【正文】 制作中注意 CP、EN、 R 端的接法，不能接混，可以用邏輯筆觀察低頻輸出端的電平變化。 圖 62 為數(shù)字鐘的印制板圖， 表 61為數(shù)字鐘整機(jī)電路的制作元件清單。將此信號(hào)作為與門(mén) 6的控制信號(hào)。 整點(diǎn)報(bào)時(shí)是數(shù)字鐘最基本的功能之一 ，即當(dāng)數(shù)字鐘顯示整點(diǎn)時(shí)，應(yīng)能報(bào)時(shí)。 如 4 選 1 數(shù)據(jù)選擇器 能夠?qū)崿F(xiàn)從多路數(shù)據(jù)中選擇一路進(jìn)行傳輸?shù)碾娐贩Q為數(shù)據(jù)選擇器。 —— 能制作和調(diào)試校時(shí)電路 。將這些計(jì)數(shù)器適當(dāng)連接，就可以實(shí)現(xiàn)“秒”、“分”、“時(shí)”的計(jì)時(shí)功能。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 18 圖 24 1000 分頻器輸入、輸出波形 拓展性知識(shí) 其他 分頻電路 介紹。 做一做 在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中需要 1000Hz、 500Hz、 1Hz 的脈沖信號(hào)，可以有 555 定時(shí)諧振電 路獲得1000Hz脈沖信號(hào)，再經(jīng) 2 分頻獲得 500Hz脈沖信號(hào)，經(jīng) 1000 分頻獲得 1Hz 脈沖信號(hào)。由 TTL門(mén)構(gòu)成的振蕩器適合于在幾兆赫到幾十兆赫的中頻段工作。 回差電壓 TV? 又叫滯回電壓是正向閾值電壓 ?TV 與負(fù)向閾值電壓 ?TV 之差，即?? ??? TTT VVV 。由于此時(shí) Q=0，放電管 T 截止， VCC經(jīng) R 對(duì) C 充電。按下 S，并調(diào)整 R R3和 C2的數(shù)值可改變聲音的頻率，可以聽(tīng)出 C2越小頻率聲音的頻率越 。 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。 (3) 調(diào)整可調(diào)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{(diào)整可調(diào)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。 認(rèn)識(shí) 555 定時(shí)器 讀一讀 555 定時(shí)器 可以實(shí)現(xiàn) 模擬 和數(shù)字兩項(xiàng) 功能 。 5．列出數(shù)字鐘電路的元器件明細(xì)清單。 6．寫(xiě)出數(shù)字鐘電路的 安裝與 調(diào)試說(shuō)明，并按步驟進(jìn)行 仿真、制作與 調(diào)試。 1．可產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩，內(nèi)部有 3 個(gè) 5kΩ的電阻分壓器，故稱 555。 (4) 發(fā)光二極管 LED1 亮說(shuō)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(diào)試 4 滅說(shuō)明輸出端 3 腳 UOUT輸出低電平用 UOL表示。 多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 7 uo 0 t t u c 0 圖 15 555 定時(shí)器構(gòu)成的 1kHz 秒脈沖多諧振蕩器波形圖 調(diào)整 R44，同時(shí)用頻率計(jì)觀 察輸出信號(hào) uo的頻率變化規(guī)律，并使 uo的頻率固定為 1kHz。斷開(kāi) S，調(diào)整電阻 R1的阻值，此時(shí)揚(yáng)聲器中發(fā)出 的聲音。雖然此時(shí)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(jìn)行，直到 uc 上升到CCV32時(shí)，比較器 C1輸出為 0，將觸發(fā)器置 0，電路輸出 uo＝ 0， T 導(dǎo)通， C 放電，電路恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。在圖 226 中 CCCCCCTTT VVVVVV 313132 ?????? ?? 。由于 TTL 門(mén)功耗大于 CMOS 門(mén)，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。電路有兩個(gè) CC4518 集成電路中的三個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)單元組成。 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(lái)構(gòu)成，如 圖 25 所示。 同時(shí) 要將“秒”、“分”、“時(shí)”的狀態(tài)顯示成清晰的數(shù)字符號(hào)，就需要將計(jì)數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進(jìn)行譯碼，并通過(guò)顯示器將其顯示出來(lái)，這實(shí)際上構(gòu)成了數(shù)字鐘電路中“秒”、“分”、“時(shí)”的三個(gè)計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。 工作任務(wù) 1．熟悉 校時(shí)電路 的組成原理。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)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(jìn)行傳輸。要求當(dāng)數(shù)字鐘的“分”和“秒”計(jì)數(shù)器計(jì)到 59 分 50秒（數(shù)字鐘 電路要求在離整點(diǎn)差 10秒 ） 時(shí)， 驅(qū)動(dòng)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(shí)間為 1 秒， 10秒鐘內(nèi)自動(dòng)發(fā)出五聲?shū)Q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(bào)整點(diǎn)。 想一想 由 圖 51 所示的整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 可以看出： Y5= 。 (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(luò)標(biāo)號(hào)。 4．校時(shí)電路的安裝和調(diào)試 按 圖 61 圖和 451電路在面包板（或印制板和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）上連線將電路輸出（門(mén) 5）接發(fā)光二極管。 3．分頻電路的安裝和調(diào)試 按 圖 61 和 圖 21 電路在面包板（或印制板和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）上連線。 看一看 根據(jù) 數(shù)字鐘 整機(jī)框圖和前面所學(xué)的模塊知識(shí)，將數(shù)字鐘的各個(gè)單元電路組合起來(lái)，構(gòu)成 圖61 所示的 數(shù)字鐘 整機(jī)邏輯電路圖。QA2=1 。 工作任務(wù) 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 的制作與調(diào)試。反之，把一路信息逐個(gè)安排到各輸出端去，叫做數(shù)據(jù)分配。 —— 會(huì) 使 用 數(shù)據(jù)選擇器和分配器 。 計(jì)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(shí)間標(biāo)準(zhǔn)“秒”信號(hào)后，就可以根據(jù)“ 60秒為 1 分”、“ 60分為 1小時(shí)”、“ 24 小時(shí)為 1 天”的計(jì)數(shù)周期，分別組成。即io ff 100012 ? 。例如， 2 分頻器的輸出信號(hào)頻率是輸入信號(hào)頻率的 21 ， 8 分頻器的輸出信號(hào)頻率是輸入信號(hào)頻率的 81 。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(jìn)行調(diào)節(jié)。 負(fù)向閾值電壓（或叫下觸發(fā)電平） ?TV 是指 ui下降過(guò)程中，使 施密特觸發(fā)器 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸出電壓 uo由低電平跳變高電平到時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓 ui值叫做 負(fù)向閾值電壓，并用 ?TV 表示，在圖 2110 中CCT VV 31?? 。 ui 到來(lái)時(shí)，因?yàn)镃Ci Vu 31? ，使 C2＝ 0，觸發(fā)器置 1， uo又由 0 變?yōu)?1，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。完成后，必須再仔細(xì)檢查焊點(diǎn)和連線是否符合要求，元器件到位是否準(zhǔn)確，電解電容器的極性是否與圖紙一致，經(jīng)檢查無(wú)誤后，將集成電路的④腳與電源直接相連，可聽(tīng)出揚(yáng)聲器中發(fā)出 的聲音。 5腳高觸發(fā)端 、 2 腳低觸發(fā)端并接于沖放電電路中的 R45和 C1之間，控制輸出端 3 腳的狀態(tài)。在 表 11 和 表 12 中用 0 表示。也可采用由門(mén)電路或 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器作為 時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源。 4． 能 繪制數(shù)字鐘電路的原理圖和印制板布線圖。 前言 數(shù)字鐘以其顯示的直觀性、走時(shí)準(zhǔn)確穩(wěn)定而受到人們的歡迎， 廣泛應(yīng)用于家庭、車站、碼頭、劇場(chǎng)等場(chǎng)合，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)了極大的方便。 2．電源電壓 電流 范圍寬 ， 雙極型： 5～ 16V； CMOS： 3～ 18V。 (5) 發(fā)光二極管 LED2 亮說(shuō)明 555 定時(shí)器內(nèi)部三極管 T 飽和，放電端 7 腳對(duì)地近視短路。再用萬(wàn)用表測(cè)出電阻 R44的阻值為 。 圖 17 叮咚 門(mén)鈴接線圖 多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 9 表 12 叮咚門(mén)鈴 電路 制作元件清單 序號(hào) 品 名 型號(hào) /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號(hào) 實(shí)測(cè)情況 1 集成電路 NE555 1 U1 2 1/4W 電阻 30kΩ 1 R1 3 1/4W 電阻 22kΩ 1 R R3 4 1/4W 電阻 47kΩ 1 R4 5 數(shù)字集成電路 10uF /10V 1 C1 6 數(shù)碼顯示器 1 C2 7 按鈕 1 S 8 二極管 IN4148 2 VD VD2 讀一讀 通過(guò)前面的做一做，我們知道 圖 16 所示電路能發(fā)出“叮咚”的聲音。 3．主要參數(shù)的估算 (1) 輸出脈沖寬度： t P= (2) 恢復(fù)時(shí)間： tre=3~5RCES 4． 施密特觸發(fā)器的應(yīng)用 施密特觸發(fā)器 主要應(yīng)用于波形的變換 與整形，以及構(gòu)成多諧振蕩器等方面，其輸入、輸出波形如圖 2111 所示。 3．由石英晶體振蕩器構(gòu)成的秒脈沖電路如 圖 114 所示。由前面所學(xué)知識(shí)可知，實(shí)際上就是一個(gè)1000Hz 計(jì)數(shù)器。分頻比 n4 的電路，則常采用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)更為方便，一般無(wú)需再用單個(gè)觸發(fā)器來(lái)組合。 圖 31 為計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的方框圖。 2．制作和調(diào)試 校時(shí)電路 。為達(dá)到此目的，必須由兩個(gè)選擇變量進(jìn)行控制， A0和 A1即為兩個(gè)選擇輸入端， D0~D3為四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端，Y 為輸出端。因此 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路主要由控制門(mén)電路和音響電路兩部分組成 ， 圖 51 所示為 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路的原理 圖。 可見(jiàn)要使 Y5=1，在 Y2=1（即在 59 分 50 秒時(shí)）不變的前提下有以下兩種情況： (1) 當(dāng) QD1QA1=1時(shí)（即 QD1QC1QB1QA1=1001， 59 秒）使 f1（ 1kHz）信號(hào)有效，發(fā)出 的聲 音 。如 U12 的 2 腳接 U8 的 13 腳 ) 做一做 數(shù)字鐘整機(jī)電路可以在面包板（或印制板和數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）上搭建完成。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，觀察輸出端發(fā)光二極管的顯示情況。 (3) CC4511 正常工作時(shí)， LT＝ BI 應(yīng)為高電平， LE 應(yīng)為低電平。 2．完成 數(shù)字鐘電路 的整機(jī)裝配與調(diào)試。QC2 —— 能制作并調(diào)試整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 。 拓展性知識(shí) 數(shù)據(jù)選擇器和分配器 一、 數(shù)據(jù)選擇器 假如有多路信息需要通過(guò)一條線 路傳輸或多路信息需要逐個(gè)處理，這時(shí)就要有一個(gè)電路，它能選擇某個(gè)信息而排斥其它信息，這就稱作數(shù)據(jù)選擇。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 24 圖 35 六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的接線圖 表 32 六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路制作 元件清單 序號(hào) 品 名 型號(hào) /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號(hào) 實(shí)測(cè)情況 1 數(shù)字集成電路 CC4511 2 U U4 2 數(shù)字集成電路 CC4518 1 U8 3 數(shù)字集成電路 CC4081 1 U10 4 1/4W 電阻 470Ω 14 R14~R27 5 LED 數(shù)碼管 SM20501 2 LDE LED4 想一想 欲構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)譯碼顯示電路時(shí)，應(yīng)在 圖 3 4 中作何改動(dòng)？ 多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 25 第 4 章 校時(shí)電路的 制作與調(diào)試 學(xué)習(xí)目標(biāo) —— 能正確使用 RS 觸發(fā)器。 2．制作和調(diào)試六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 。由波形 圖 24 可見(jiàn)，從 1CP 端輸入 1000個(gè)時(shí)鐘脈沖，則在 1QD端只輸出 1 個(gè)脈沖，實(shí)現(xiàn)了 1000分頻。輸入、輸出信號(hào)頻率的比值稱為分頻比。 圖 19(b)中增加了調(diào)頻電位器， Rl、 R2取值為 300～ 800Ω， Rs 取 0～ 600Ω。 圖 110 施密特觸發(fā)器 滯回特性曲線 (2) 主要參數(shù) 正向閾值電壓（或叫上觸發(fā)電平） ?TV 是指 ui上升過(guò)程中，使 施密特觸發(fā)器 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，輸 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 12 出電壓 uo由高電平跳變到低電平時(shí)，所對(duì)應(yīng)的輸入電壓值叫做 正向閾值電壓，并用 ?TV 表示，在圖 2110 中CCT VV 32?? 。這時(shí) Q=1，放電管 T 導(dǎo)通， C 通過(guò) T 放電，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。 圖 16 叮咚 門(mén)鈴原理圖 做一做 根據(jù) 圖 16 畫(huà)出 圖 17 所示 555 定時(shí)器構(gòu)成的叮咚門(mén)鈴接線圖，并細(xì)心裝配。 7 腳構(gòu)成放電電路。在 表 11 和 表 12中用 1 表示；開(kāi)關(guān) 2 打到 1 端時(shí)， 5 腳控制電壓端 CO 懸空。因此，一般采用石英晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻后獲得時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 3．會(huì) 制作 整點(diǎn)報(bào)時(shí)電路 。 該 電路基本組成包含了數(shù)字電路的主要組成部分，能幫助同學(xué)們將以前所做項(xiàng)目有機(jī)的、系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計(jì)、制作 和調(diào)試數(shù)字 電路的能力。 3．可以提供與 TTL 及 CMOS 數(shù)字電路兼容的接口電平。用導(dǎo)通表示；發(fā)光二極管 LED2滅說(shuō)明 555 定時(shí)器內(nèi)部三極管 T 截止，放電端 7腳對(duì)地近視斷路。 讀一讀 前面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)（或仿真）觀察了 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的波形。該電路實(shí)際上是用NE555集成電路接成的多諧振蕩器。 C (3) 最高工作頻率：rep ttf ??1max 二、 施密特觸發(fā)器 1． 555 定時(shí)器組成的 施密特觸發(fā)器 的 電路 如 圖 19(a)所示。 C M O S M O C 等 正弦波 振蕩器 1 1 ( a ) 慢輸入波形的 TT L 系統(tǒng)接口 ( b) 整形電路的輸入、輸出波形 輸入 輸出 U T+ U T －