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1、项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目描述 知识链接 项目实施操作指导 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 5.1 项目描述 时序逻辑电路有着广泛的应用，组成时序逻辑电路的基本 单元是触发器，时序逻辑电路在任意时刻的输出状态是由输入 信号与电路原来的状态共同决定的。 本项目将重点介绍集成计数器以及集成寄存器的应用，了解常 用及城市需逻辑器件的逻辑功能及使用方法。 本项目就是通过制作一个3位显示测频仪来掌握集成时序逻辑 电路的特点和应用。 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 序号类别目标 一知识点 1.时序电路与组合电路的区别及时序电路的表达 方法 2.集成计数器、集成寄存器的逻辑功能 3.时
2、序图、状态图的应用及分析 二技能 1.数字集成电路的资料查询、识别、测试与选取 方法 2.集成时序电路的安装、调试与检测 三职业素养 语言表达能力 良好的工作习惯 质量、成本、安全、环保意识 5.1.1 任务目标 5.1.2 项目学习情境 三位显示测频仪的制作与调试 如下页图所示为3位显示测频仪的电路原理图 制作调试3位显示测频仪，需要完成的主要任务是: 查阅集成电路CC40110资料，熟悉数码管、集成计数 译码驱动器等元器件的测试与应用； 分析电路工作原理，了解单稳态触发器原理； 根据电路参数进行元器件采购并检测，确定与非门型 号； 进行电路元器件安装、参数测试与整机调试； 撰写电路制作报告
3、 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 5.1.2 原理分析与电路元器件参数及功能 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 序号 元器件代 号 名称型号及参数功能 1IC1555定时器NE555N构成单稳态触发器 2 R1 RP1 C1 碳膜电阻 电位器 电容器 1/8W-5.1K 精密-1/4W-10K 电解电容-50V-100uF 单稳态触发器定时 3C2电容器瓷介-104去耦电容 4 R3 LED1 碳膜电阻 发光二极管 1/8W-1K 3红高亮 测试指示灯 5 R2 R4 R5 VD1 C4 S1 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 开关二极管 电容器 按钮开关
4、 1/8W-47K 1/8W-4.7K 1/8W-4.7K 1N4148 瓷介-104 6.36.3 低电平触发器 6 C3 R6 电容器 碳膜电阻 瓷介-104 1/8W-10K 微分电路，自动清零 7IC2四2输入与非门CC4011门槛电路 8R10碳膜电阻1/8W-10K抗干扰，避免输入端悬空 9 IC3 IC4 IC5 计数译码器 计数译码器 计数译码器 CC40110 CC40110 CC40110 计数、译码、锁存、驱动 10LED数码管ULS-5101AS数据显示 11 R7 R8 R9 碳膜电阻 碳膜电阻 碳膜电阻 1/8W-300 1/8W-300 1/8W-300 限流，保
5、护 项目描述 知识链接 项目实施操作指导 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 5.2 知识链接 5.2.1 时序逻辑电路的概述 5.2.2 时序逻辑电路的分析 5.2.3 计数器 5.2.4 寄存器 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 三、时序逻辑电路的描述方法 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 5.2 知识链接 5.2.1 时序逻辑电路的概述 5.2.2 时序逻辑电路的分析 5.2.3 计数器 5.2.4 寄存器 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （同步时序逻辑电路） 项目五 三位
6、数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 C1 1J 1K C1 1J 1K & C1 1J 1K & FF0FF1FF2 Q0Q1Q2 Q2 Y CP & 1 例1 试分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能。列 出状态转换真值表，画出状态转换图和时序图。 解：这是时钟 CP 下降沿触发的同步时序电路， 分析时不必考虑时钟信号。 二、分析举例 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 C1 1J 1K C1 1J 1K & C1 1J 1K & FF0FF1FF2 Q0Q1Q2 Q2 Y CP & 1 Y = Q2n Q0n J2 = Q1n Q0n
7、 ， J0 = K0 = 1 J1 = Q2n Q0n ，K1 = Q0n K2 = Q0n 1. 写方程式 (1) 输出方程 (2) 驱动方程 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 1. 写方程式 Q0n+1 = J0 Q0n + K0 Q0n = 1 Q0n + 1 Q0n = Q0n Q1n+1 = J1 Q1n + K1 Q1n Q2n+1 = J2 Q2n + K2 Q2n = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2n J0K0 J1K1 J2K2 (3) 状态方程 代入 J0 = K0 = 1 代入 J1 = Q2n Q0n ，K1 = Q0n 代入 J2 = Q1n Q0n ，K
8、2 = Q0n C1 1J 1K C1 1J 1K & C1 1J 1K & FF0FF1FF2 Q0Q1Q2 Q2 Y CP & 1 = Q2n Q0n Q1n + Q0n Q1n 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为 Q2n Q1n Q0n = 000，则 0001000 YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n 输出次 态现 态 将现态代入状态方程求次态： Q0n+1 = Q0n = 0 = 1 Q1n+1 = Q2n Q0nQ1n+Q0nQ1n = 0 0 0 + 0 0 = 0 Q2n+1 = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2
9、n = 0 0 0 + 0 0 = 0 将现态代入输出方程求 Y Y = Q2n Q0n = 0 0= 0 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2n Q1n Q0n = 000，则 YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n 输出次 态现 态 0001000 将新状态作现态， 再计算下一个次态 。 1000010 Y = Q2n Q0n = 0 1= 0 Q0n+1 = Q0n = 1 = 0 Q1n+1 = Q2n Q0nQ1n+Q0nQ1n = 0 1 0 + 1 0 = 1 Q2n+1 = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2n =
10、0 0 0 + 0 1 = 0 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2n Q1n Q0n = 000，则 YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n 输出次 态现 态 0001000 1000010 1000101 0101001 0001110 0110010 可见：电路在输入第 6 个脉冲 CP 时返回 原来状态，同时在输出端 Y 输出一个负跃变的 进位信号。以后再输入脉冲，将重复上述过程 。 依 次 类 推 一直计算到状态进入循环为止 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 该电路能对 CP 脉冲进行六进制计数，并 在输出端 Y 输出一个脉冲
11、下降沿作为进位输出 信号。故为同步六进制计数器。 3. 逻辑功能说明 CP 脉冲也常称为计数脉冲。 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 / 0/ 0/ 0 / 1 圆圈内表示 Q2 Q1 Q0 的状态；箭头表示 电路状态转换的方向；箭头上方的“ x / y ” 中，x 表示转换所需的输入变量取值，y 表 示现态下的输出值。 4. 画状态转换图和时序图 000001010 YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n 输出次 态现 态 0001000 1000010 1000101 0101001 0001110 0110010 0000 1000 Q2 Q1 Q0 x / y / 0/
12、0 011100101 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 4. 画状态转换图和时序图 000001010011100101 Q2 Q1 Q0 x / y / 0/ 0/ 0/ 0/ 0 / 1 CP1 23456 必须画出 一个计数周 期的波形。 1 0 0 Q0 Q1 Q2 0 0 0 0 1 0 Y 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （异步时序逻辑电路） 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 C1 1J 1K C1 1J 1K & C1 1J 1K & FF0FF1FF2 Q0Q1Q2 Q2 Y CP & 1 例1 试分析图示同
13、步时序逻辑电路的逻辑功能。列 出状态转换真值表，画出状态转换图和时序图。 解：这是时钟 CP 下降沿触发的同步时序电路， 分析时不必考虑时钟信号。 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （异步时序逻辑电路） C1 1J 1K C1 1J 1K C1 1J 1K FF0FF1FF2 Q0 Q1Q2 Y CP 1 1 例2 试分析图示异步时序逻辑电路的逻辑功能，列出 状态转换真值表，并画出状态转换图和时序图。 这是异步时序逻辑电路。分析如下：解： FF1 和 FF2 受 Q0 下降沿触发 CPC1 FF0 受 CP 下降沿触发 C1C1 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （异步时序逻辑电路） C1
14、 1J 1K C1 1J 1K C1 1J 1K FF0FF1FF2 Q0 Q1Q2 Y CP 1 1. 写方程式 (1) 时钟方程 (3) 驱动方程 (2) 输出方程 CP1 = CP2 = Q0 FF1、FF2 由 Q0 下降沿触发 CP0 = CP FF0 由 CP 下降沿触发 Y = Q2n 1 1J 1K J0 = K0 = 1 Q2n Q1n Q1n Q2 Y 1K 1J J2 = Q1n ，K2 =Q1n J1 =Q2n ， K1 = 1 1J 1K 1 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （异步时序逻辑电路） J1 = Q2n ，K1 = 1 1. 写方程式 (1) 时钟方程
15、(3) 驱动方程 (2) 输出方程 (4) 状态方程 CP1 = CP2 = Q0 FF1 和 FF2由 Q0 下降沿触发 CP0 = CP FF0 由 CP 下降沿触发 Y = Q2n J0 = K0 = 1 J2 = Q1n ，K2 = Q1n Q0n+1 = J0 Q0n + K0 Q0n Q1n+1 = J1 Q1n + K1 Q1n Q2n+1 = J2 Q2n + K2 Q2n = 1 Q0n + 1 Q0n = Q0n 代入 J0 = 1，K0 = 1 代入 J1 = Q2n， K1 = 1 Q1n+1 = Q2n Q1n Q0 下降沿有效 Q0n+1 = Q0n CP 下降沿有
16、效 Q2n+1 = Q1n Q2n+Q1n Q2n Q0 下降沿有效 代入 J2 = Q1n， K2 = Q1n = Q2n Q1n + 1 Q1n = Q2n Q1n = Q1n Q2n + Q1n Q2n = Q1n Q2n +Q1nQ2n 项目五 三位数字测频仪的制作与调试 （异步时序逻辑电路） 2. 列状态转换真值表 设初始状态为Q2nQ1n Q0n = 000 0100000 Q0n+1 = Q0n = 0 = 1 Y = Q2n = 0 01 YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n 输 出次 态现 态 CP2CP0CP1 时 钟 脉 冲 CP0 = CP，FF0满足 时钟触发条件。 CP1 = CP2= Q0 为上升沿， FF1 和FF2 不满足时钟触发 条件，其状态保持不变。 YQ0n+1Q1n+1Q
