電子技能訓(xùn)練教程 課件 ch05 數(shù)字電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試

電子技能訓(xùn)練教程高等院校公共課系列精品教材數(shù)字電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試第五章智力競賽搶笞器的設(shè)計、安裝與調(diào)試01智力競賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路1、計分部分。每組數(shù)字邏輯控制電路均由8421碼撥碼開關(guān)KS-I完成分?jǐn)?shù)的加減，每組數(shù)字邏輯控制電路都有三位，即個位、十位、百位，每位都可以單獨進行加減。2、判組電路。判組電路的判組功能由三態(tài)RS鎖存觸發(fā)器CD4043實現(xiàn)，當(dāng)S1按下時，Q1為1，這時雙4輸入端或非門74LS25為低電平，封鎖了其他組的輸入。Q1為1，發(fā)光二極管VD1點亮，同時驅(qū)動音響電路鳴叫，實現(xiàn)聲、光的指示。判組電路的輸入端采用了阻容方法，以防止開關(guān)抖動。智力競賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路3、定時電路當(dāng)進行搶答或必答時，主持人按動單次脈沖啟動開關(guān)，使定時數(shù)據(jù)置入計數(shù)器，同時使JK觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),定時器進行減計數(shù)定時，定時開始，定時指示燈亮。當(dāng)定時時間到，即減法計數(shù)器為00時，隊為1，定時結(jié)束，此時驅(qū)動音響電路鳴叫，并熄滅定時指示燈。CL002用于定時顯示，定時的時標(biāo)脈沖為秒脈沖。智力競賽搶答器數(shù)字邏輯控制電路4、音響電路在音響電路中，兩種不同的音響頻率，當(dāng)某組搶答時，應(yīng)為多音，其時序應(yīng)為間斷音頻輸出；當(dāng)定時結(jié)束時，應(yīng)為單音，其時序應(yīng)為單音頻輸出。音頻時序波形圖如圖5.1所示。主要元器件清單智力競賽搶答器主要元器件清單如表5.1所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)按照智力競賽搶答器主要元器件清單清點元器件。(2)插接并焊接電路。值得注意的是，套件中有管座的，一定不要將集成塊直接焊接到板子上面，而應(yīng)把管座焊接到板子上面，然后將集成塊插在管座上面。(3)焊接好電路后，要檢查各元器件極性有沒有焊錯，尤其是集成塊缺口方向不能裝反。直流穩(wěn)壓電源交通信號燈控制電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試

02電路原理為了確保十字路口的車輛順利、暢通地通過，往往會采用自動控制的交通信號燈來進行指揮。其中，紅燈(R)亮表示禁止通行；黃燈(Y)亮表示停車；綠燈(G)亮表示允許通行。交通信號燈控制電路的系統(tǒng)框圖如圖5.3所示。電路原理交通信號燈控制電路的功能如下。順序工作功能。設(shè)南北方向的紅燈、黃燈、綠燈分別為NSR、NSY、NSG,東西方向的紅燈、黃燈、綠燈分別為EWR、EWY、EWG。交通信號燈順序工作流程圖如圖5.4所示。電路原理(2)兩個方向的工作功能。東西方向亮紅燈的時間應(yīng)等于南北方向亮黃燈、綠燈時間之和，南北方向亮紅燈的時間應(yīng)等千東西方向亮黃燈、綠燈時間之和。交通信號燈時序工作流程圖如圖5.5所示。(3)十字路口數(shù)字顯示電路的功能。當(dāng)某方向綠燈亮?xí)r，置數(shù)字顯示計數(shù)器為某值，然后其以每秒減1的計數(shù)方式工作，直至減為0;十字路口紅燈、綠燈的亮滅交換，一次工作循環(huán)結(jié)束，進入下一個工作循環(huán)。(4)手動調(diào)整功能。交通信號燈可以手動調(diào)整和自動控制，夜間為黃燈閃耀。(5)改進或擴展功能。電路原理交通信號燈控制電路的簡要說明如下。1、單次手動及秒脈沖電路置開關(guān)于手動位置，輸入單次脈沖，可使交通信號燈在某一位置上；開關(guān)在自動位置時，交通信號燈按自動循環(huán)工作方式運行。在夜間時，將夜間開關(guān)接通，黃燈閃耀。2、控制器控制器是用中規(guī)模74LS164組成的扭環(huán)形二進制計數(shù)器，譯碼后輸出十字路口南北、東西兩個方向的控制信號。其中，黃燈信號必須閃耀，在夜間時使黃燈閃耀，而綠燈、紅燈滅。電路原理3、共陰極LED數(shù)碼管使用注意事項如下。①不要用手觸摸共陰極LED數(shù)碼管表面，不要用手撥弄其引腳。②焊接溫度為260°C,焊接時間為5s。③表面有保護膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕去保護膜。當(dāng)南北方向綠燈亮，東西方向紅燈亮?xí)r，使南北方向的74LS168以減法計數(shù)器方式工作，從數(shù)字24開始遞減，當(dāng)減到0時，南北方向綠燈滅、紅燈亮，而東西方向紅燈滅、綠燈亮東西方向紅燈滅信號(EWR為0)使與門關(guān)斷，減法計數(shù)器工作結(jié)束，而南北方向紅燈亮使東西方向減法計數(shù)器開始工作。在減法計數(shù)開始之前，黃燈亮信號使減法計數(shù)器先置入數(shù)據(jù)，黃燈滅而紅燈亮?xí)r開始減法計數(shù)。電路原理4.汽車模擬控制電路用八位移位寄存器組成汽車模擬控制系統(tǒng)，當(dāng)某一方向綠燈亮?xí)r，綠燈亮信號使該方向的移位通路打開；而當(dāng)黃燈、紅燈亮?xí)r，使該方向的移位停止。圖5.7為南北方向汽車模擬控制電路。電路原理交通信號燈控制電路的參考電路如圖5.8所示。主要元器件清單

交通信號燈控制電路的主要元器件清單如表5.3所示。電路焊接、安裝與調(diào)試在完成了電路的焊接，進入調(diào)試階段時，若共陰極LED數(shù)碼管不能正常顯示數(shù)字，則先檢查共陰極LED數(shù)碼管是否出現(xiàn)了引腳焊接錯誤，再檢查電路各個芯片引腳是否接錯，最后檢查共陰極LED數(shù)碼管是否正常。1.顯示電路不穩(wěn)定問題電路焊接、安裝與調(diào)試若在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)字并不能夠按要求每隔1s變化一次，則說明電阻值、電容值設(shè)置不合理。通過調(diào)試，應(yīng)能夠使電阻值、電容值達到要求，共陰極LED數(shù)碼管能夠正常顯示數(shù)字。2.控制電路數(shù)字電子鐘電路的設(shè)計、安裝與調(diào)試03電路原理數(shù)字電子鐘是一種用數(shù)字顯示秒、分、時、周的計時裝置，與傳統(tǒng)的機械鐘相比，它具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、不需要機械傳動裝置等優(yōu)點。數(shù)字電子鐘框圖如圖5.9所示。電路原理

數(shù)字電子鐘電路的簡要說明如下。1.秒脈沖電路秒脈沖電路是數(shù)字電子鐘的核心，它的精度和穩(wěn)定度決定了數(shù)字電子鐘的質(zhì)量，通常1Hz的秒脈沖由晶體振蕩器發(fā)出的脈沖經(jīng)過整形、分頻獲得。秒脈沖電路如陽5.10所示。電路原理2.單次脈沖、連續(xù)脈沖單次脈沖和連續(xù)脈沖主要用于手動校時。若開關(guān)氐置于單次端，按單次脈沖鍵即可對日、時、分、秒進行校正。若氐置于單次端，K2置千手動端，則此時按單次脈沖鍵可使周計數(shù)器從星期一到星期日計數(shù)。若氐置千連續(xù)端，則在校正時不需要按單次脈沖鍵即可進行校正。3.秒、分、時、周計數(shù)器秒、分、時、周計數(shù)器分別為六十、六十、二十四、七進制計數(shù)器。秒、分均為六十進制，即顯示為00~59，它們的個位為十進制，十位為六進制；時為二十四進制，顯示為00~23；周為七進制。電路原理4.譯碼、顯示譯碼、顯示由共陰極LED數(shù)碼管LC5011-ll和七段數(shù)碼管譯碼器74LS248實現(xiàn)。5.整點報時時計數(shù)器在每次計到整點前6s需要報時，可用譯碼電路來實現(xiàn)，即當(dāng)分為59,秒在計數(shù)到54時，譯碼電路會輸出一延時高電平去打開低音與門，使報時聲按500Hz頻率鳴叫5聲，直至秒計數(shù)器計數(shù)到58結(jié)束此高電平脈沖。6.鳴叫電路鳴叫電路用高、低兩種頻率通過或門驅(qū)動一個晶體管，帶動喇叭鳴叫。1kHz和500Hz的頻率從晶體振蕩器分頻器近似獲得。主要元器件清單數(shù)字電子鐘主要元器件清單如表5.4所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)數(shù)字電子鐘的調(diào)試重點為，在安裝前進行集成電路、各單元電路的檢測，以及集成電路的安裝。(2)集成電路的檢測，主要包括在安裝前檢查集成電路的引腳是否完整、有無變形，檢測重復(fù)使用的（舊）集成電路的功能是否正常。(3)單元電路的檢測，主要包括檢測其能否完成預(yù)定的功能，其提供的信號是否及時、準(zhǔn)確，以及是否符合要求。(4)集成電路的安裝，主要包括檢查集成電路的型號、位置是否準(zhǔn)確；插接是否正確，有無反接情況；引腳有無碰焊；印制導(dǎo)線有無短接、開路情況?；@球比賽計時器的設(shè)計、安裝與調(diào)試

04電路原理籃球比賽計時器由秒脈沖發(fā)生器、計數(shù)器、譯碼顯示電路、輔助時序控制電路（簡稱控制電路）和報警電路五部分構(gòu)成。其中，計數(shù)器和控制電路是系統(tǒng)的主要組成部分。計數(shù)器完成30s倒計時功能，而控制電路具有直接控制計數(shù)器的清零、啟動和暫／停連續(xù)、譯碼顯示電路的顯示與滅燈及光電報警等功能?；@球比賽計時器的工作原理框圖如圖5.12所示。其中用發(fā)光二極管來代替報警電路，發(fā)光二極管發(fā)光即代表報警。電路原理籃球比賽計時器各單元電路如下。1、秒脈沖電路秒脈沖電路是計時電路的核心，它的精度和穩(wěn)定度決定了計時電路的質(zhì)量。秒脈沖電路通常由晶體振蕩器或555時基電路構(gòu)成。2、減計數(shù)電路74LS192是雙向十進制計數(shù)器，具有直接清零、置數(shù)、加鎖計數(shù)功能。CPu為加計數(shù)時鐘輸入端；CPD為減計數(shù)時鐘輸入端；LD為預(yù)置輸入控制端，異步 預(yù)置；CR為復(fù)位輸入端，高電平有效，異步清除；co為進位輸出端，即1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；BO為借位輸出端，即0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。電路原理3.控制電路此電路的介紹略。4.譯碼顯示電路譯碼顯示電路由兩個74LS248和兩個共陰極LED數(shù)碼管組成，將計數(shù)器的輸出加到74LS248的輸入端，從而實現(xiàn)共陰極LED數(shù)碼管從30遞減到0的計數(shù)功能。籃球比賽計時器的參考電路如圖5.13所示。主要元器件清單籃球比賽汁時器主要元器件清單如表5.5所示。電路焊接、安裝與調(diào)試(1)安裝一般是按照信號流向的順序，以先單元后系統(tǒng)、邊安裝邊測試的原則進行的。先安裝調(diào)試單元電路或子系統(tǒng)，在成功確定各單元電路或子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，逐步擴大電路的規(guī)模。各單元電路的信號連接線最好有標(biāo)記，以便能斷開進行測試。(2)系統(tǒng)調(diào)試指將安裝測試成功的各單元連接起來，加上輸入信號進行調(diào)試，若發(fā)現(xiàn)問題則先對故障進行定位并找出問題所在的單元電路