【正文】 1．用 CMOS 門電路構成振蕩器如 圖 112 所示。若取 C C2為 F， R R2為300Ω，則輸出為幾千赫至幾十千赫，用 R3進行調節(jié)。 想一想 1．在 圖 16 所示多諧 振蕩器中，試說明欲降低電路振蕩頻率有哪些方法。例如， 2 分頻器的輸出信號頻率是輸入信號頻率的 21 ， 8 分頻器的輸出信號頻率是輸入信號頻率的 81 。 表 21 1000 分頻器測試記錄 測試點 信號頻率 信號波形示意圖 A點 B 點 C 點 三個測試點 信號之間的關系 讀一讀 2 分頻信號有計數(shù)器的最低位輸出，其工作波形如 圖 23 所示。即io ff 100012 ? 。但用 D 觸發(fā)器實現(xiàn) 3 分頻時，必須附加譯碼反饋電路，如 圖 26(b)所示的譯碼復位電路，強制計數(shù)狀態(tài)返回到初始全零狀態(tài)，就是用或非門電路把 Q2Q1=“ 11B”的狀態(tài)譯碼產(chǎn)生高電平復位脈沖，強迫觸發(fā)器 FF1 和觸發(fā)器 FF2 同時瞬間（在下一時鐘輸入 fi的脈沖到來之前）復零，于是 Q2Q1=“ 11B”狀態(tài)僅瞬間作為“毛刺”存在而不影響分頻的周期，這種“毛刺”僅在 Q1中存 在，實用中可能會造成錯誤，應當附加時鐘同步電路或阻容低通濾波電路來濾除，或者僅使用 Q2作為輸出。 計數(shù)譯碼顯示電路的組成 讀一讀 在數(shù)字鐘電路中， 有了時間標準“秒”信號后，就可以根據(jù)“ 60秒為 1 分”、“ 60分為 1小時”、“ 24 小時為 1 天”的計數(shù)周期，分別組成。在關 SW20501 的功能已在中前面的 中進行了詳細介紹，這里也不再贅述。 —— 會 使 用 數(shù)據(jù)選擇器和分配器 ?，F(xiàn)在以“分計時器”的校時電路為例，簡要說明它的校時原理，見 圖 41。反之，把一路信息逐個安排到各輸出端去，叫做數(shù)據(jù)分配。一般 24 線譯碼器可作為四路分配器， 38線譯碼器作為 8 路分配器， 416 線譯碼器作為 16 路分配器。 工作任務 整點報時電路 的制作與調試。 讀一讀 數(shù)字鐘電路要求在 59 分 51秒、 53秒、 55秒、 57秒和 59秒時各鳴叫一次。QA2=1 。 整點報時電路 的制作與調試 做一做 圖 52 整點報時電路接線圖 表 51 整點報時 時 電路制作 元件清單 序號 品 名 型號 /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號 實測情況 1 數(shù)字集成電路 CC4011 1 U11 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 33 2 數(shù)字集成電路 CC4012 2 U1 U13 3 1/4W 電阻 1kΩ 1 R42 4 1/4W 電阻 51Ω 1 R43 5 三極管 8050 1 V1 6 揚聲器 8Ω /2W 1 LS1 圖 53 整點報時測試電路接線圖 根據(jù) 圖 51 畫出 圖 52 所示的用 CC4011 和 CC4012構成的整點報時電路接線圖，并在面包板（或印制板）上分別搭建 圖 52 所示整點報時電路 和 圖 53 所示的整點報時測試電路，并將兩電路對應的 10 條導線相連接，測試并驗證其整點報時功能（ 也可以用仿真軟件仿真）， 并將其功能測并填寫到 表 51 中。 看一看 根據(jù) 數(shù)字鐘 整機框圖和前面所學的模塊知識，將數(shù)字鐘的各個單元電路組合起來，構成 圖61 所示的 數(shù)字鐘 整機邏輯電路圖。因為CC4518內含有兩個同步十進制計數(shù)器，圖 321內所含有的四個 2輸入與非門，因此分別用一片 CC4518 和 CC4511 就夠了。 3．分頻電路的安裝和調試 按 圖 61 和 圖 21 電路在面包板（或印制板和數(shù)字電路實驗箱）上連線。觀察計數(shù)器在 CP 信號的作用下，喇叭發(fā)出聲響的情況。 4．校時電路的安裝和調試 按 圖 61 圖和 451電路在面包板（或印制板和數(shù)字電路實驗箱）上連線將電路輸出（門 5）接發(fā)光二極管。 按 圖 61 電路連 線，輸出可接發(fā)光二極管。 (注意：在原理圖繪制中，為了保證圖面整潔，一些地方的連接采用了網(wǎng)絡標號。 2．開關 1～ 8 打到地對應端為低電平，打到電阻接電源對應端為高電平。 想一想 由 圖 51 所示的整點報時電路 可以看出： Y5= 。因此，只 有秒個位的狀態(tài)發(fā)生變化， 而 其它計數(shù)器的狀態(tài)無須變化，所以可保持 QC4=QA4=QD3=QA3=QC2 =QA2=1不變。要求當數(shù)字鐘的“分”和“秒”計數(shù)器計到 59 分 50秒（數(shù)字鐘 電路要求在離整點差 10秒 ） 時， 驅動音響電路，在每隔 1秒音響電路鳴叫一次，每次叫聲的持續(xù)時間為 1 秒， 10秒鐘內自動發(fā)出五聲鳴叫，前四次為低音 500Hz，最后一聲為高音 1000Hz，即“前四聲低，最后一聲高”，正好報整點。 3 線一 8 線譯碼器 CT74LS138 構成的 8 路數(shù)據(jù)分配器 如 圖 46。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調試 28 如 圖 44 和 圖 45 所示， 4 選 1 數(shù)據(jù)選擇器是從四路數(shù)據(jù)中，選擇一路進行傳輸。兩個信號中究竟選哪個送入由開關 K 控制，它的工作過程是如下： 當開關 K 置“ B”端時，與非門 U15A 輸出低電平，與非門 U15B 輸出高電平。 工作任務 1．熟悉 校時電路 的組成原理。該電路由二十四進制計數(shù)器和譯碼顯示兩部分電路組成，有關這兩部分電路的知 識已分別在項目 P3和項目 P2 中作了詳細介紹在此不再贅述。 同時 要將“秒”、“分”、“時”的狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號，就需要將計數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進行譯碼，并通過顯示器將其顯示出來，這實際上構成了數(shù)字鐘電路中“秒”、“分”、“時”的三個計數(shù)譯碼顯示電路。 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 19 (a) 用 JK 觸發(fā)器構成的 3 分頻器 (b) 用 D 觸發(fā)器構成的 3 分頻器 圖 26 用 D 觸發(fā)器和 JK 觸發(fā)器構成的 3 分頻器 想一想 如何 用 計數(shù)器構成 100 分頻器？試畫出其電路圖。 用于 N=2~4 分頻比的電路，常用雙 D觸發(fā)器或雙 JK觸發(fā)器器件來構成，如 圖 25 所示。計數(shù)脈沖在上升沿有效，下降沿無效。電路有兩個 CC4518 集成電路中的三個十進制計數(shù)單元組成。 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 15 第 2 章 分頻電路 制作與調試 學習目標 —— 能 用 計數(shù)器構成 分頻電路。由于 TTL 門功耗大于 CMOS 門，并且最低頻率因受輸入阻抗的影響，很難做到幾赫，一般不適合低頻段工作。 圖112 (b)中增加了補償電阻 Rs，從而減少了電源變化對振蕩頻率的影響，一般取 RS為 10R， 則震蕩周期 T=（ ～ ） RC 。在圖 226 中 CCCCCCTTT VVVVVV 313132 ?????? ?? 。此后， ui上升到 VCC，然后再降低，但在未到達 VCC/3 以前， uo1＝ uo＝ 0 的狀態(tài)不會改變。雖然此時觸發(fā)脈沖已消失，比較器 C2的輸出變?yōu)?1，但充電繼續(xù)進行，直到 uc 上升到CCV32時，比較器 C1輸出為 0，將觸發(fā)器置 0，電路輸出 uo＝ 0， T 導通， C 放電，電路恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。 2．試估算揚 聲器發(fā)出“叮咚”聲時， 555 定時器組成的振蕩器的振蕩頻率分別是 、 。斷開 S，調整電阻 R1的阻值，此時揚聲器中發(fā)出 的聲音。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調試 8 2． 圖 12 (a)所示多諧振蕩器中，輸出 頻率 f 為 1kHz 和占空比 D 為 67%的方波，則必須選R44= kΩ， R45= kΩ， C1= 的元件。 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 7 uo 0 t t u c 0 圖 15 555 定時器構成的 1kHz 秒脈沖多諧振蕩器波形圖 調整 R44，同時用頻率計觀 察輸出信號 uo的頻率變化規(guī)律，并使 uo的頻率固定為 1kHz。 12345678U 185 55R 454 .7KR 442KRP 4 .7KC20 .01 uFC10 .1u FV C CO UT 圖 13 555 定時器構成的 1kHz 秒脈沖多諧振蕩器原理圖 做一做 多功能 數(shù)字鐘 制作與調試 6 根據(jù) 圖 13 的原理圖，畫出 圖 14 所示的接線圖，并在面包板上（或在印制板上）搭建實驗電路，觀察 3 腳輸出電壓 uo和電容 C1兩端電壓 uc的波形（也可以用仿真軟件仿真）。 (4) 發(fā)光二極管 LED1 亮說明輸出端 3 腳 UOUT輸出高電平用 UOH表示；發(fā)光二極管 LED1 多功能 數(shù)字鐘 制作與調試 4 滅說明輸出端 3 腳 UOUT輸出低電平用 UOL表示。 (a) 外引線排列圖 (b) 內部結構圖 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 3 GND：接地端 TR ：低觸發(fā)端 OUT：輸出端 R ：復位端 CO：控制電壓端 TH：高 觸發(fā)端 D：放電端 VCC：電源端 圖 11 555 定時器外引線排列及內部結構圖 做一做 按 圖 12 所示連接實驗電路，測試 555 定時器的輸入、輸出關系（ 也可以用仿真軟件進行仿真）。 1．可產(chǎn)生精確的時間延遲和振蕩，內部有 3 個 5kΩ的電阻分壓器，故稱 555。 —— 會用 555 定時器構成 振蕩器。 6．寫出數(shù)字鐘電路的 安裝與 調試說明，并按步驟進行 仿真、制作與 調試。多功能數(shù)字鐘 制作與調試 1 多功能 數(shù)字鐘 的 設計 與 仿真 設計任務與要求 數(shù)字鐘制作的具體要求如下： 1．能進行正常的時、分、秒計時功能。 5．列出數(shù)字鐘電路的元器件明細清單。 譯碼顯示電路 時 計數(shù)器 分 計數(shù)器 秒 計數(shù)器 校 時 電 路 報 時 電 路 振 蕩 器 分 頻 器 圖 01 數(shù)字鐘整體框圖 多功能 數(shù)字鐘 制作與調試 2 第一章 555 定時器 組成的振蕩器 學習目標 —— 能敘述 555 定時器 邏輯功能、管腳功能， 并能正確 使用 555 定時器 。 認識 555 定時器 讀一讀 555 定時器 可以實現(xiàn) 模擬 和數(shù)字兩項 功能 。 看一看 555 定時器的 集成 電路 外形、引腳、內部結構如 圖 11 所示。 (3) 調整可調電阻 RP1，控制 2 腳低觸發(fā)端 UTR的電壓，其值可有電壓表 1 讀?。徽{整可調電阻 RP2，控制 5 腳高觸發(fā)端 UTH的電壓，其值可有電壓表 2 讀取。 表 13 555 定時器的輸入、輸出關系 R CO UTH UTR UOUT T 的狀態(tài) 0 0 * * UOL 導通 多功能數(shù)字鐘 制作與調試 5 1 0 CCV32? CCV31? UOL 導通 CCV32? CCV31? 不變 不變 * CCV31? UOH 截止 1 VCO COV21? UOL 導通 VCO COV21? UOL 不變 * COV21? 不變 截止 想一想 將前面 555 定時器的輸入、輸出關系測試記錄 表 11 和 表 12 與 表 13 進行比較，可以看出555 定時器 5 腳的功能是什么？ 1kHz秒脈沖 多諧振蕩器 看一看 555 定時器構成的多諧振蕩器 如 圖 13 所示。 用示波器觀察 3 腳輸出電壓 uo和電容 C1兩端電壓 uc的波形，并繪制到 圖 15 中。 振蕩頻率和占空比的估算 ： 1．電容 C 充電時間： 145441 )( CRRt P ?? 2．電容 C 放電時間： 1452 CRtP ? 3．電路諧振頻率 f 的估算： 振蕩周期為： 14544 )2( CRRT ?? 振蕩頻率為：1454414544 )2()2( 11 CRRCRRTf ????? 4．占空比 D：4544454414544145441 2)2( )( RR RRCRR CRRTtD p ??????? 想一想 1． 圖 12 (a)所示多諧 振 蕩器中， R44=15kΩ， R45=10kΩ， C1=， VCC=9V，估算 振 蕩