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1、任务4 计数译码显示应用电路的装接与调试 作者： 日期：2 任务4 计数译码显示应用电路的装接与调试知识目标：1了解计数译码显示应用电路的组成和工作原理。2熟悉计数译码显示应用电路的调试与检测方法。能力目标： 1通过装接与调试计数译码显示应用电路，提高学生装接调试数字电路和观察、分析实验现象的能力。 2通过训练使学生具备运用所学知识解决实际问题的能力，并培养良好的职业道德和职业习惯。任务引入生产或生活中的计数译码显示电路应用非常广泛，其电路实现方法也有多种，最常见的方法是采用通用的数字集成逻辑电路来实现。本任务介绍一种采用三块CMOS数字集成电路构成的一位可编程控制定时报警电路，它具有定时、计
2、数、译码显示和报警等功能，是数字电子技术的综合应用电路，只要适当扩展就具有实用价值了。电路简单直观、易于操作，便于装接制作。相关知识 一、电路组成可编程控制定时报警电路由计数器（4029）、BCD七段译码器（4543）、数码显示器、时基脉冲发生器（4011）、报警电路（4011）和预置编码等六个单元电路构成。电路如图6-4-1所示。该电路中使用的四位可预置二进制/十进制可逆计数器4029，BCD锁存七段译码驱动器4543，与非门4011的引脚功能请参阅相关手册或通过互联网查询。二、电路工作原理1定时与计时译码显示电路由U3C、U3D、可变电阻RP1、R12、C2构成的可控多谐振荡器，产生一个频
3、率为1/3HZ（频率大小根据需要可调整RP1的阻值）的脉冲信号，加到U1的时钟脉冲端，达到定时触发的目的。U1构成BCD码加/减计数器，开关SA合上为加计数，断开为减计数。当加计数到9或减计数到0时，CO输出为低电平，使可控振荡器停振。可见，多谐振荡器又受控于U1的7脚进位/借位输出端，当溢出使得CO输出为0时，使振荡器停振，U1停止计数。另外，计数输出的BCD码送给七段译码器U2得出相应的七段码，再加到共阳极数码管进行显示。2报警电路U3A、U3B和R2、C1构成1KHZ左右的可控多谐振荡器，产生音频振荡信号，通过限流电阻R1至晶体管VT1放大并驱动蜂鸣器发出报警声。另外，此振荡器也受控于U
4、1的7脚进位/借位输出，当计数溢出使CO输出为低电平时，经电阻R4、反相器VT2倒相输出为高电平，使振荡器起振，工作并发出报警声。报警后可由S1预置新的初值并按S2使电路再次开始定时工作。3编码预置电路SA设定计数器4029的加减计数方式，SA打开时，计数器为减1计数，否则，计数器为加1计数。S1是四位BCD码编码开关，S2是预置、计数控制开关，决定是否预置。由S1开关根据需要控制输入预置的计数初值到U1的D3D0端，当按钮开关S2按下时，则计数初值被预置并由U1的Q3Q0输出给七段译码器U2，经译码后驱动数码管显示相应的数字。图6-4-1 可编程控制定时报警电路原理图 三、可编程控制定时报警
5、器的主要技术参数调试1主要技术参数调试流程图（图6-4-2）静态检测调试接线检查电源（+5V）接线并测量静态电压装配质量检验预置编码、定时、计时功能调测报警功能调测测相关点波形 图6-4-2 技术参数调试流程图 2主要技术参数调试接线图（图6-4-3）图6-4-3 技术参数调试接线图操作技能 一、电路装接与检验1电路装接根据图6-4-1的可编程控制定时报警器电路原理图和图6-4-4的印制板图进行装配、焊接，要求成形、插装符合无线电装接工艺且应装接正确无误。也可采用面包板或万用实验板进行操作实验。所使用的元件型号见元件器材表6-4-1。2电路与工艺检验对照图纸和元件器材表认真检查元件规格、型号有
6、无装配错误，对印制板要求按图作线路检查，重点检查有无短路、搭焊、漏焊与虚焊现象。要求不漏装、错装，不损坏元器件，无虚焊，漏焊和搭锡，IC集成电路与其插座均不应装反，元器件排列整齐并符合工艺要求。用万用表R1挡逐一检测同一铜箔（网络）上焊点的通断情况。 二、静态工作电压的测试1未插IC通电检查将直流稳压电源输出调至5V，线路板先不插集成电路，按原理图与PCB图进行接线，用数字万用表分别测量集成电路4011的14脚、4029的16脚、4543的1脚、6脚和16脚电压，它们的对地电压都应是+5V；4029的5脚和9脚、4543的7脚电压都应是0V。无误后方可断电插上集成电路。现象：_。 图6-4-4
7、 可编程控制定时报警电路印制板图表6-4-1 元件器材表序号名称型号规格配件图号作用万用表挡位实测值1金属膜电阻器RJ-0.25-4.7kR1基极隔离、限流电阻2金属膜电阻器RJ-0.25-240KR2报警振荡器定时电阻3金属膜电阻器RJ-0.25-3kR3集电极电阻4金属膜电阻器RJ-0.25-4.7KR4基极偏置电阻5金属膜电阻器RJ-0.25-100R5数码管限流电阻6金属膜电阻器RJ-0.25-10KR6编码电阻7金属膜电阻器RJ-0.25-5.1KR7编码电阻8金属膜电阻器RJ-0.25-5.1KR8编码电阻9金属膜电阻器RJ-0.25-5.1KR9编码电阻10金属膜电阻器RJ-0.
8、25-5.1KR10编码电阻11金属膜电阻器RJ-0.25-10KR11编码电阻12金属膜电阻器RJ-0.25-1MR12时钟振荡器定时电阻13微调电阻WS-500kRP1时钟振荡器定时电阻14涤纶电容2000PFC1报警振荡器定时电容15电解电容CD-16V-22FC2时钟振荡器定时电容16晶体管9013VT1驱动17晶体管9013VT2反相器18数码管LED（共阳极）LED数字显示19双列直插开关KSZ-4挡S1编程控制开关20轻触开关无锁型双掷S2复位开关21轻触开关自锁型双掷SA加减计数控制22集成电路4543U2七段译码器23集成电路4029U1可预置、可逆计数器24集成电路4011
9、U3与非门25双列IC插座DIP1414脚IC插座26双列IC插座DIP16（2只）16脚IC插座27峰鸣器16/0.5WB报警鸣音28印制板PCB 2已插IC通电检查 插上集成电路4011、4029、4543，然后再通电。用数字万用表分别测量集成电路4011的14脚、4029的16脚、4543的1脚、6脚和16脚电压，它们的对地电压都应是+5V；4029的5脚和9脚、4543的7脚电压都应是0V。然后置RP1滑动端于中间位置。现象：_。三、初值预置、计时、定时功能的测试1测试初值预置和计时功能（1）置开关SA断开位置，S1预置为1001，然后，按下S2，观察并记录数码管的翻转显示状态和报警器
10、响时数码管数字停止在最后一个计数值是什么。现象：_。（2）置开关SA闭合位置，S1预置为0000，然后，按下S2，观察并记录数码管的翻转显示状态和报警器响时数码管数字停止在最后一个计数值是什么。现象：_。（3）置开关SA闭合（或断开）位置，S1预置为任意BCD码，然后，按下S2，观察数码管的翻转显示状态，进一步验证初值预置功能和计时功能是否正常。2测试定时功能（1）置开关SA闭合（或断开）位置，S1预置为5（0101），然后，按下S2，这时数码管显示应从5、69或从5、40加减翻转显示。（2）缓慢调节RP1，使数码管显示从5翻转至9或从5翻转至0共用时15S。（3）用频率计探头接至U3C（40
11、11)的输出端（10脚），测读频率数，记录到表6-4-2中。四报警电路测试（1）把示波器和频率计探头接至C点，读出示波器显示器上的报警器振荡波形周期或频率计上的频率数，并记录在表6-4-2中。（2）用示波器测A点、B点、C点的波形，记入表6-4-2中，分析各波形的幅度的大小和它们的相位关系。（3）把电流表串接在负载回路中，测量负载的电流，根据P=UIR计算报警功率，其中负载两端电压为5V，记入表6-4-2中。另外，也可根据声音响度调整R1的大小，从而调整负载的报警功率。 五、故障检修 由指导教师或同组同学设置某元件开路性损坏，然后通电运行观察其故障现象，试分析故障原因并排除故障。故障现象：_。故障原因：_。表6-4-2 可编程控制定时报警器调试记录表报警振荡频率：时基振荡频率（周期）：报警振荡波形图（注明幅度和周期）：A点B点 C点报警功率PIR： ；P=UIR= 六、任务评价 评价标准与要求见表6-4-3表6-4-3 可编程控制定时报警器装接与调试评价表序号考核内容及要求配分评分标准扣分1元器件清点检查：能用万用表对所有元器件进行检测，将检测结果填入表内，并将不合格元器件筛选出来进行更换，缺少的要求补发。10超时更换或要求补发按损坏元器件扣分，每个扣3分。2安装电路：按装配图进行装接，要求不漏装、错装，不损坏元器件，无虚焊，漏焊
