制作数字钟

《制作数字钟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制作数字钟（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、课程：电子电工技术,电子信息系视频技术教研室,主编：陆丽梅,钟,ZHONG,任务一 脉冲测试,任务二 多谐振荡器,任务三 数字钟,制作数字,任务一：脉冲测试,二 、集成555 定时器,一、数码寄存器和移位寄存器,一、数码寄存器和移位寄存器,寄存器的基本单元：触发器(辅以门电路。功能 ：存储；移位寄存器还有将数码移位的功能。 特点：具有记忆的功能，一位二进制数用一位触发器寄存，N位二进制数要用N位触发器来寄存,寄存器输入输出数码的方式,串行方式,并行方式,并行方式 串行方式,并行方式：数码寄存器,数码寄存器接收数码或信息时采用并行输入、输出方式,（a）单拍式输入 （b）双拍式输入,串行方式（移位

2、寄存器）,单向右移移位寄存器,左移寄存器,寄存器,双向移位寄存器,移位控制,M=1：右移,M=0：左移,并 行 输 出,集成寄存器74LS194,741944位双向移位寄存器,741944位双向移位寄存器,74194功能表,SN74LS194管脚功能表,1、555定时器的电路结构,二、555定时器,555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，可以方便地构成单稳态触发器，施密特触发器和多谐振荡器。 双极型产品型号最后数码为555，CMOS型产品型号最后数码为7555。其功能和外部引脚排列完全相同。,555定时器,1.分压器,电压控制端,5脚悬空时， ， ；,5脚外接控制电压UCO时， 。,注

3、：当5脚不加控制电压时，通常经过一个0.01F的电容接地，以抑制干扰。,555定时器,2.电压比较器,阈值输入端,触发输入端,3.基本RS触发器,异步清零端,555定时器,4.放电三极管,VT是一个集电极开路的放电三极管。,2、555定时器的功能,555定时器,5脚不外接控制电压。,定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管VT状态的控制。,555定时器,555定时器功能表,5脚不接控制电压，则 ， 。,555定时器引脚功能表,555定时器基本功能表,任务实施步骤,一、实训任务 1 理解移位寄存器工作原理； 2明确四位双向移位寄存器的逻辑功能。 二、实训目标 1 学会连接四位双向

4、移位寄存器应用电路； 2 测试四位双向移位寄存器电路，绘制四位双向移位寄存器状态表,任务二：多谐振荡器,一、施密特触发器 二、单稳态触发器 三、多谐振荡器,一、施密特触发器,1、施密特触发器是又一种常用的脉冲信号整形电路。,工作特性：, 具有两个稳态； 属于电平触发，缓慢变化的信号也可以作为输入信号，当输入信号达到某一特定值时，输出电平就发生突变； 输入信号从低电平上升时，电路状态转换时对应的输入电平，与输入信号从高电平下降时对应的输入转换电平不同。,电压传输特性,输入信号上升时对应的转换电平U+ ，称为正向阈值电压； 输入信号下降时对应的转换电平U ，称为负向阈值电压； 差值UU+U-，称为

5、回差电压。,反向输出施密特触发器,一、施密特触发器,2、555定时器构成的施密特触发器,1）.电路结构和逻辑符号,综之： 当5脚不接控制电压时， 当5脚接控制电压UCO时，比较电压变为UCO和（1/2）UCO，,2）.工作原理,一、施密特触发器,(1)上升过程： 时，uO1； 时，uO保持不变； 时，输出翻转uO0。,(2)下降过程： 时，uO0； 时，uO保持不变； 时，输出翻转uO1。,5脚经过0.01F电容接地，则 ， 。,2、施密特触发器的应用,1）.波形变换,施密特触发器可以将边沿变化缓慢的周期性信号变换成边沿陡峭的矩形脉冲信号。,2、施密特触发器应用,2）.波形整形,施密特触发器可

6、以将不规则的波形整形为矩形波。若适当增大回差电压，可提高电路的抗干扰能力。回差电压是由5脚接入的控制电压UCO来控制的。,从一系列幅度不同的脉冲信号中选出幅度大于正向阈值电压U+的输入脉冲， 即对幅度进行鉴别。,2、施密特触发器应用,3）.幅度鉴别,同向输出施密特触发器,2、施密特触发器应用,4）.构成多谐振荡器,工作原理： 电容上初始电压为零，即uI0，则uO1，并经R向C充电，当充至uIU+时，输出翻转uO0。电容C又经R进行放电，当放电至uIU-时，输出翻转uO1。,二、单稳态触发器,单稳态触发器是一种常用的脉冲整形电路，简称单稳。,由外界触发,自动返回,工作特性：, 它有稳态和暂稳态两

7、个不同的工作状态； 在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，电路能自动返回稳态； 暂稳态不能长久保持，其维持时间的长短取决于电路自身参数，与外界触发脉冲无关。,二、单稳态触发器,1、555定时器构成的单稳态触发器,5脚经过0.01F电容接地，则 ， 。,恢复期： VT导通，电容C迅速放电，直到使uC0，电路又恢复到稳态。,暂稳态： u2触发脉冲下降沿到达时（ ），电路进入暂稳态，uO1。当 时，uO0，暂稳态结束。,单稳态触发器工作原理,1）.工作原理,稳态： 无触发信号时，uI为高电平。电容先充电后放电， 当uC0时，电路进入稳态：uO0。,二、单稳态触发器,波

8、形图,电路对输入触发脉冲的宽度有一定要求，它必须小于tW。若输入触发脉冲宽度大于tW时，应在u2输入端加入微分电路。,因此可得,单稳态触发器,2）.输出脉冲宽度tW,输出脉冲宽度tW是暂稳态的停留时间，即电容C的电压从0充电到 所需的时间。根据电容C的充电过程可知：,上式说明：单稳态触发器输出脉冲宽度tW仅决定于定时元件R、C的取值，且成正比关系，而与输入触发信号和电源电压无关，因此调节R、C的大小，即可方便地改变tW。 矩形脉冲的周期与输入的触发信号周期相同。,单稳态触发器,2、单稳态触发器的应用,1）.脉冲整形,单稳态触发器能够把输入的不规则脉冲信号uI，整形为具有一定幅度和一定宽度的标准

9、矩形脉冲uO。uO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度tW决定于定时元件R和C。,单稳态触发器的整形波形,2、单稳态触发器的应用,2）.脉冲延时,脉冲延时电路一般要用两个单稳态触发器完成。延时时间为tW1，它决定于第一级单稳态触发器的定时元件R和C。,单稳态触发器的延时波形,2、单稳态触发器应用,3）.定时,由于单稳触发器可产生宽度为tW的矩形脉冲，利用这个矩形脉冲去控制某电路使它在tW的时间内动作或不动作，这就是单稳态触发器的定时作用。定时时间为tW，可通过调节定时元件R和C来调节定时时间。,单稳态触发器的定时波形,三、多谐振荡器,多谐振荡器是一种常用的脉冲信号产生电路。,工作特性：

10、, 无稳态，具有两个暂稳态； 自激振荡器在接通电源后，不需外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲； 矩形波中除基波外，还含有丰富的高次谐波故称为多谐振荡器。,自动触发,自动返回,多谐振荡器三、,1、555定时器构成的多谐振荡器,1）.电路结构,多谐振荡器,2）.工作原理,接通电源后，电容C来不及充电，uc0，则uO1(第一个暂稳态)，VT截止。这时Ucc经R1和R2向C充电，当充至uc2/3Ucc时，输出翻转uO0(第二个暂稳态)，VT导通；这时电容C经R2和VT放电，当降至uc1/3Ucc时，输出翻转uO1。,多谐振荡器,3）.参数的估算,电容充电时间T1：,电容放电时间T2：,电路振荡周期T：

11、,电路振荡频率f：,通过改变R、C的参数可改变振荡周期和振荡频率。,输出波形占空比D：,多谐振荡器,若R2R1，则D1/2，即输出为对称方波。,（D50）,多谐振荡器,4）.改进电路占空比可调的多谐振荡器,利用二极管的单向导电性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个可调电位器RW，便可构成占空比可调的多谐振荡器。,电容充电时间T1： T10.7R1C,电容放电时间T2： T20.7R2C,输出波形占空比D：,电路振荡周期T： TT1+T20.7(R1+R2)C,若R1=R2，则D=50%。,多谐振荡器,2.555定时器构成的振荡器应用实例模拟声响发生器,将振荡器A的输出电压uo1，接到振

12、荡器B中555定时器的复位端（4脚）。当uo1为高电平时振荡器B振荡，当uo1为低电平时555定时器复位，振荡器B停止振荡。这样，扬声器便发出“呜呜”的间歇声响。,当频率为谐振频率f0时，石英晶体的等效阻抗最小，信号最容易通过，而其它频率信号均被衰减掉。 晶体的选频特性极好。,为了提高振荡器的频率稳定度，往往使用石英晶体多谐振荡器。,多谐振荡器,2、石英晶体多谐振荡器,555构成的多谐振荡器的特点： 优点：工作可靠，调节方便。 缺点：振荡频率不能太高，一般不超过几百千赫； 受电源波动、温度变化等影响，频率稳定性较差。,f0只与晶体的材料、几何形状和尺寸大小有关， 而与电路中的R、C数值无关。

13、输出频率稳态性很高。,石英晶体的固有频率或谐振频率,多谐振荡器,石英晶体振荡器,电阻R1、R2的作用：保证两个反相器在静态时都能工作在线性放大区。对TTL反相器，常取R0.7k2k，而对于CMOS门，则常取R10M； C1是耦合电容； C2的作用：抑制高次谐波。,电路的振荡频率等于石英晶体的谐振频率f0。,多谐振荡器,3、秒脉冲发生器,CMOS石英晶体多谐振荡器产生f=32768Hz的基准信号； 经T触发器构成的15级异步计数器分频后，便可得到稳定度极高的秒脉冲信号。 这种秒脉冲发生器可做为各种计时系统的基准信号源。,任务三：识用数字钟,在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电路称为计数器。计数

14、器是一个周期性的时序电路，其状态图有一个闭合环，闭合环循环一次所需要的时钟脉冲的个数称为计数器的模值M。由n个触发器构成的计数器，其模值M一般应满足2n-1M2n。,一、计数器,计数器有许多不同的类型： 按时钟控制方式来分，有异步、同步两大类； 按计数过程中数值的增减来分，有加法、减法、可逆计数器三类； 按模值来分，有二进制、十进值和任意进制计数器。,同步二进制加法计数器,计数器,1、二进制计数器, 画状态图,计数器, 画波形图,fCP,1/2fCP,1/4fCP,1/8fCP,设初态为Q3Q2Q1Q0=0000。,计数器,741614位同步二进制加法计数器,计数器,74161 功能表,计数器

15、,2、十进制计数器,同步十进制加法计数器,状态表,0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1,0001111000011110,0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0,1010101010101010,0110011000100010,计数器,0000000010101010,状态图,计数器,具有自启动能力。,波形图,设初态为Q3Q2Q1Q0=0000。,计数器,74160同步十进制加法计数器,计数器,3、任意进制计数器,假定已有的是N进制计数器，而需要得到M进制计数器。,1