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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、企事业单位等场合。,任务1 认识计数器,
2、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,任务1 认识计数器,一、异步二进制计数器1、EWB软件仿真3位异步二进制加法计数器,
3、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
4、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74LS161/160的功能表,任务1 认识计数器,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
5、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=13、时序图,任务1 认识计数器,4、状态表,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,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、二五十进制计数器74LS290的功能表,任务1 认识计数器,（1）1位二进
6、制计数器 计数脉冲=CP0 Q0输出（2）异步五进制加法计数器 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、二五十进制计数器构成,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、
7、1Q2、1Q1、1Q0 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,74LS32引脚图,3输入或门连接,按电路原理图连接。3输入或门连接见
8、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 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=2Q
9、22Q1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。,四2输入与门4081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（74LS160/161/162/1
10、63）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CP2、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
11、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,CD4060引脚图
12、,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,任务3 数字钟组装与调试,印刷电路板图,任务3 数字钟组装与调试,元器件实物图,任务3 数字钟组装与调试,元器件清单,元器件清单,任务3 数字钟组装与调试,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、
13、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,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
14、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 数字钟组装与调试,（5）校时 校时（开关按下）：校准到当地时间 校时顺序：校时、校分、校秒,任务3 数字钟组装与调试,做一做 画N进制计数器原理图1、试用74LS160分别采用置零法和置数法构成七进制计数器，画出原理图。2、试用CD4518采用置零法设计十二进制计数器，画出原理图。,知识拓展 寄存器,知识拓展 寄存器认一认 寄存器应用EWB仿真移位寄存器,知识拓展 寄存器,学一
15、学 寄存器及分类,知识拓展 寄存器,学一学 数码寄存器 1、EWB仿真数码寄存器,知识拓展 寄存器,2、4位集成寄存器74LS175的逻辑图,知识拓展 寄存器,3、74LS175的引脚图,输入端,清0端（0有效）,CP脉冲（前沿）,输出端,Q3Q2Q1Q0 原码输出端,CP,反码输出端,D3D2D1D0 数据输入端,知识拓展 寄存器,学一学 移位寄存器 移位寄存器：移位寄存器内存储的二进制数在移位脉冲的作用下，依次左移或右移。1、电路结构,知识拓展 寄存器,2、工作方式串入串出 串入并出 并入 串出 并入并出,知识拓展 寄存器,3、4位移位寄存器工作状态表,知识拓展 寄存器,4、移位寄存器工作
16、波形,知识拓展 寄存器,1、引脚图,认一认 集成移位寄存器74LS194,知识拓展 寄存器,2、74LS194的引脚图,输入端,清0端（0有效）,CP脉冲（前沿）,输出端,Q3Q2Q1Q0 输出端,CP,D3D2D1D0 并行数据输入端,DIR 右移串行数据输入端,DIL 左移串行数据输入端,S0、S1 控制端,知识拓展 寄存器,3、74LS194功能表,知识拓展 寄存器,4、74LS194应用仿真,知识拓展 寄存器,做一做 D触发器输出状态判断74LS175的初始状态Q3Q2Q1Q0=0101，输入D3D2D1D0=1011，问：1.CP分别为0、1和下降沿（）时，Q3Q2Q1Q0=？2.C
17、P为上升沿（）时，Q3Q2Q1Q0=？,项目小结,1.任意时刻输出不仅取决于该时刻输入信号，而且还取决于电路原来状态的电路是时序逻辑电路。时序逻辑电路由组合逻辑电路和触发器构成。2.计数器可分为二进制、十进制和N进制。N进制计数器可以使用二进制计数器和十进制计数器，通过置零法和置数法构成。3.寄存器可分为数码寄存器和移位寄存器。两种寄存器又有串入串出、串入并出、并入串出和并入并出四种工作方式。4.常见的集成时序逻辑电路有74LS161/163四位二进制计数器、74LS160/162十进制计数器、CD4518双十进制计数器、74LS290二五十制计数器和74LS194四位双向移位寄存器等。,END,谢谢！,
