10个基数进行编码，并允许几个输入信号同时输入，而只对优先级别最高的一个输入信号进行编码，并输出对应的二进制编码。输 入输 出10111111111101111111110111111110111111101111110111110111

6、10111011010011111111111000011111110011001110101010101读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘五、七段数码管常见的显示器件有半导体数码显示器（LED）和液晶数码显示器（LCD）等。 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘1、七段数码管外观结构七段数码管每段都是一个LED发光二极管，其字形结构如图9.1.6所示。选择不同字段发光，即可显示出不同的字形， 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小

7、键盘2、七段数码管的分类LED七段数码管有共阴极和共阳极两种。对于共阳极接法，若需点亮某字段，则需使该字段的引脚为低电平；而对于共阴极接法，若需点亮某字段则需使该字段引脚为高电平。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘六、集成显示译码器显示译码器是将BCD码译成驱动七段数码管所需代码的译码器。 VDD读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘在实际应用中，经常要求根据给定的逻辑功能设计逻辑电路。组合逻辑电路的设计步骤如图9.1.11所示。1. 分析给定的逻辑功能，确定输入和输出变量，并用0和

8、1表示输入、输出变量的状态；2. 根据给定的逻辑功能，列出真值表；3. 由真值表写出逻辑函数的与或表达式；4. 化简和变换逻辑表达式；5. 根据逻辑表达式画出逻辑图 测一测查一查答一答练一练做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘一、印刷电路图 测一测查一查答一答练一练做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘二、元器件选择数码管检测方法 将万用表选在“R10K”上，用红表笔接公共电极（第或第脚），黑表笔分别接触各笔段电极，此时，对应的笔段发光，该数码管为共阴极数码管；如用黑表笔接公共电极，红表笔分别接触各笔段电极，对应的笔段发光，该数码管

9、为共阳极数码管。检测共阴数码管时，将红表笔接公共电极，黑表笔接触七段引脚之一，则根据发光情况可以判别出a、b、c等七段的工作情况。检测共阳数码管时，将黑表笔接公共电极，红表笔分别接各字段引脚，则根据发光情况可以判别出a、b、c等七段的工作情况。测一测查一查答一答练一练做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘三、焊接与装配根据电路板走线图，在电路板上安装并焊接好相应的元器件，集成电路的安装要注意方向不能接错。测一测查一查答一答练一练做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘四、通电调试电路板接上+5V直流电源，当按下某一按键（如按键3）时，数

10、码管能正常显示相应的数字，如图9.1.14所示，说明电路正常工作，焊接无误。答一答练一练测一测查一查做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘测试条件：直流稳压电源输出调至+5V，接至电路供电端；按下开关S5。1、用万用表测试IC1二十进制优先编码器74LS147的6、7、9、14各引脚的电位。2、用万用表测试IC2反相器CD4069的2、4、6、8各引脚的电位. 3、用万用表测试CD4511的13、12、11、10、9、15、14各引脚的电位. 答一答练一练测一测查一查做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘查阅相关资料，了解各类编码器的

11、功能及应用。答一答练一练测一测查一查做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘1、组合逻辑电路的特点是（ ）。2、要把Y0Y1516个信号编成二进制代码，至少需要（ ）位二进制码。3、组合逻辑电路的分析步骤是（ ）。4、组合逻辑电路的设计步骤是（ ）。练一练答一答测一测查一查做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务一 制作十进制小键盘如图9.1.15所示是两个逻辑电路，分别写出逻辑函数表达式，并画出化简后的逻辑电路图。项目介绍工作任务任务二任务三制作十进制小键盘 任务四制作三人表决器 制作发报练习器 制作四人抢答器 项目九 制作含数字集成电路的电子装置任务一项

12、目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读如图9.2.1所示是三人表决器电路。仔细读图，看一下电路是由什么元器件组成的，有你不认识的新元器件吗？ 项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读在如图9.2.1所示的电路中，当按下按键S1时，IC1的各引脚电位是：1脚 （低电位、高电位）；2脚 （低电位、高电位）；3脚 （低电位、高电位）。项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读图9.2.2所示是3位二进制译码器74LS138外观图和引脚功能排列图。仔细观察

13、它的外观图和引线功能排列图，看一看有什么特点。项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读译码是编码的逆过程，它是将代码所表示的原意翻译出来。能实现译码功能的电路称为译码器。常见的译码器有二进制译码器、二十进制译码器和显示译码器三类。二进制译码器的输入是二进制代码，输出是与输入二进制代码相对应的高、低电平信号。对于二进制译码器，输入n位二进制代码，输出2n个电位信号。项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读使用二进制译码器74LS138实现一位全加器。解：一位全加器的真值表见表9.2.2，其中A和B

14、是两个加数，C是低位来的进位，S是本位和，CO是进位输出。ABCSCOABCSCO0000010010001101010101010110010110111111项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器想一想看一看学一学拓一拓读一读由真值表可以写出S和CO的输出表达式令A=A2、B=A1、C=A0，与74LS138输出逻辑表达式相比较可知测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器一、印刷电路图测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器二、元器件选择蜂鸣器检测方法用万用表R1挡测试蜂鸣器。变换

15、红、黑表笔，可以得到两个测试结果。一次蜂鸣器没有声音，阻值无穷大；另一次蜂鸣器发声，阻值在100200之间。如果蜂鸣器不发声，说明其已经损坏。测试过程中，发声的那一次，黑表笔接的是蜂鸣器的正极。测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器三、焊接与装配根据电路板布线图，在电路板上安装并焊接好相应的元器件。二极管的安装要注意正、负极，不可接反。三极管的安装要注意管脚别接错，集成电路的安装要注意方向不能搞错。测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器四、通电调试电路板接上+5V直流电源，当按下一个按键时，红灯亮，当两

16、个按键同时按下时，听到音乐声且绿灯亮，说明电路正常工作，焊接无误，可进入测一测环节。测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器测试条件：直流稳压电源输出电压调至+5V，接入电路供电端。1、只按下一个开关。用万用表测试IC13位二进制译码器74LS138的7、9、10、11、12、13、14、15各引脚的电位， 2、同时按下两个开关。用万用表测试IC13位二进制译码器74LS138的7、9、10、11、12、13、14、15各引脚的电位， 测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器查阅相关资料，了解各类译码器的功

17、能及应用。测一测查一查答一答做一做项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二 制作三人表决器试用与非门和一块74LS138集成电路，设计一个三变量判奇。所谓判奇电路就是三个变量中1的个数为奇数个时，输出为1 。要求写出真值表、表达式，画出电路图。项目介绍工作任务任务一任务二任务三制作十进制小键盘 任务四制作三人表决器 制作发报练习器 制作四人抢答器 任务一项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 看一看学一学拓一拓想一想读一读仔细读图，看一下电路是由什么元器件组成的，有你不认识的新元件吗？ 发报练习器有一个常开按钮，发报人可用它来发报，每当按下按钮开关时，扬声器就会

18、发出声响，发报人可通过按下按钮的时间长短，来传送发报信息。项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 图9.3.2是NE555时基电路。仔细观察它的外观图和引线功能排列图，看一看有什么特点。NE555读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 数字电路中常常要用到时钟脉冲信号（CP）。时钟脉冲信号可用集成时基电路555产生。集成时基电路555还可用来实现定时、延时、信号的产生和波形的整形等功能。一、555时基电路功能表T

19、TL型单时基电路型号的最后3位数字为555，双时基电路型号的最后3位数字为556；CMOS型单时基电路型号的最后4位数为7555，双时基电路型号的最后4位数为7556。 读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 1脚：接地端GND；2脚：低电平触发端3脚：输出端OUT；4脚：复位端5脚：控制电压端UCO；6脚：高电平触发端TH；7脚：放电端D；8脚：电源端VCC。 复位端低触发端高触发端TH输出端OUT 7脚与地之间的工作状态01112VCC/32VCC/3VCC/3VCC/3010保持导通截止导通保持读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九

20、 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 二、用555构成单稳态触发器1、电路组成读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 2、工作过程分析3、输出脉冲宽度TwTw1.1RC读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 三、用555构成多谐振荡器1、电路组成读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 2、电路工作过程 3、电路的振荡周期读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三

21、 制作发报练习器 四、用555构成施密特触发器施密特触发器可以把变化缓慢的脉冲波形，变换成数字电路所需要的矩形脉冲。1、电路组成 读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 2、电路工作过程VT=VT+VT-VCC/3读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 在图9.3.4所示的多谐振荡器中，由于电容C的充、放电途径不同，因而充电和放电时间常数不同，使输出脉冲的宽度TL和TH也不相同。在实际应用中，常常需要调节TL和TH，该电路输出脉冲的占空比为读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制

22、作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 将图9.3.4所示电路稍加改动，就可得到占空比可调的多谐振荡器，如图9.3.6所示。在图9.3.6中加了电位器RW，并利用二极管V1和V2将电容C的充电回路和放电回路分开，充电回路为R1、V1和C，放电回路为C、V2和R2。该电路的振荡周期为：T=TH+TL=0.7充+0.7放=0.7（R1+R2）C读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 调节电位器RW，即可改变R1和R2的值，使占空比D得到调节，当R1=R2时，D1/2，电路输出为方波。读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制

23、作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 在图9.3.1所示的电路中，由555集成时基电路构成一个什么电路？ 做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 在图9.3.1所示的电路中，555集成时基电路的3脚输出的是 Hz脉冲波。做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 一、印刷电路图做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 二、元器件选择三、焊接与装配根据电路板走线图，在电路板上安装并焊接好元器件。555集成时基电路安装

24、时要注意方向不能接错。做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务二任务三 制作发报练习器 四、通电调试如图9.3.9所示，将电路板接上+5V直流电源，按下按键，如果扬声器发出声响，说明电路正常工作，焊接无误，可进入测一测环节。项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 在焊接和调试好的线路板上，连接正+5V电源，用示波器观察555时基电路的3脚输出端的波形。并将测试结果填入表9.3.4中。做一做测一测答一答练一练算一算做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 1、施密特触发器有（ ）个稳定状态，输

25、出状态取决于（ ）。由于它的（ ）特性，具有很强的抗干扰能力。2、多谐振荡器是一种（ ）振荡器，当接通电源时，不需要外加（ ），电路能自动输出（ ）。3、集成定时器555构成矩形波发生器，定时电容为10PF，要求输出信号频率fo=10MHz，占空比q=2/3，则R的值应取（ ）。A、4.8KB、48K C、480K D、4.8M做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 VCCuo1、如图9.3.10所示的多谐振荡器，若R1=R2=5.1k，C=0.01F

26、，VCC=12V，试计算电路的振荡频率，并画出电容器C两端的电压uC及输出电压uO的波形。做一做测一测答一答练一练算一算项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务三 制作发报练习器 VCCuo2、如图9.3.11所示的单稳态触发器，已知R=12K，VCC =10V。要求输出脉冲宽度为1秒，试计算C的数值，并画出电容器C两端的电压uC及输出电压uO的波形。项目介绍工作任务任务三制作十进制小键盘 任务四制作三人表决器 制作发报练习器 制作四人抢答器 项目九 制作含数字集成电路的电子装置任务一任务二想一想看一看学一学拓一拓读一读项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器图9.4.1

27、是四人抢答器电路。仔细读图，看一下电路是由什么元器件组成的，有你不认识的新元件吗？有你认识的单元电路吗? 读一读看一看学一学拓一拓想一想项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器1、当按下按键S1时，IC1的各引脚电位是：1脚 （低电位、高电位）； 4脚 （低电位、高电位）；5脚 （低电位、高电位）； 12脚 （低电位、高电位）；13脚 （低电位、高电位）。2、当按下按键S5时，IC1的各引脚电位是：1脚 （低电位、高电位）； 4脚 （低电位、高电位）；5脚 （低电位、高电位）； 12脚 （低电位、高电位）；13脚 （低电位、高电位）。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制

28、作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器图9.4.2是4D触发器CD40175集成电路。仔细观察它的外观图和引线功能排列图，看一看有什么特点。CD40175读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器在数字电路中，通常用具有记忆功能的双稳态触发器来达到这一目的。双稳态触发器简称为触发器。一、触发器的状态触发器有一个或多个输入端，两个互补输出端。两个输出端分别记作Q和规定用Q状态表示触发器状态：当Q=0、 =1时，称触发器为“0”态；Q=1、 =0时，触发器为“1”态。 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任

29、务四 制作四人抢答器二、触发器的分类按逻辑功能分：触发器有RS、D、JK触发器等。接触发方式分：有电位触发型、主从触发型、边沿触发型触发器。按结构方式分：有基本、同步、主从触发器等。三、基本RS触发器读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器四、同步RS触发器同步RS触发器由基本RS触发器增加两个控制门G1、G2构成， 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器五、边沿触发器边沿触发器是通过对电路改进，使触发器只在CP前沿或后沿发生状态翻转的一种触发器。其中使用最多的是前沿D触发器和后沿JK触发器。

30、1、前沿触发型D触发器读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器2、后沿触发型JK触发器常用的CP脉冲后沿触发型号有TTL系列双JK触发器74LS76、74LS112等。读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器一、JK触发器转换成D触发器转换逻辑关系为： ， 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器二、JK触发器转换成T、T触发器 读一读想一想看一看学一学拓一拓项目九 制作含数字集成电路的电子装置 任务四 制作四人抢答器三、D触发器转换成T、T触发器测一测查一查答一答练一练做一做项目九 制作含数字集成电路的