项目十一数字钟组装与调试讲述

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1、项目11 数字钟组装与调试 主讲 王启洋 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

2、业单位等场合。 任务1 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 分类分类 任务1 认识计数器 一、异步

3、二进制计数器 1、EWB软件仿真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

4、1 认识计数器 4、状态表 任务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 集成计数器集成计数器74LS161/16074LS161/160的功能表的功能表 任务1 认识计

5、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 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 CP（ ）Q3Q2Q1Q0十进制 100011 200102 300113 401004 501015 601106 701117 810008 910019 1000000 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

6、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 3、二、二五五十进制计数器十进制计数器74LS29074LS290的功能表的功能表 复位输输入置位输输入计计数脉冲输输 出 R0（1 ） R0（2 ） S9（1）S9（2 ） CPQ3Q2Q1Q0 1100000 1100000 111001 00计计数 00 00 000 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

7、 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 4、二、二五五十进制计数器构成十进制计数器构成 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 ） 使能端（1有效）/ 计数脉冲（后沿） 输出端 1Q3、1Q2、1Q1、1Q0

8、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 74LS3274LS32引脚图引脚图 3 3输入或门连接输入或门连接 按电路原理图连接

9、。按电路原理图连接。3 3输入或门连接见下图。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 任务2

10、 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。 四四2 2输入与门输入与门40814081引脚图引脚图 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

11、数循环。 想一想：如果构成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

12、名称。 任务3 数字钟组装与调试 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

13、路原理图 各部作用同前 任务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 CD4060CD4060引脚图引脚图 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 印刷电路板图印刷电路板图 任务3 数字钟组装与调试 印刷电路板图印刷电路板

14、图 任务3 数字钟组装与调试 元器件实物图元器件实物图 任务3 数字钟组装与调试 元器件清单 序号元器件名称规格数量代 号备注 1电电阻器2k1R1红红黑黑棕棕 2电电阻器10M1R2棕黑黑绿绿棕 3电电阻器100k3R3R5棕黑黑橙棕 4电电容器33pF2C1、C2 5稳压稳压 二极管3.3V6V1V6 6石英晶体f0=32768Hz1Y 7集成电电路CD40601IC1 8集成电电路CD40131IC2 元器件清单 任务3 数字钟组装与调试 9集成电电路CD45183IC3IC5 10集成电电路CD45116IC6IC11 11集成电电路CD40811IC12 12数码码管BS2016 1

15、3开关3S1S3单单刀双掷掷 14集成电电路插座14脚2 15集成电电路插座16脚10 16印刷电电路板1 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