【文章內(nèi)容簡介】 3Q314U 2 0 B4 5 1 8CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U 2 0 A4 5 1 8CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U 1 9 B4 5 1 8CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U 1 9 A4 5 1 8V C C500Hz1Hz1000Hz0.5Hz 圖 21 1000 分頻器原理圖 圖 22 分頻器接線圖 表 21 1000 分頻器 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(shí)測情況 1 數(shù)字集成電路 CC4518 2 U1 U20 2 1/4W 電阻 470Ω 1 3 LED Φ 5 1 根據(jù) 圖 21 可畫出 圖 22 所示用 4518 構(gòu)成的 1000 分頻器接線圖 ,根據(jù) 圖 22 進(jìn)行電路安裝調(diào)試。在第一個計(jì)數(shù)單元的輸入端即 4518的 1 腳輸入 1000Hz 的方波信號。用示波器觀察 A、B、 C三個測試點(diǎn)的波形，同時用數(shù)字頻率計(jì)分別測試 A、 B、 C三個測試點(diǎn)處的頻率，記錄并多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 17 分析比較它們之間的關(guān)系，填寫到 表 21 中。 表 21 1000 分頻器測試記錄 測試點(diǎn) 信號頻率 信號波形示意圖 A點(diǎn) B 點(diǎn) C 點(diǎn) 三個測試點(diǎn) 信號之間的關(guān)系 讀一讀 2 分頻信號有計(jì)數(shù)器的最低位輸出，其工作波形如 圖 23 所示。有計(jì)數(shù)器工作原理可知，每來一個計(jì)數(shù)脈沖該位加 1，即狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。計(jì)數(shù)脈沖在上升沿有效，下降沿?zé)o效。由波形 圖 22可見，從 1CP 端輸入 2 個時鐘脈沖，則在 1QA端只輸出 1個脈沖，實(shí)現(xiàn)了 2 分頻。即io ff 211 ? 。 圖 23 2 分頻器輸入、輸出波形 1000 分頻信號由計(jì)數(shù)器的最高位輸出，其工作波形如 圖 24 所示。由計(jì)數(shù)器工作原理可知，每計(jì)數(shù) 998 時該位由 0翻轉(zhuǎn)為 1，直到在計(jì)數(shù) 999 后再來計(jì)數(shù)脈沖時計(jì)數(shù)器清零復(fù)位，該 位轉(zhuǎn) 0。由波形 圖 24 可見，從 1CP 端輸入 1000個時鐘脈沖，則在 1QD端只輸出 1 個脈沖，實(shí)現(xiàn)了 1000分頻。即io ff 100012 ? 。 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 其他 分頻電路 介紹。 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(gòu)成，如 圖 25 所示。分頻比 n4 的電路，則常采用計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)更為方便，一般無需再用單個觸發(fā)器來組合。 圖 25 用 D 觸發(fā)器和 JK觸發(fā)器來組成分頻電路，輸出占空比均為 50%。用 JK 觸發(fā)器構(gòu)成分頻電路 容易實(shí)現(xiàn)并行式同步工作，因而適合于頻率較高的應(yīng)用場合。而觸發(fā)器中的引腳 R、S(P)等引腳如果不使用，則必須按其功能要求連接到非有效電平的電源或地線上。 (a) 用 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 2 分頻器 (b) 用雙 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 4 分頻器 (c) 用 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的 2 分頻器 (d) 用雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的 4 分頻器 圖 25 D 觸發(fā)器和 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的分頻器 圖 26 是 3 分頻電路，用 JK 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn) 3 分頻很方便，不需要附加任何邏輯電路就能實(shí)現(xiàn)同步計(jì)數(shù)分頻。但用 D 觸發(fā)器實(shí)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(fù)位電路，強(qiáng)制計(jì)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(fù)位脈沖，強(qiáng)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(fù)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(shí)用中可能會造成錯誤，應(yīng)當(dāng)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。 D 觸發(fā)器的 3 分頻，還可以用與門對 Q Q1譯碼來實(shí)現(xiàn)返回復(fù)零。 多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 19 (a) 用 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的 3 分頻器 (b) 用 D 觸發(fā)器構(gòu)成的 3 分頻器 圖 26 用 D 觸發(fā)器和 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的 3 分頻器 想一想 如何 用 計(jì)數(shù)器構(gòu)成 100 分頻器？試畫出其電路圖。 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 20 第 3 章 計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 學(xué)習(xí)目標(biāo) —— 會畫 出計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的方框圖，能敘述各部分的作用 。 —— 會制作和調(diào)試二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 。 —— 會制作和調(diào)試六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 。 工作任務(wù) 1．制作和調(diào)試二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 。 2．制作和調(diào)試六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 。 計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的組成 讀一讀 在數(shù)字鐘電路中， 有了時間標(biāo)準(zhǔn)“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(jì)數(shù)周期，分別組成。將這些計(jì)數(shù)器適當(dāng)連接，就可以實(shí)現(xiàn)“秒”、“分”、“時”的計(jì)時功能。 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(jì)數(shù)器的狀態(tài)經(jīng)譯碼器進(jìn)行譯碼，并通過顯示器將其顯示出來，這實(shí)際上構(gòu)成了數(shù)字鐘電路中“秒”、“分”、“時”的三個計(jì)數(shù)譯碼顯示電路。 圖 31 為計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的方框圖。從 圖 31 可以看出，計(jì)數(shù)譯碼顯示電路由計(jì)數(shù)器、譯碼器、驅(qū)動器、顯示器四部分組成。 計(jì)數(shù)器 譯碼器 驅(qū)動器 顯示器 計(jì)數(shù)脈沖 圖 31 計(jì)數(shù)譯碼顯示電路方框圖 在我們所制作的數(shù)字鐘電路中， 兩個六十進(jìn)制（秒、分）、一個二十四進(jìn)制（時）的計(jì)數(shù)器均采用“集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 CC4518”構(gòu)成，有關(guān) CC4518 的功能及其所構(gòu)成的六十進(jìn)制和二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路已在中前面的 和 中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，這里不再贅述。 在我們所制作的數(shù)字鐘電路中， 譯碼器均采用“輸出高電平的 CMOS顯示譯碼器 CC4511”構(gòu)成，有關(guān) CC4511的功能及其所構(gòu)成數(shù)字顯示電路已在中前面的 中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，這里也不再贅述。 另外，在我們所制作的數(shù)字鐘電路中，由于顯示 器選用了可以 與集成電路直接配用共陰極多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 21 半導(dǎo)體數(shù)碼管 SW20501，因此無需外加驅(qū)動器電路，只要直接將 CC4511 與 SW20501 直接配接即可。在關(guān) SW20501 的功能已在中前面的 中進(jìn)行了詳細(xì)介紹，這里也不再贅述。 二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的制作與調(diào)試 看一看 二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路原理如 圖 32 所示。該電路由二十四進(jìn)制計(jì)數(shù)器和譯碼顯示兩部分電路組成，有關(guān)這兩部分電路的知 識已分別在項(xiàng)目 P3和項(xiàng)目 P2 中作了詳細(xì)介紹在此不再贅述。請參考前面的知識分析其工作原理。 進(jìn)位信號校時信號QA5QA6 QB5QB6QC5QC6QD5QD6123＆U 1 0 A4 0 8 1CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U 7 B4 5 1 8CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U 7 A4 5 1 8A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14U14 5 1 1A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14U24 5 1 1abfcgde1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpL E D 18abfcgde1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpL E D 28V C CV C C V C CR04 7 0R14 7 0R24 7 0R34 7 0R44 7 0R54 7 0R64 7 0R74 7 0R84 7 0R94 7 0R1 04 7 0R1 14 7 0R1 24 7 0R1 34 7 0 圖 32 二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路原理圖 多功能 數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 22 做一做 根據(jù) 圖 32 畫出二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的接線 圖 33，并在面包板或印制電路板上安裝和調(diào)試該電路。 圖 33 二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的接線圖 表 31 二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路制作 元件清單 序號 品 名 型號 /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號 實(shí)測情況 1 數(shù)字集成電路 CC4511 2 U U2 2 數(shù) 字集成電路 CC4518 1 U7 3 數(shù)字集成電路 CC4081 1 U10 4 1/4W 電阻 470Ω 14 R0~R13 5 LED 數(shù)碼管 SM20501 2 LDE LED2 6 多功能數(shù)字鐘 制作與調(diào)試 23 六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路的制作與調(diào)試 看一看 圖 34 所示為 六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路原理圖，與 圖 32 所示的二十四進(jìn)制（“時”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路原理圖進(jìn)行比較后可以看出， 圖 34 只是在 圖 32 的基礎(chǔ)上做了很小的改動，復(fù)位信號自 CC4518 的 1 12腳，當(dāng)計(jì)數(shù)到 0110 0000 即 60時電路復(fù)位。 進(jìn)位信號校時信號QA5QA6 QB5QB6QC5QC6QD5QD6564＆U 1 0 B4 0 8 1CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U 8 B4 5 1 8CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U 8 A4 5 1 8A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14U34 5 1 1A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14U44 5 1 1abfcgde1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpL E D 38abfcgde1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpL E D 48V C CV C C V C CR2 74 7 0R2 64 7 0R2 54 7 0R2 44 7 0R2 34 7 0R2 24 7 0R2 14 7 0R2 04 7 0R1 94 7 0R1 84 7 0R1 74 7 0R1 64 7 0R1 54 7 0R1 44 7 0 圖 34 原理圖 做一做 根據(jù) 圖 34 畫出 六十進(jìn)制（“分”、“秒”）計(jì)數(shù)譯碼顯示電路 的接線 圖 35，并在面包板或印制板上安裝和調(diào)試該電路（為與后面的總裝配圖配套，該電路應(yīng)做兩面套，分別用于“分”、“秒”的顯示）。 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 品 名 型號 /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號 實(shí)測情況 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