电子技术基础项目九

项目七组合逻辑电路认知及应用时序逻辑电路认知及应用项目九组合逻辑电路没有记忆功能，实际中很多电路需要具有记忆功能，如时钟、计数器等，本项目介绍具有记忆功能的时序逻辑电路，包括计数器、移位寄存器的安装调试技能实训及触发器的相关知识。项目七组合逻辑电路认知及应用掌握集成触发器的逻辑功能测试方法；会用触发器安装电路，实现所要求的逻辑功能；能根据电路图安装典型时序逻辑电路，如计数器、移位寄存器；会安装电路，实现计数器的逻辑功能。技能目标项目七组合逻辑电路认知及应用1.了解时序逻辑电路的特点。2.了解基本Rs触发器的电路组成，掌握RS触发器所能实现的逻辑功能；3.了解同步RS触发器的特点、时钟脉冲的作用，了解逻辑功能；4.熟悉JK触发器的电路符号，了解JK触发器的逻辑功能和边沿触发方式；5.了解寄存器的功能、基本构成和常见类型，了解典型集成移位寄存器的应用；6.了解计数器的功能及计数器的类型，掌握二进制、十进制等典型集成计数器的外特性及应用；知识目标项目七组合逻辑电路认知及应用技能实训1：无抖动开关与普通开关搭建技能实训2：秒计数器制作技能实训3：移位寄存器制作技能实训知识点1：RS触发器知识点2：JK和D触发器知识点3：计数器知识点4：移位寄存器知识链接项目七组合逻辑电路认知及应用1.认识电路2.元器件选择与测试3.电路制作与调试4.电路测试与分析技能实训1：无抖动开关与普通开关搭建项目七组合逻辑电路认知及应用开关（按键）是电气设备人机交互的指令器件。开关的形式多种多样，从计算机键盘按键的弹性触点到机床上的按钮开关，所有此机械式开关（普通开关）的共同特性是弹性触点在接触或断开的过程有抖动的现象，即在持续几毫秒内重复地通、断。普通开关的抖动性会造成控制系统的不稳定性，带来误动作。具有防抖功能的开关叫做无抖动开关。项目七组合逻辑电路认知及应用一、认识电路1．电路工作原理无抖动开关和抖动开关的对比实验板电路如图9-1所示。图9-1无抖动开关和抖动开关对比电路图项目七组合逻辑电路认知及应用（1）CD4011简介CD4011的外形为双列直插式14引脚，如图9-2（a）所示，内部包含4个与非门，如图9-2（b）所示（图中编号为A、B、C、D），引脚名称和功能如图9-2（c）所示。（a）外形图（b）内部结构图项目七组合逻辑电路认知及应用（c）引脚功能图9-2CD4011外形与引脚排列项目七组合逻辑电路认知及应用（2）工作原理用集成块CD4011内部的两个与非门连接成一个基本RS触发器，当按钮开关S3、S2闭合时可使RS触发器复位端R和置位端S的电平变为0，断开时可使R、S的电平变为1。通过S3、S2可给RS触发器设置输入状态，从而决定输出状态。当S3闭合、S2断开时，R=0，S=1，触发器的输出端Q=0，LED2不会点亮，当S3断开、S2闭合时，R=1，S=0，触发器的输出端Q=1，LED2点亮。当S3、S2都断开时，R=S=1，触发器的输出端Q保持原来的状态（即R=S=1之前的那个状态），输出端Q的电平变化，相当于开关的闭合和断开。这种闭合与断开是无抖动的（可用示波器在测试点P3观察Q端的电平变化，是矩形波）。按键S2、S3、CD4011等构成了一个无抖动开关。S1是普通开关，有抖动性。按下S1的过程，测试点P1的电平会由5V变为0，使LED1、R4被短路，LED1熄灭，释放S1的过程，P1的电平会由0变为5V，LED1点亮，但变化过程具有抖动性（可用示波器观察测试点P1的电平变化，不标准的矩形波）。项目七组合逻辑电路认知及应用2．实物图无抖动开关和抖动开关的对比实验板实物如图9-3所示。图9-3无抖动开关和抖动开关的对比实验板实物项目七组合逻辑电路认知及应用二、元器件的选择与测试1．根据电路原理图，从所给元器件袋中选择装配电路所需的元器件。按要求进行测试，并将测试结果填入表9-1中，筛选后，未用到的元器件测试结果填入表9-2中。（1）用万用表对电阻器进行测量，将测得实际阻值填入“测试结果”栏。（2）测试发光二极管：用万用表测量其正、反向电阻，判断正负极，将测量挡位和测量结果填在表中。（3）用万用表分别测量按键没按下和按下后引脚间的电阻值，将测量结果填入表中。项目七组合逻辑电路认知及应用表9-1元器件清单序号名称配件图号测试结果及型号规格1发光二极管（红）φ3LED1用万用表测得的实际最大阻值为Ω2发光二极管（绿）φ3LED2此电容的容量是33-PinP1此电容的容量是42-PinP2、P3此电容的容量是5直插电阻R1，R4，510Ω用万用表测得的实际阻值为Ω6直插电阻R2，R3，4.7K7直插电阻R5，2K8轻触按键轻触按9含座子CD401110连孔板————项目七组合逻辑电路认知及应用表9-2筛选后未用到的元器件序号名称测试结果1电阻从色环上可读出其阻值为Ω2无极性电容器容量为pF项目七组合逻辑电路认知及应用三、电路制作与调试1．按电路原理图的结构在单孔印制电路板上绘制电路元器件的布局草图。2．按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。3．按布局图在实验印制电路板上依次进行元器件的排列、插装。4．按焊接工艺要求对元器件进行焊接。①利用CD4011内部的两个与非门，通过外部连接，制作一个基本RS触发器。确定RS触发器的输入端子、，输出端子Q。②将各元件按原理图连接成完整的电路。5.要求：（1）不漏装、错装，不损坏元器件。（2）无虚焊，漏焊和桥接，焊点表面要光滑、干净。（3）元器件排列整齐，布局合理，并符合工艺要求。注意：必须将集成电路插座焊接在电路板上，再将集成块4011插在插座上，电源和地不要太靠近，焊接发光二极管时，不要过热，以免损坏元件。项目七组合逻辑电路认知及应用四、电路测试与分析1．检测有无明显故障。如果电路正常，表现出的现象是：①装接完毕，检查电源VCC和地之间的电阻，若无短路，则可以将稳压电源的输出电压调整为5V。对电路单元进行通电，上电后两个LED均应发光，按下S1，LED1熄灭，释放S1，LED1点亮。原因是什么？②按下S3（不按S2），LED2熄灭，释放S3后LED2仍处于熄灭状态，是什么原因？③按下S2（不按S3），LED2点亮，释放S2后LED2仍处于点亮状态，是什么原因？如有故障，可从故障故障现象入手查找原因。2.普通开关的抖动性测试不按用示波器测用示波器测量按下S1的过程，测试点P2的波形变化。观察到的波形图示为。3.无抖动开关的电平变化测试用示波器测量按下、再释放S3的过程（不按S2），测试点P3的波形变化。观察到的波形图示为。再观察按下S2、再释放S2的过程（不按S3），测试点P3的波形变化。观察到的波形图示为。项目七组合逻辑电路认知及应用1.认识电路2.元器件选择与测试3.电路制作与调试4.电路测试与分析技能实训2：秒计数器制作项目七组合逻辑电路认知及应用一、认识电路1．电路工作原理如图9-4所示为一款由555时基集成电路、四位同步加法计数器（74LS161）、BCD锁存/七段译码/驱动器（CD4543）构成的秒计数器的原理图。其电路简洁、精确度可调、性能稳定，能够对时间从0秒计到59秒，再周期性地重复。555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测等。在秒计数器产品中，555时基集成电路和外接的电阻、电容共同工作，产生1Hz（周期为1秒）的时钟脉冲（方波），传给74LS161，使74LS161对秒脉冲计数。555外接的电阻、电容决定输出时钟脉冲的频率。调节电位器RP1，可以将时钟信号的频率校准为1HZ。项目七组合逻辑电路认知及应用图9-4秒计数器器电路原理图项目七组合逻辑电路认知及应用CD4543是BCD锁存/七段译码/驱动器，可方便地驱动LCD和数码管.。其外形和引脚名称如图9-5所示。图9-5CD4543外形与引脚排列项目七组合逻辑电路认知及应用图9-4中，U6和U7经外部连接均呈计数功能。由555时基集成电路3脚输出的时钟脉冲信号传到U7（74LS161）的2脚，74LS161对时钟脉冲计数，所计的脉冲个数（即秒的数值）以二进制数的形式（Q3、Q2、Q1、Q0）从11、12、13、14脚输出传给CD4543（U4），Q3为高位。CD4543的4、2、3、5（按从高位到低排列）收到二进制数后，从9、10、11、12、13、14、15脚输出相应的电平（0或1），驱动数码管U2相应的段点亮，显示与计数相对应的十进制数（个位）。当U2显示从0变到9时刻，U7的Q3、Q2、Q1、Q0的值为1010，与非门（U5B）输出端由1变为0，U7的MR（1脚）变为低电平，实现了U7计数的清零（以后从0开始计数），同时，U6（LS161）的CLK（2脚）电平由1变为0，U7的计数加1，并通过U3驱动数码管U1显示计数的十位。当U1的计数为5时，U6的Q3、Q2、Q1、Q0的值为0110，与非门（U5A）输出端由1变为0，使U6清零。项目七组合逻辑电路认知及应用2．实物图秒计数器印制电路板和电路装接实物如图9-6所示。（a）印制电路板（b）装接实例图9-6秒计数器实物图项目七组合逻辑电路认知及应用二、元器件的选择与测试1．根据电路原理图，从所给元器件袋中选择装配电路所需的元器件。按要求进行测试，并将测试结果填入表9-3中，筛选后，未用到的元器件测试结果填入表9-4中。（1）用万用表对电阻器进行测量，将测得实际阻值填入“测试结果”栏。（2）测试二极管：根据有标志的一端填写正负极，用万用表测量其导通截止，并注明所用档位，结果填在表中。项目七组合逻辑电路认知及应用表9-3元器件清单序号名称配件图号测试结果及型号规格1电阻R1、R3、R4、R5用万用表测得的实际阻值为Ω2电阻R2用万用表测得的实际阻值为Ω3电容器C13电容器C23电容器C33电容器C14数码管U1、U2为共型，公共极为，公共极与1脚之间的正向电阻为，反向电阻为5555时基集成电路U8————项目七组合逻辑电路认知及应用表9-3元器件清单6计数器（74LS161）U6、U7————7译码驱动器（CD4543）U3、U48与非门（CD4011）U5A、U5B9电位器RP110接线端子P1项目七组合逻辑电路认知及应用表9-4筛选后未用到的元器件序号名称测试结果123项目七组合逻辑电路认知及应用三、电路制作与调试一装配工艺秒计数器电路的装配工艺见下表9-5。项目七组合逻辑电路认知及应用表9-5秒计数器电路装配工艺卡片装配工艺卡片工序名称产品名称插件及焊接秒计数器电路产品型号工序号装入件及辅材代号、名称、规格数量插装工艺要求1R1,R3,R4,R510K碳膜电阻AXIAL-0.44卧式安装，水平贴板2R247K碳膜电阻AXIAL-0.41卧式安装，水平贴板3RP13296电位器（50K）VR51直插式安装，水平贴板4U1,U2一位共阴数码管7SEG-1直插式安装，水平贴板项目七组合逻辑电路认知及应用表9-5秒计数器电路装配工艺卡片5U3,U4共阴数码管驱动（CD4543）DIP-161直插式安装，水平贴板6U5与非门CD4011（含插座）DIP-141直插式安装，水平贴板7U6,U7计数器74ls161（含插座）DIP-162直插式安装，水平贴板8U8时基集成电路NE555（含插座）DIP-81直插式安装，水平贴板焊接工艺要求：符合通用手工焊接规范，焊点整洁、圆润、光滑、无虚焊、漏焊、冷焊等现象。剪脚整齐，引脚末端留存0.5～1mm项目七组合逻辑电路认知及应用二装配注意事项1．按电路原理图熟悉印制电路板上电路元器件的布局。2．按工艺要求对元器件的引脚进行成形加工。3．在印制电路板上依次按先小后大、先矮后高的顺序分批进行元器件的排插装、焊接剪去多余的引脚。4．焊接电源输入线（或端子）5.要求：（1）不漏装、错装，不损坏元器件。（2）无虚焊，漏焊和桥接，焊点表面要光滑、干净。（3）元器件排列整齐，布局合理，并符合工艺要求。注意：必须将所