《电工与电子技术》项目四

电工与电子技术项目四数码显示电子钟的组装与调试数码显示电子钟的装配与调试任务二任务一十进制计数器的制作与调试知识目标了解数码管的使用方法；掌握集成触发器的逻辑功能和使用方法；掌握常见计数器的工作原理和分析方法；了解数码显示电子钟的设计思路；了解数码显示电子钟的工作原理；掌握时、分计数电路的实现方法；学习数码显示电子钟的整机调试方法。项目四数码显示电子钟的组装与调试能力目标能够根据电路参数选择器件并检测其性能；能够读懂电路原理图和印刷电路板图；能够完成数码显示电子钟器件的焊接、组装和调试；能够排除调试过程中遇到的故障；熟练使用常用工具和仪表。项目四数码显示电子钟的组装与调试任务一十进制计数器的制作与调试任务导入请和组员按图4-1所示组装十进制计数器。CP选用手动的单次脉冲或1Hz的固定脉冲。图4-1十进制计数器任务一十进制计数器的制作与调试知识准备译码器一、译码是将二进制代码或二-十进制代码还原为其原来所代表的字符的过程，能实现译码功能的电路称为译码电路或译码器。译码器是一个多输入、多输出电路，它的输入是二进制代码或二-十进制代码，输出是代码所代表的字符。译码器大致可分成三类：二进制译码器、二-十进制译码器和显示译码器。数据从计算机主机到显示器的过程就是译码的过程，这个过程需要译码器来完成。任务一十进制计数器的制作与调试二进制译码器（一）二进制译码器是将输入的二进制代码“翻译”成为其原来所对应信息的组合逻辑电路。它有n个输入端，2n个输出端。一般称为n线-2n线译码器，且对应于输入代码的每一种状态，2n个输出中只有一个为1(或为0)，其余全为0(或为1)。图4-2所示为3线-8线译码器74LS138的引脚排列及惯用图形符号。任务一十进制计数器的制作与调试图4-23线-8线译码器74LS138的引脚排列及惯用图形符号任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试由表4-1所示可以得到其逻辑函数表达式为任务一十进制计数器的制作与调试二-十进制译码器（二）把二-十进制代码翻译成10个十进制数字信号的电路称为二-十进制译码器，也称为BCD译码器。二-十进制译码器74LS42的引脚排列及惯用图形符号如图4-3所示，它有4个输入端，10个输出端，输入的是十进制数的4位二进制编码(BCD码)，分别用A3、A2、A1、A0表示；输出的是与10个十进制数字相对应的10个信号，用Y9~Y0表示，低电平有效。由于二-十进制译码器有4根输出线，所以又称为4线-10线译码器。任务一十进制计数器的制作与调试图4-3二-十进制译码器74LS42引脚排列及惯用图形符号任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试由表4-2所示可以得到其逻辑函数表达式为任务一十进制计数器的制作与调试74LS42的逻辑电路图如图4-4所示。图4-474LS42的逻辑电路图任务一十进制计数器的制作与调试显示译码器（三）在数字系统中，经常需要把处理结果直接用十进制的形式显示出来，这需要用译码器、驱动器及显示器共同完成。任务一十进制计数器的制作与调试七段显示译码器的功能是把BCD二进制代码译成对应数码管的7个字段信号，并驱动数码管，显示出相应的十进制代码。显示译码器有很多集成产品，有共阳极和共阴极两种接法。共阳极显示译码器有7446A/47、A74L46/47和74LS47等，其特点是：集电极开路输出直接驱动指示器；试灯输入；前、后沿零灭灯控制；具有灯光强度调节能力；有效低电平输出；驱动器输出最大电压高，吸收电流大。任务一十进制计数器的制作与调试共阴极显示译码器有7448、74LS48和74C48等，其特点是：有效高电平输出；内部有升压电阻，因而无须外部电阻；试灯输入；前、后沿零灭灯控制；显示译码器有灯光调节能力；输出最大电压为5.5V，吸收电流为6mA。共阳极显示译码器7446的引脚排列及惯用图形符号如图4-5所示。其功能表见表4-3。从表中可以看到，当输入信号DCBA为0000~1001时，分别显示0~9数字信号；当输入1010~1110时，显示非数字信号，当输入1111时，7个显示段全暗。任务一十进制计数器的制作与调试图4-5共阳极显示译码器7446的引脚排列及惯用图形符号任务一十进制计数器的制作与调试下面介绍7446的各控制信号。任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试7446与共阳极数码管的连接如图4-6所示。图中，R为限流电阻，共阳极结构的数码管需要低电平驱动才能显示。7448、74LS48与共阴极数码管连接。图4-67446与共阳极数码管的连接任务一十进制计数器的制作与调试共阴极显示译码器74LS48的引脚排列与惯用图形符号如图4-7所示。共阴极数码管需要高电平驱动才能显示。图4-7共阴极显示译码器74LS48的引脚与惯用图形符号任务一十进制计数器的制作与调试与7446的主要区别在于它是采用有效高电平输出，其内部有限流电阻，其余功能均相同。当后面接数码管时则不需要外接限流电阻，但是由于74LS48拉电流能力小，灌电流能力大，一般都须外接电阻推动数码管，其接线图如图4-8所示。图4-874LS48与共阴极数码管相连任务一十进制计数器的制作与调试活动小组成员讨论译码电路的实现方法，以译码器74LS248为例来制作一个0~9一位数字的显示电路。首先了解74LS248芯片的结构和功能，其惯用图形符号如图4-9所示。图4-974LS248的惯用图形符号任务一十进制计数器的制作与调试选好芯片后，在使用前先检查其性能好坏。如果没有拨码开关，则可以用四位逻辑开关代替。按图4-10接好后，按逻辑功能表给定不同的输入，观察输出并记录下来，验证其逻辑功能。图4-1074LS248译码器试验接线图任务一十进制计数器的制作与调试显示电路二、显示电路的作用及分类（一）显示电路的作用1.显示电路是一种把信号(数字、字母或符号)直接显示出来的电路，如洗衣机、电梯、公交车等的显示电路。任务一十进制计数器的制作与调试显示电路的分类2.数码显示电路按发光物质分为半导体发光二极管显示器(LED显示器)、荧光显示器、液晶显示器(LCD)及气体放电管显示器等。目前应用最多的是LED和LCD。任务一十进制计数器的制作与调试显示电路介绍（二）目前广泛使用的显示器件是七段数码显示器，由a~g七段可发光的线段拼合而成，通过控制各段的亮与灭，来实现显示不同的字符或数字。下面介绍常见的半导体数码显示器(LED)和液晶显示器(LCD)。任务一十进制计数器的制作与调试半导体数码显示器1.半导体数码显示器由七段发光二极管组合而成，有0.5in（1in=0.0254m）、1in等不同的尺寸。LED显示器通常不能做得太小，小尺寸的一般是笔划段型的，多用于显示仪表中；大型尺寸的一般是点阵型的，多用于大型显示屏的制作。其外形图如图4-11(a)所示；图4-11(b)所示为阴极连在一起接电源负极的共阴极数码管，阳极接高电平时二极管发光；图4-11(c)所示为阳极连在一起接电源正极的共阳极数码管，阴极接低电平时二极管发光。LED显示器的优点是工作电压低，体积小，使用寿命长，响应速度快，颜色丰富（红、黄、绿等）。任务一十进制计数器的制作与调试图4-11七段数码管的外形及共阴极、共阳极等效电路图任务一十进制计数器的制作与调试显示举例(共阴极)如下：共阴极接法如图4-11(b)所示，为高电平触发，每一段由一个发光二极管构成，当输入为1时该段发光；当输入为0时，该段灭。如图4-10(d)所示,若显示数字4，则要求各段的输入为b=c=f=g=1，a=d=e=0；若显示数字6，各段的输入为c=d=e=f=g=1，a=b=0。任务一十进制计数器的制作与调试液晶显示器2.液晶显示器中的液态晶体材料是一种有机化合物，在常温下既有液态特性，又有晶体特性。利用液晶在电场作用下产生光的散射或偏光作用原理，便可实现数字显示。任务一十进制计数器的制作与调试活动显示功能的实现。（1）显示电路。显示器选择共阴极数码管LC5011-11，其引脚图如图4-12所示；显示译码器选用74LS248；编码器可用74LS147或直接用拨码开关，此处直接采用拨码开关来编码。图4-12LC5011-11引脚图任务一十进制计数器的制作与调试（2）完整的电路图和接线图。在选好相应的编码器、译码器和显示器后，最终能够显示数字0~9的显示电路接线图如图4-13所示。图4-13十进制数字显示电路任务一十进制计数器的制作与调试触发器三、触发器是具有记忆功能的基本逻辑单元，是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。它有两个稳定的状态，即0状态和1状态，一个触发器可以记忆1位二值信号(0或1)，在不同的输入情况下，它可以被置成0状态或1状态；当输入信号消失后，所置成的状态能够保持不变，即具有记忆功能。触发器有多种分类方法，具体分类见表4-4。任务一十进制计数器的制作与调试其中应用最广泛的是JK触发器和D触发器，而深刻理解RS触发器对全面掌握触发器的工作方式和动作特点是至关重要的。事实上，JK触发器和D触发器都是RS触发器的改进型，其中JK触发器保留了两个数据输入端，而D触发器只保留了一个数据输入端。T触发器是一种简化了的JK触发器。触发器的逻辑功能一般采用驱动表(激励表)、特性方程、状态转换图和波形图(时序图)等方式进行描述。任务一十进制计数器的制作与调试基本RS触发器（一）电路结构和逻辑符号1.基本RS触发器是最简单、最基本的触发器，由与非门组成的基本RS触发器电路如图4-14(a)所示，图4-14(b)所示是其逻辑符号。电路由两个与非门交叉连接而成，R和S为输入端，Q和Q为输出端。图4-14基本RS触发器任务一十进制计数器的制作与调试逻辑功能2.任务一十进制计数器的制作与调试特性表与特性方程3.(1)Qn(初态)：触发器接收输入信号之前的状态，也就是触发器原来的稳定状态。(2)Qn+1(次态)：触发器接收输入信号之后所处的新稳定状态。任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试将触发器的逻辑关系用逻辑代数式表示称为触发器的特征方程。基本RS触发器的特征方程为任务一十进制计数器的制作与调试同步RS触发器（二）上述基本RS触发器当输入的置0或置1信号一出现，输出状态就可能随之发生变化，这在数字系统中会带来许多不便。在实际使用中，往往要求触发器按一定的节拍动作，于是设计出了同步触发器。同步触发器又称时钟触发器、钟控触发器。任务一十进制计数器的制作与调试同步RS触发器的电路结构和逻辑符号1.同步RS触发器的电路结构和逻辑符号如图4-15所示。图4-15同步RS触发器任务一十进制计数器的制作与调试同步RS触发器的真值表见表4-6。任务一十进制计数器的制作与调试触发器外部逻辑特性的描述方法2.触发器逻辑特性的描述方法有特性表（真值表）、驱动表、特性方程、状态转换图及时序图(波形图)。(1)驱动表(激励表)。根据触发器的初态和次态的转化关系来确定输入信号取值的关系表称为驱动表，同步RS触发器的驱动表见表4-7。任务一十进制计数器的制作与调试(2)特性方程。特性方程是描述触发器次态Qn+1与R、S及现态Qn之间关系的逻辑表达式。同步RS触发器的特性方程为CP=1期间有以下关系：任务一十进制计数器的制作与调试(3)状态转换图。状态转换图表示触发器从一个状态变化到另一个状态或保持原状态不变时，对输入信号(R、S)提出的要求。同步RS触发器的状态转换图如图4-16所示。图4-16同步RS触发器的状态转换图任务一十进制计数器的制作与调试同步RS触发器的工作波形图如图4-17所示。图4-17同步RS触发器的工作波形图任务一十进制计数器的制作与调试同步RS触发器的主要特点3.(1)时钟控制。在CP=1期间接收输入信号，CP=0时状态保持不变，与基本RS触发器相比，对触发器状态的转变增加了时钟控制。(2)R、S之间有约束条件。不能允许出现R和S同时为1的情况，否则会使触发器处于不确定的状态。任务一十进制计数器的制作与调试同步D触发器（三）由于同步RS触发器在CP=1期间可能出现R=S=1，从而导致RS触发器输出端状态不定的情况。为避免这种情况而设计了同步D触发器。任务一十进制计数器的制作与调试同步D触发器的电路结构和逻辑符号1.同步D触发器的电路结构和逻辑符号如图4-18所示。图4-18同步D触发器的电路结构和逻辑符号任务一十进制计数器的制作与调试同步D触发器的逻辑功能2.任务一十进制计数器的制作与调试同步JK触发器的电路结构和逻辑符号1.同步JK触发器的电路结构和逻辑符号如图4-19所示。图4-19同步JK触发器的电路结构和逻辑符号同步JK触发器（四）任务一十进制计数器的制作与调试同步JK触发器的逻辑功能2.同步JK触发器的真值表见表4-10。任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试同步JK触发器的状态转换图如图4-20所示。图4-20同步JK触发器的状态转换图任务一十进制计数器的制作与调试T触发器有一个输入端，它可以控制触发器不改变状态(与CP信号无关)，又可以控制触发器每接收一个CP信号就翻转一次。其状态可以用来记忆时钟脉冲CP输入的个数，所以又称为计数触发器。T触发器的状态方程为Qn+1=T

Qn，它具有置0和置1功能。T触发器可以很方便地用JK触发器和D触发器构成，所以在定型的产品中很少有专门的T触发器。

T触发器（五）任务一十进制计数器的制作与调试在一个时钟周期的整个高电平期间或整个低电平期间都能接收输入信号并改变状态的触发方式称为电平触发。由此引起的在一个时钟脉冲周期中，触发器发生不必要的翻转现象称为空翻，同步RS触发器的空翻如图4-21所示。空翻是一种有害的现象，它使得时序电路不能按时钟节拍工作，从而造成系统的误动作。同步触发器存在的问题——空翻（六）任务一十进制计数器的制作与调试图4-21同步RS触发器的空翻任务一十进制计数器的制作与调试造成空翻现象的原因是同步触发器结构的不完善，这主要是因为电平触发时触发时间较长造成的，为了克服触发时间较长引起的空翻，于是，设计出了边沿触发器。下面将讨论几种无空翻的边沿触发器，这些触发器都是从结构触发方式上采取措施，从而克服了空翻现象。任务一十进制计数器的制作与调试边沿D触发器的结构1.同步D触发器具有空翻现象。为了克服空翻，并具有边沿触发器的特性，在图4-18所示的同步D触发器电路的基础上引入三根反馈线L1、L2、L3，得到了由边沿触发的D触发器，如图4-22所示。图4-22边沿D触发器的电路结构和逻辑符号边沿D触发器（七）任务一十进制计数器的制作与调试边沿D触发器的工作原理2.边沿D触发器的工作原理可以从以下两种情况进行分析：(1)输入D=1。当CP=0时，D3、D4被封锁，Q3=1，Q4=1，D1、D2组成的基本RS触发器保持原状态不变。因D=1，D5输入全1，输出Q5=0，它使Q3=1，Q6=1。当CP由0变为1时，D4输入全1，输出Q4变为0。继而Q翻转为1，Q翻转为0，完成了使触发器翻转为1状态的全过程。(2)输入D=0。当CP=0时，D3、D4被封锁，Q3=1，Q4=1，D1、D2组成的基本RS触发器保持原状态不变。因D=0，Q5=1，D6输入全1，输出Q6=0。当CP由0变为1时，D3输入全1，输出Q3变为0。继而Q翻转为0，Q翻转为1，完成了使触发器翻转为0状态的全过程。任务一十进制计数器的制作与调试边沿D触发器的逻辑功能3.(1)边沿D触发器的真值表见表4-11。(2)边沿D触发器的特性方程为Qn+1=D(CP↑有效)任务一十进制计数器的制作与调试(3)边沿D触发器的状态转换图及波形图如图4-23和图4-24所示。图4-23边沿D触发器的状态转换图图4-24边沿D触发器的波形图任务一十进制计数器的制作与调试边沿JK触发器（八）边沿触发器是只在CP上升沿或下降沿时刻接收输入信号，并按输入信号决定的状态进行翻转，而其他时刻输入信号的变化对触发器状态没有影响。其优点为工作可靠，抗干扰能力强，不存在空翻，分为CP上升沿触发和CP下降沿触发两大类。任务一十进制计数器的制作与调试边沿JK触发器的逻辑符号1.边沿JK触发器的逻辑符号如图4-25所示。多数D触发器为上升沿触发，JK触发器为下降沿触发，由于下降沿的JK触发器触发过程较为复杂，这里不做介绍。图4-25边沿JK触发器的逻辑符号任务一十进制计数器的制作与调试边沿JK触发器的逻辑功能2.下面以下降沿触发为例对其逻辑功能进行分析。(1)当CP=0，CP=1或CP由0变为1（上升沿）时，触发器的状态不变。(2)当CP由1变为0（下降沿）时，触发器的状态根据J、K端的输入信号翻转。任务一十进制计数器的制作与调试①J=0，K=0时，触发器状态保持不变。②J=0，K=1时，触发器会翻转到和J相同的0状态。③J=1，K=0时，触发器会翻转到和J相同的1状态。④J=1，K=1时，当CP为连续脉冲时，触发器的状态便不断来回翻转。边沿（下降沿）JK触发器的特性方程为任务一十进制计数器的制作与调试边沿JK触发器的工作波形3.边沿JK触发器的工作波形如图4-26所示。图4-26边沿JK触发器的工作波形任务一十进制计数器的制作与调试主从JK触发器（九）主从JK触发器的逻辑图和逻辑符号1.主从JK触发器的逻辑图和逻辑符号如图4－27所示。图4－27主从JK触发器的逻辑图和逻辑符号任务一十进制计数器的制作与调试主从JK触发器的逻辑功能2.主从JK触发器的逻辑功能与同步JK触发器、边沿JK触发器的逻辑功能基本相同，不同之处是主从JK触发器状态的翻转分为两个节拍，具体如下：主从JK触发器的特性方程为任务一十进制计数器的制作与调试主从JK触发器的电路特点3.(1)主从JK触发器采用主从控制结构，从根本上解决了输入信号直接控制的问题，具有CP=1期间接收输入信号，CP下降沿到来时触发翻转的特点。(2)输入信号J、K之间没有约束。(3)存在一次变化问题。任务一十进制计数器的制作与调试计数器四、在数字电路中，能够记录输入脉冲CP个数的电路称为计数器。计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的模，用M表示，如M=6的计数器是六进制计数器。计数器的模实际上是电路的有效状态个数。计数器的种类很多，特点各异。它有多种分类方法，具体如下：任务一十进制计数器的制作与调试①二进制计数器。按二进制数运算规律进行计数的计数器称为二进制计数器。②十进制计数器。按十进制数运算规律进行计数的计数器称为十进制计数器。(1)按计数进制，分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器。③任意进制计数器。二进制计数器和十进制计数器之外的其他进制计数器统称为任意进制计数器，如五进制计数器、六十进制计数器等。任务一十进制计数器的制作与调试(2)按计数增减，分为加法计数器、减法计数器和加减计数器。①加法计数器。随着计数脉冲的输入做递增计数的计数器称为加法计数器。②减法计数器。随着计数脉冲的输入做递减计数的计数器称为减法计数器。③加减计数器。在加减控制信号作用下，可递增计数，也可递减计数的计数器，称为加减计数器，又称可逆计数器。任务一十进制计数器的制作与调试(3)按计数器中触发器翻转是否同步，分为异步计数器和同步计数器。①异步计数器。计数脉冲只加到部分触发器的时钟脉冲输入端上，而其余触发器的触发信号则由电路内部提供，使应翻转的触发器状态更新有先有后的计数器，称为异步计数器。②同步计数器。计数脉冲同时加到所有触发器的时钟信号输入端，使应翻转的触发器同时翻转的计数器，称为同步计数器。显然，它的计数速度要比异步计数器快得多。任务一十进制计数器的制作与调试二进制计数器（一）同步二进制加法计数器1.图4－28所示为4个JK触发器构成的4位同步二进制加法计数器的逻辑电路图。图中各触发器的时钟脉冲输入接同一个计数脉冲CP，这是一个同步时序电路。图4－284位同步二进制加法计数器的逻辑电路图任务一十进制计数器的制作与调试应用时序逻辑电路的分析方法可得到输出方程为各触发器的驱动方程分别为任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试设电路的初始状态为0000，代入状态方程可得状态转换表，见表4－12。任务一十进制计数器的制作与调试CO是进位输出信号，每输入16个计数脉冲，计数器完成一次计数循环，并在输出端CO送出一个高电平的进位信号，因此也称为十六进制计数器，其工作波形如图4－29所示。图4－294位同步二进制加法计数器的工作波形

4位同步二进制减法计数器实现二进制减法计算，即每输入一个脉冲，计数器状态减1。其电路结构与同步二进制加法计数器相似，这里不单独介绍。其状态转换表见表4－13。任务一十进制计数器的制作与调试同步二进制减法计数器2.任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试异步二进制加法计数器3.图4－30所示为由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器的逻辑电路图，其工作波形如图4－31所示。按照时序逻辑电路的分析方法，可自己进行逻辑功能分析。图4－304位异步二进制加法计数器的逻辑电路图任务一十进制计数器的制作与调试图4－314位异步二进制加法计数器的工作波形任务一十进制计数器的制作与调试十进制计数器（二）同步十进制加法计数器1.十进制计数器也是计数器中最常用的一种。图4－32所示为由4个下降沿触发的JK触发器组成的同步十进制加法计数器的逻辑电路图。图4－32同步十进制加法计数器的逻辑电路图任务一十进制计数器的制作与调试(1)写出输出方程和驱动方程。输出方程为任务一十进制计数器的制作与调试任务一十进制计数器的制作与调试(3)列状态转换表。设初始状态为0000，代入次态方程进行计算，可得状态转换表，见表4－14

。任务一十进制计数器的制作与调试用同样的分析方法分别求出6种无效状态的次态，画出完整的状态转换图，如图4－33所示。在实际工作中，某种原因导致计数器进入无效状态时，能在时钟信号作用下，最终进入有效状态，所以电路能够自起动。图4－33同步十进制加法计数器的状态转换图任务一十进制计数器的制作与调试CO是进位输出信号，即每输入10个计数脉冲计数器工作一个循环，并在第10个计数脉冲的下降沿，输出CO送出一个下降沿的进位信号，因此称为十进制计数器。根据状态转换表或状态转换图可以画出图4－34所示的时序图。图4－34同步十进制加法计数器的时序图任务一十进制计数器的制作与调试异步十进制加法计数器2.异步十进制加法计数器是在4位异步二进制加法计数器的基础上经过适当修改获得的。它跳过了1010~1111六个状态，利用自然二进制数的前十个状态0000~1001实现十进制计数。图4－35所示为由4个JK触发器组成的8421BCD码异步十进制加法计数器的逻辑电路图。图4－35异步十进制加法计数器的逻辑电路图任务一十进制计数器的制作与调试异步十进制加法计数器的工作波形如图4－36所示。按照时序逻辑电路的分析方法，可自己进行逻辑功能分析。图4－36异步十进制加法计数器的工作波形十进制计数器电路的识别与绘制子任务1知识链接十进制计数器电路如图4－37所示。其中，集成4位同步十进制加法计数器74LS160是典型的常用计数器，其计数规律与前面介绍的4位同步十进制加法计数器相同，不同的是增加了3个辅助输入控制端ET、EP和LD，共有16个引脚；74LS48芯片共16个引脚，是BCD码七段译码器；右边是七段数码管显示器。十进制计数器电路的识别与绘制子任务1图4－37十进制计数器电路十进制计数器电路的识别与绘制子任务1活动根据所学的准备知识，参考图4－37，绘制十进制计数器连接图，并和组员讨论各个器件的作用。十进制计数器电路的识别与绘制子任务1任务实施小组成员分工协作，对十进制计数器电路进行识别和绘制，并完成工作计划单的填写工作。工作计划单十进制计数器电路的识别与绘制子任务1十进制计数器电路的识别与绘制子任务1小组成员分工协作，根据工作计划单进行任务实施，并完成任务实施单的填写工作。十进制计数器电路的识别与绘制子任务1根据任务完成情况填写考核评价表，见表4－15。十进制计数器器件的识别与检测子任务2知识链接集成4位同步十进制加法计数器74LS160芯片认识一、74LS160有16个引脚，如图4－38所示。其中，RD为强制清0端，LD为预置数控制端，与CP上升沿和D3D2D1D0一起完成预置数，EP和ET为扩展控制端，在多个74LS160完成多位计数时控制计数。十进制计数器器件的识别与检测子任务2图4－3874LS160外引脚排列图十进制计数器器件的识别与检测子任务274LS160的逻辑功能1.74LS160逻辑功能表见表4－16。十进制计数器器件的识别与检测子任务2十进制计数器器件的识别与检测子任务2用集成十进制计数器74LS160实现六十进制计数2.由于74LS160是十进制计数器，最大能记到十，若要完成六十进制计数可将两片74LS160进行级联，将容量扩展到10×10=100进制计数，再做适当调整，即可实现十进制到六十进制的转换。十进制计数器器件的识别与检测子任务2(1)计数器级联的方法。①同步级联。图4－39所示是用3片4位十进制加法计数器74LS160同步级联构成的同步加法计数器，计数器容量为10×10×10=1000。同步级联的特点是3个计数器同时连接到同一个计数脉冲CP上，以低位计数器进位脉冲RCO作为高位计数器的工作状态控制脉冲ET和EP。图4－393片74LS160同步级联构成的同步加法计数器十进制计数器器件的识别与检测子任务2②异步级联。图4-40所示是用3片74LS160异步级联构成的异步加法计数器，计数器容量和上述同步级联的计数器相同。异步级联的特点是计数脉冲CP连接到低位计数器的RCO端，以低位计数器进位脉冲RCO作为高位计数器的计数脉冲CP，两个计数器的ET、EP端都接高电平。图4-403片74LS160异步级联构成的异步加法计数器十进制计数器器件的识别与检测子任务2(2)用74LS160实现六十进制计数。①用同步级联、异步清零方式实现。异步清零法利用的是74LS160的异步清零功能。在74LS160的计数过程中，不管输出处于哪一种状态，只要在异步清零输入端加低电平信号(RD=0)，74LS160的输出会立即从这个状态回到初始状态。当清零信号消失后，74LS160又从0000状态开始重新计数。这里就是利用这一特点来实现六十进制计数的。当计数计到60即高位芯片输出为0110(十进制数为6)，低位芯片输出为0000(十进制数为0)时，若同时给高位芯片和低位芯片的清零端一个清零信号，即使RD=0，两片74LS160的8个输出端都为0，计数器重新开始计数。十进制计数器器件的识别与检测子任务2根据清零信号表达式画出两片计数器的连线图，其逻辑电路图如图4-41所示。图4-41同步级联、异步清零方式实现的六十进制计数器十进制计数器器件的识别与检测子任务2②用同步级联、反馈置数方式实现。采用反馈置数法时，首先要在置数输入端设置好预置数据，如设D3D2D1D0=0000或D3D2D1D0=0001等。由于74LS160的置数功能是同步的，在其计数过程中，不管输出处于哪一种状态，只要在同步置数输入端加低电平信号，即LD=0，且等到下一个脉冲上升沿到来后，74LS160的输出就会立即从当前状态置成预先设置好的状态。置数信号消失后，74LS160又从预先设置好的状态开始重新计数。利用这一特点。十进制计数器器件的识别与检测子任务2根据置数信号表达式画出连线图，其逻辑电路图如图4-42所示。图4-42同步级联、反馈置数方式实现的六十进制计数器十进制计数器器件的识别与检测子任务2

BCD码七段译码器74LS48芯片认识二、如图4-43所示，A0~A3表示输入，LT表示灯测试，BI/RBO表示消隐，RBI表示脉冲消隐(动态灭灯)，Ya~Yg

表示输出。74LS48是为共阴极数码管提供驱动电平的。图4-43BCD码七段译码器外引脚排列图十进制计数器器件的识别与检测子任务2七段数码管显示器认识三、七段数码管显示器的认识参考图4-11。十进制计数器器件的识别与检测子任务2活动识别74LS160、74LS48和七段数码管显示器的管脚及功能。十进制计数器器件的识别与检测子任务2任务实施小组成员分工协作，对十进制计数器器件进行识别和检测，并完成工作计划单的填写工作。十进制计数器器件的识别与检测子任务2小组成员分工协作，根据工作计划单进行任务实施，并完成任务实施单的填写工作。十进制计数器器件的识别与检测子任务2评价根据任务完成情况填写考核评价表，见表4-17。十进制计数器的装配与调试子任务3计数器的测试接线图一、计数器的测试接线图如图4-44所示。图4-44计数器测试接线图十进制计数器的装配与调试子任务3活动按图4-44连接电路，测试计数器的逻辑功能。CP选用手动单次脉冲，输出接电平显示，观察现象。十进制计数器的装配与调试子任务3译码显示测试接线图二、译码显示测试接线图如图4-45所示。图4-45译码显示测试接线图十进制计数器的装配与调试子任务3活动按图4-45组装译码显示电路。手动输入电平，记录数码管的显示字符。十进制计数器的装配与调试子任务3计数器装配调试三、参考图4-37所示电路组装十进制计数器。CP选用手动的单次脉冲或1Hz的固定脉冲。记录显示结果。十进制计数器的装配与调试子任务3任务实施小组成员分工协作，对十进制计数器进行装配与调试，并完成工作计划单的填写工作。十进制计数器的装配与调试子任务3小组成员分工协作，根据工作计划单进行任务实施，并完成任务实施单的填写工作。十进制计数器的装配与调试子任务3评价根据任务完成情况填写考核评价表，见表4-18。数码显示电子钟的装配与调试任务二任务导入本任务采用一只PMOS大规模集成电路LM8560(TMS3450NL)和4位LED显示屏，通过驱动显示屏便能显示时、分。振荡部分采用石英晶振作为时基信号源，从而保证了计时的精度。本电路还具有定时报警功能，其定时调整方便，电路稳定可靠，能耗低，集成电路采用插座插装，制作成功率高。数码显示电子钟的装配与调试任务二数码显示电子钟的电路原理图一、图4-54数码显示电子钟的电路原理图数码显示电子钟的装配与调试任务二数码显示电子钟的工作原理二、LM8560(IC1)是50/60Hz的时基24小时专用数字钟集成电路，有28只管脚，1～14脚显示笔画输出，15脚为正电源端，20脚为负电源端，27脚是内部振荡器RC输入端，16脚为报警输出端。T1为降压变压器，经桥式整流(VD6~VD9)及滤波(C3、C4)后得到直流电，供主电路和显示屏工作。当交流电源停电时，备用电池通过VD5向电路供电。IC2(CD4060)、JT、R2、C2构成50Hz的信号送到LM8560的25脚，并作为秒信号经VT2、VT3驱动显示屏内的冒号闪动。数码显示电子钟的装配与调试任务二调时钟时，按下S3的同时按下S1可调小时数；按下S3的同时按下S2可调分钟数。调定时报警时，按下S4的同时按下S1可调闹钟的小时数；按下S4的同时按下S2可调闹铃的分钟数。通过计时精度很高的石英晶振，采用相应进制的计数器，转化为二进制数，经过译码和显示电路准确地将“时”“分”“秒”用数字的方式显示出来。数码显示电子钟的装配与调试任务二数码显示电子钟的印制电路板三、数码显示电子钟的印制电路板图如图4-55所示。图4-55数码显示电子钟的印制电路板图数码显示电子钟的装配与调试任务二活动参照图4-54，分析数码显示电子钟的工作原理，并和组员讨论各器件的作用。数码显示电子钟电路的认识子任务1如图4-56所示，数码显示电子钟主要包括晶体振荡器CD4060(IC2)、数字钟控电路LM8560(内含显示译码驱动电路、