《电子技术与实践 教学课件 ppt 作者 刘淑英 主编 《电子线路分析与实践》学习情境6》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术与实践 教学课件 ppt 作者 刘淑英 主编 《电子线路分析与实践》学习情境6（150页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子秒表的制作与调试,学习情境六,内容提要,在本学习情境中，通过完成电子秒表的制作与调试任务，介绍计数器及集成计数器的应用、寄存器的分类及应用、555定时器及应用、数/模转换的相关概念，介绍了电子秒表的制作与调试方法。,教学目标,（1）能分析说明计数器的逻辑功能，能用集成计数器构成N进制计数器； （2）能分析说明寄存器的逻辑功能； （3）能说明555定时器的逻辑功能，并能运用555定时器构成多谐振荡器等应用电路； （4）能说明数/模、模/数转换器的作用，半导体存储器的类型； （5）能读识集成块引脚图； （6）能根据电路图，正确装配、调试电路； （7）能分析与排除电路常见故障。,6.1 工作任务
2、,6.1.1 任务书,本学习情境中的完成的工作任务是：电子秒表的制作与调试，电子秒表电路如图6-1所示。,图6-1 电子秒表电路图,6.1.2 电路装配工艺要求,1工艺流程,熟悉工艺要求 准备工作 核对元器件数量、规格、型号 元器件检测 元器件的预加工 电路装配、焊接 调试。,2工艺要求,电路板装配工艺要求与学习情境一相同，不再重复。,表6 元器件明细表,1.1.3 清点元器件数量及规格,1所需元器件,6.1.3 清点元器件数量及规格,2所需设备仪器,（1）示波器 （2）万用表 （3）稳压电源 （4） 频率计 （5） 数字电子技术实验台 （6） 常用电子组装工具一套(电烙铁,尖嘴钳等),6.2
3、.1 计数器,1.计数器的分类,(1) 按脉冲作用方式可分为,同步计数器：如果计数器的全部触发器共用同一个时钟脉冲，而且这个脉冲就是计数输入脉冲，这种计数器称为同步计数器。,异步计数器：如果计数器中只有部分触发器的时钟脉冲是计数输入脉冲，另一部分触发器的时钟脉冲是由其他触发器的输出信号提供时，这种计数器称为异步计数器。,6.2.1 计数器,1.计数器的分类,(2) 按计数规律可分为,加法计数器：对输入脉冲进行递增计数的计数器称为加法计数器。 减法计数器：进行递减计数的计数器称为减法计数器。 可逆计数器：如果在控制信号作用下，既可以进行 加法计数又可以进行减法计数，称为可逆计数器。,6.2.1
4、计数器,(3) 按计数进制的不同可分为,二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的电路称作二进制计数器。 十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的电路称作十进制计数器。 任意进制计数器：除二进制计数器和十进制计数器之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。,计数器状态变化周期中状态个数称为计数器的“模”，用M表示。,6.2.1 计数器,2.同步计数器,(1)同步二进制计数器,图6-2所示电路是一个同步加法二进制计数器。,图6-2 同步二进制计数器电路,6.2.1 计数器,2.同步计数器,由图可求出电路的逻辑方程式:,输出方程 CO = Q1Q2Q3,驱动方程,6.2.1 计数器,2.同步计数
5、器,状态方程,将各触发器的初态代入状态方程式中，可获得图6-2逻辑电路的状态表如表6-2所示，时序图如图6-3所示。,6.2.1 计数器,2.同步计数器,表6-2 状态表,6.2.1 计数器,2.同步计数器,图6-3 时序图,6.2.1 计数器,2.同步计数器,(2)同步十进制计数器,十进制计数器的逻辑电路如图6-4所示。,图6-4 8421BCD同步十进制加法计数器,6.2.1 计数器,2.同步计数器,由图6-4，可求出电路的逻辑方程式为：,驱动方程,状态方程,6.2.1 计数器,2.同步计数器,输出方程 CO = Q1Q4,设Q4Q3Q2Q1 = 0000；随着计数脉冲的输入，计数器在CP
6、下降沿作用下，状态发生周期性变化，进行计数。根据状态方程、输出方程可得图6-4电路的状态表如表6-3所示。,6.2.1 计数器,2.同步计数器,表6-3 状态表,6.2.1 计数器,3.异步计数器,图6-5 异步二进制计数器,6.2.1 计数器,3.异步计数器,由电路图可得逻辑方程:,时钟方程：,驱动方程：,输出方程：,状态方程：,6.2.1 计数器,3.异步计数器,表6-4 状态表,6.2.1 计数器,3.异步计数器,图6-6 时序图,6.2.1 计数器,4.集成计数器,(1)常用集成同步计数器,1）集成同步二进制计数器74LS161 74LS161是一种同步四位二进制加法集成计数器，其逻辑
7、符号如图6-7所示，逻辑功能如表6-5所示。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,其中：,：同步置数控制端；,：异步清零控制端；,CTT、CTP：工作模式控制端；,CP：时钟输入端；,CO：进位输出端；,D0 D3：并行数据输入端；,Q0 Q3：计数输出端。,各控制端控制权的优先级是 最高， 其次，CTP、 CTT 最低。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,表6-5 74LS161的功能表,6.2.1 计数器,4.集成计数器,由表6-5可知，74LS161具有如下逻辑功能：,异步清零功能 当 =0时，不论有无时钟脉冲CP和其它信号输入，计数器被置0，即Q3Q2Q1Q0=0000。,同步并行置
8、数功能 当 =1、 =0时，在输入脉冲CP上升沿的作用下，并行输入的数据d3d2d1d0被置入计数器，即Q3Q2Q1Q0 = d3d2d1d0 。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,计数功能 当 = = CTT = CTP = 1，CP端输入计数脉冲时，计数器进行加法计数，从0000计数到1111。,保持功能 当 = =1，且CTT 和 CTP中有0时，则计数器保持原来的状态不变 。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,2）集成同步十进制计数器74LS160 74LS160是同步8421BCD加法计数器，其逻辑符号和功能表分别如图6-8和表6-6所示。,图6-8 74LS160的逻辑符号,6
9、.2.1 计数器,4.集成计数器,由图表可见，74LS160集成块的简化逻辑符号及功能和74LS161基本相同，不同的是当 = = CTT=CTP =1时，74LS160是进行模为10的计数，即Q3Q2Q1Q0从0000计到1001。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,表6-6 74LS160的功能表,6.2.1 计数器,4.集成计数器,（2）集成异步二进制计数器,四位集成二进制异步加法计数器74LS197的逻辑电路如图6-9 所示。,图6-9 集成计数器74LS197逻辑示意图,6.2.1 计数器,4.集成计数器,74LS197的逻辑功能及特点如下：,1） =0时异步清零。 2） =1、C
10、T/ =0时异步置数。 3） =CT/ =1时，异步加法计数。若将输入时钟脉冲CP加在CP0端、把Q0与CP1连接起来，则构成4位二进制异步加法计数器。若将CP加在CP1端，则构成3位二进制计数器，FF0不工作。如果只将CP加在CP0端，CP1接0或1，则形成1位二进制计数器。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,(3)集成计数器的应用,利用集成计数器可构成任意进制的计数器。下面以74LS161为例，说明具体的实现方法。,1）直接清零法,直接清零法是利用芯片的复位端和与非门，将所要构成的进制数N对应的输出二进制数中等于“1”的输出端，通过与非门反馈到集成芯片的复位端 ，使输出回零。,6.2.1
11、 计数器,4.集成计数器,2）同步置数端复位法,用同步置数端复位法构成N进制计数器时，首先确定N-1对应的二进制数，再将二进制数中为“1”的输出端通过与非门与 端连接，数据输入端接低电平，使输出回零。,6.2.1 计数器,4.集成计数器,3）级联法,一片74LS161可构成从二进制到十六进制之间任意进制的计数器。利用两片74LS161，可以构成从二进制到二百五十六进制之间任意进制的计数器。依次类推。当计数器容量需要采用两块或更多的同步集成计数器芯片时，可采用级联方法: 将低位芯片的进位输出端CO端和高位芯片的计数控制端CTT及CTP直接连接，外部计数脉冲同时从每片芯片的CP端输入，完成对应电路
12、。,6.2.2 寄存器,寄存器是一种重要的时序逻辑部件，常用来把一些待运算的数码或控制指令等二进制信息暂时存放起来，以便随时调用。因为触发器具有记忆功能，所以触发器是构成寄存器的基本单元。而一个触发器只有0和1两个稳态，即一个触发器只能存放1位二进制数据信息，因此存放N位数码的寄存器就需要N个触发器构成。,6.2.2 寄存器,1.数码寄存器,图6-12 数码寄存器,6.2.2 寄存器,1.数码寄存器,数码寄存器的工作过程如下： （1）清零： =0，异步清零，即有： （2）送数： =1时，CP上升沿送数，即有： （3）保持：在 =1、CP上升沿以外的时间，寄存器的内容将保持不变。,6.2.2 寄
13、存器,2.移位寄存器,用D触发器构成的（右移）移位寄存器电路如图6-13a所示。,a) 右移,6.2.2 寄存器,2.移位寄存器,表6-7 移位寄存器的状态表,图b左移移位寄存器的工作过程与右移移位寄存器相同，读者可自行分析。,6.2.2 寄存器,2.移位寄存器,b) 左移,图6-13 由D触发器组成的单向移位寄存器,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,(1) 集成四位双向移位寄存器74LS194,74LS194具有双向移位、并行输入、并行输出、保持数据和清零功能。其中S1、S0为工作方式控制端；SL/SR为左移/右移数据输入端；D0、D1、D2、D3为并行数据输入端；Q0Q3依次为
14、由低位到高位的4位输出端。,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,图6-14 74LS194的逻辑符号,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,74LS194的逻辑功能见表6-8。由功能表可见74LS194具有如下功能：,1）清零 当 = 0时，寄存器清零。,2）当 =1时，有4种工作方式： S1S0=00，保持功能。Q0Q3保持不变，且与CP、SR、SL信号无关； S1S0=01(CP)，右移功能。从SR端先串入数据给Q0，然后按Q0Q1Q2Q3依次右移； S1S0=10(CP)，左移功能。从SL端先串入数据给Q3，然后按Q3Q2Q1Q0依次左移； S1S0=11(CP)并行输
15、入功能。,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,6.2.2 寄存器,表6-8 74LS194的逻辑功能表,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,(2) 寄存器应用举例,1）74LS194的扩展及数据转换 一片74LS194只能寄存4位数据，如果超过了4位数，这就需要用两片或多片74LS194级联成多位寄存器。图6-15是使用两片74LS194构成8位双向移位寄存器的例子。,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,图6-15 8位双向移位寄存器,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,该寄存器在工作方式控制端的作用下，能实现串行输入、并行输出的转换，当S0S1=00、
16、01、10、11时分别执行保持、左移、右移、并行输入操作。右移时，串行信号从低四位片的SR输入；左移时，信号从高四位片的SL输入。,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,2）用移位寄存器计数 图6-16是用移位寄存器构成的八进制计数器，该电路清零以后，随着计数脉冲的到来，数据右移，Q3Q2Q1Q0的状态依次为,6.2.2 寄存器,3.常用集成寄存器及应用,图6-16 用移位寄存器构成的计数器,共有八个不同状态，并且构成一个循环，实现八进制计数。,6.2.3 脉冲波形的产生与整形电路,1.单稳态触发器,触发器具有二个稳定状态 单稳态触发器:有一个为稳态，另一个为暂稳态。 暂稳态是不能长久保持的状态；不加触发信号时电路始终处于稳态，有外来触发脉冲作用下，电路从稳态翻转到暂稳态，暂稳态持续
