项目十一 数字钟组装与调试

1、11 数字钟组装与调试,主讲,项目样机,项目目标,知识目标 1. 掌握计数器分类、构成原理； 2. 了解寄存器分类、输入/输出工作方式。 技能目标 1. 认识集成计数器、寄存器的引脚图及功能； 2. 能连接计数、译码和显示电路； 3. 能制作有秒、分和小时计数、走时精确的数字钟。,项目介绍,数字钟能进行精确的秒、分、小时计数、译码和显示。 数字钟中含有多谐振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等组合电路和时序电路，使用了cmos集成电路cd4518双十进制计数器、cd4511显示译码器、cd4060 模214计数器和cd4013双d触发器等。 数字钟可用于家庭、学校、企事业单位等场合。,任务1

2、 认识计数器,知识链接1 认识时序逻辑电路 做一做 ewb软件仿真时序逻辑电路,任务1 认识计数器,认一认 时序逻辑电路 1. 时序逻辑电路特点 （1）任意时刻输出信号不仅取决于该时刻输入信号，而且还取决于电路原来状态。 （2）由组合逻辑电路和触发器构成，而触发器是必不可缺少的。 2.时序逻辑电路分类 同步时序逻辑电路cp端接在一起 异步逻辑时序电路cp端未接在一起、或无cp,任务1 认识计数器,做一做 判断同步和异步时序电路,任务1 认识计数器,知识链接2 认识二进制计数器 计数器 累积并寄存输入脉冲（cp）个数的时序逻辑部件,分类,任务1 认识计数器,一、异步二进制计数器 1、ewb软件仿

3、真3位异步二进制加法计数器,任务1 认识计数器,2、电路构成 jk触发器转换为t触发器，前级q端接后级cp端 3、时序图,任务1 认识计数器,4、状态表,任务1 认识计数器,异步二进制计数器构成方法 1、由t触发器构成； 2、cp端接法,减法：,cp后沿：前级 端接后级cp端,cp前沿：前级q端接后级cp端,加法：,cp后沿：前级q端接后级cp端,cp前沿：前级 端接后级cp端,任务1 认识计数器,二、同步二进制计数器 1、ewb仿真同步二进制计数器,任务1 认识计数器,2、电路结构 jk触发器转换成t触发器，cp端接在一起,任务1 认识计数器,3、时序图,任务1 认识计数器,4、状态表,任务

4、1 认识计数器,同步二进制计数器构成方法 1、由t触发器构成；t端接法：,减法：,加法：,2、cp端接法：所有cp接在一起,任务1 认识计数器,认一认 集成同步二进制加法计数器 74ls161四位二进制加法计数器 74ls160十进制加法计数器,引脚图,任务1 认识计数器,输入端,清零端（0有效）,置数端（0有效）,et、ep 控制端,d、c、b、a 数据输入端,cp 计数脉冲（前沿）,输出端,q3、q2、q1、q0 输出端,co 进位输出端,任务1 认识计数器,集成计数器74ls161/160的功能表,任务1 认识计数器,做一做 判断计数器 判断同步、异步；加法、减法；,任务1 认识计数器,

5、知识链接3 认识十进制计数器 一、异步十进制计数器 1、ewb仿真异步十进制加法计数器,任务1 认识计数器,2、电路结构 j0=k0=1；j1= k1=1；j2=q1 k2=1；j3=q2q1 k3=1 3、时序图,任务1 认识计数器,4、状态表,任务1 认识计数器,认一认 集成二五十异步计数器74ls290,1、集成计数器74ls290引脚图,任务1 认识计数器,输入端,清0端（1有效）,置9端（1有效）,cp 0、cp1 计数脉冲（后沿）,输出端,q3、q2、q1、q0 输出端,r0（1）、r0（2）,s9（1）、s9（2）,2、引脚名称,任务1 认识计数器,3、二五十进制计数器74ls2

6、90的功能表,任务1 认识计数器,（1）1位二进制计数器 计数脉冲=cp0 q0输出 （2）异步五进制加法计数器 计数脉冲=cp1 q3q2q1输出 （3）异步十进制加法计数器 q0=cp1、计数脉冲=cp0 q3q2q1q0输出,4、二五十进制计数器构成,任务1 认识计数器,二、同步十进制加法计数器74ls160,1、ewb仿真十进制加法计数器74ls160,任务1 认识计数器,2、引脚名称 与74ls161相同。状态表与异步十进制计数器相同。 3、时序图,任务1 认识计数器,认一认 cmos双十进制计数器cd4518,1、引脚图,任务1 认识计数器,输入端,清0端（1有效）,计数脉冲（前沿

7、）,使能端（1有效）/ 计数脉冲（后沿）,输出端,1q3、1q2、1q1、1q0 输出端,1rd、2rd,1cp、2cp,2、引脚名称,2q3、2q2、2q1、2q0 输出端,任务1 认识计数器,做一做 根据时序图判断计数器,任务2 n进制计数器功能测试,实训操作1 星期计数、译码和显示 1、实训器件 74ls160、74ls00、74ls32、74ls48、数码管 2、星期计数、译码和显示电路 计数循环： 000001010011100101110 000 显 示： 日 1 2 3 4 5 6 日,任务2 n进制计数器功能测试,3、原理图识读,任务2 n进制计数器功能测试,4、电路连接,74

8、ls32引脚图,3输入或门连接,按电路原理图连接。3输入或门连接见下图。,任务2 n进制计数器功能测试,5、星期计数、译码和显示测试 电路连接好后，将74ls160的cp端接至数字电路实验箱的1hz连续脉冲。 测试时：每秒1个cp脉冲 正常工作时：每天1个cp脉冲,任务2 n进制计数器功能测试,实训操作2 秒计数、译码和显示,1、实训器件 cd4518、cd4511、cd4081、数码管 2、秒计数、译码和显示电路 计数循环： 0000 00000000 00010000 0010. . . 0101 10000101 1001 0000 000 显 示： 00 0102035859 00,任

9、务2 n进制计数器功能测试,3、原理图识读 （1）六十进制计数器 译码逻辑：rd2=2q22q1 计数到0110 0000时： rd2=2q22q1=11=1 高位计数器清0，返回00 （2）级联连接 低位1q3接高位en2（ ） 低位cp前沿、高位cp后沿 （3）译码器连接 如图所示,任务2 n进制计数器功能测试,4、电路连接 按原理图连接电路。 输入端不能悬空，按要求接至电源或接地端。,四2输入与门4081引脚图,任务2 n进制计数器功能测试,5、秒计数、译码和显示测试 电路连接好后，将cd4518的cp1端接至数字电路实验箱的1hz连续脉冲。 按照60进制进行计数循环。 想一想：如果构成

10、24进制计数器，将如何连接？,任务2 n进制计数器功能测试,n进制计数器构成方法（74ls160/161/162/163） 1、清0法 （1）译码逻辑：译码数=进制数 （2）级间连接：前级co 非门 后级cp 2、置数法 （1）译码逻辑： 译码数=进制数-1 dcba根据要求设定 （2）级间连接：前级co et/ep，cp并接,n进制计数器构成方法（cd4518） （1）译码逻辑：译码数=进制数 （2）级间连接：前级co 后级en,任务2 n进制计数器功能测试,做一做 计数器判断 1. 三个电路分别采用什么方法构成n进制计数器； 2. 三个电路都是几进制计数器，叫出其名称。,任务3 数字钟组装

11、与调试,电路识读 数字钟原理图 1、数字钟框图,任务3 数字钟组装与调试,2 、 数 字 钟 原 理 图,任务3 数字钟组装与调试,3、工作过程 （1）标准秒脉冲发生器 电路原理图,任务3 数字钟组装与调试,各部作用 石英晶体多谐振荡器（r1、r2、c1、c2、y、与非门）： 产生频率为32768hz矩形波 14位二进制（模214）计数器cd4060： 作214分频器，将32768hz频率分频成2hz，即32768hz/214=2hz 双d触发器cd4013： 作2分频器，将2hz频率分频成1hz秒脉冲,任务3 数字钟组装与调试,（2）秒、分计数、译码和显示,秒和分电路原理图,各部作用同前,任

12、务3 数字钟组装与调试,（3）小时计数、译码和显示,小时电路原理图,各部作用同前,任务3 数字钟组装与调试,实训操作1 元器件选择与识别 1、集成电路识别,cd4060引脚图,rd 清0端（1有效）,石英晶体多谐振荡器输出端,qi输出端,其他集成电路见前面,任务3 数字钟组装与调试,2、数码管识别与测试 测试方法同前 3、阻容元件识别与测试 测试方法同前 4、稳压二极管识别与检测 测试方法同前 5、石英晶体 不需测试 6、单刀双掷开关 使用万用表测试,任务3 数字钟组装与调试,印刷电路板图,任务3 数字钟组装与调试,印刷电路板图,任务3 数字钟组装与调试,元器件实物图,任务3 数字钟组装与调试

13、,元器件清单,元器件清单,任务3 数字钟组装与调试,任务3 数字钟组装与调试,实训操作2 数字钟组装 1、焊接前准备工作,（1）清点组件； （2）识别cd4060、cd4013、cd4518、cd4511、cd4081引脚和数码管引脚； （3）使用万用表检测阻容元器件和稳压二极管。认识石英晶体。 （4）找各元器件焊接位置、元器件引脚整形。,任务3 数字钟组装与调试,2、按工艺组装,元件焊接工艺图,任务3 数字钟组装与调试,实训操作3 数字钟调试 1、通电前检查 测试集成电路、检查元器件焊接是否正确 2、调试电路 （1）标准秒脉冲发生器 调稳压电源：调整到+5v 连接电源：关闭电源，+5v接数字

14、钟电源 测1hz脉冲：开启电源，示波器测cd4013的1脚 故障检查：无1hz脉冲，检查外围元件 高频波形观察：示波器逐点观察cd4060的q端波形,任务3 数字钟组装与调试,（2）秒计数、译码和显示 秒计数：开关打到计数状态。观察计数0059 故障检查：不正常，检查集成电路电源电压 示波器检查cp端是否有秒脉冲 （3）分计数、译码和显示 分计数：分计数检查与秒相同 （4）小时计数、译码和显示 小时计数：与分相同,任务3 数字钟组装与调试,（5）校时 校时（开关按下）：校准到当地时间 校时顺序：校时、校分、校秒,任务3 数字钟组装与调试,做一做 画n进制计数器原理图 1、试用74ls160分别

15、采用置零法和置数法构成七进制计数器，画出原理图。 2、试用cd4518采用置零法设计十二进制计数器，画出原理图。,知识拓展 寄存器,知识拓展 寄存器 认一认 寄存器应用 ewb仿真移位寄存器,知识拓展 寄存器,学一学 寄存器及分类,知识拓展 寄存器,学一学 数码寄存器 1、ewb仿真数码寄存器,知识拓展 寄存器,2、4位集成寄存器74ls175的逻辑图,知识拓展 寄存器,3、74ls175的引脚图,输入端,清0端（0有效）,cp脉冲（前沿）,输出端,q3q2q1q0 原码输出端,cp,反码输出端,d3d2d1d0 数据输入端,知识拓展 寄存器,学一学 移位寄存器 移位寄存器：移位寄存器内存储的

16、二进制数在移位脉冲的作用下，依次左移或右移。 1、电路结构,知识拓展 寄存器,2、工作方式 串入串出 串入并出 并入 串出 并入并出,知识拓展 寄存器,3、4位移位寄存器工作状态表,知识拓展 寄存器,4、移位寄存器工作波形,知识拓展 寄存器,1、引脚图,认一认 集成移位寄存器74ls194,知识拓展 寄存器,2、74ls194的引脚图,输入端,清0端（0有效）,cp脉冲（前沿）,输出端,q3q2q1q0 输出端,cp,d3d2d1d0 并行数据输入端,dir 右移串行数据输入端,dil 左移串行数据输入端,s0、s1 控制端,知识拓展 寄存器,3、74ls194功能表,知识拓展 寄存器,4、74ls194应用仿真,知识拓展 寄存器,做一做 d触发器输出状态判断 74ls175的初始状态q3q2q1q0=0101，输入d3d2d1d0=1011，问： 1. cp分别为0、1和下降沿（ ）时，q3q2q1q0=？ 2. cp为上升沿（ ）时，q3q2q1q0=？,项目小结,1. 任意时刻输出不仅取决于该时刻输入信号，而且还取决