案例实训指导书之三

案例实训指导书之三 用标准集成电路组成 的数字钟 电子技术教研室编 00 年 0 月

目录 一 案例教学的目的 要求和教学方法.... 案例教学的目的.... 案例教学的要求.... 案例教学的教学方法... 二 数字钟的组成框图 电原理图.... 数字钟电路的组成框图.... 数字钟组成框图中各个组成部分的电原理图.... 数字钟的电原理图... 三 案例思考题... 0. 和案例直接相关的思考题... 0. 根据案例扩展设计方面的思考题... 0

一 案例教学的目的 要求和教学方法. 案例教学的目的 () 适应高等职业教育教学培养应用型人才的需要, 加强实践教学的力度, 培养学生从电路原理图到印刷电路转换的读图能力, 培养学生在理论知识指导下排除故障 解决实际问题的能力 () 检查学生对已学过的中小规模集成电路有关内容的掌握程度, 巩固已学过的基础知识, 补漏课堂教和学中的不足 () 激发学生的学习兴趣, 为学生主动学习 创新学习 学以致用提供时间和条件. 案例教学的要求 () 熟练掌握案例中所涉及的各个集成电路的功能和使用, 真正理解案例提供的电原理图 () 一人一套器材, 完全由学生自己独立完成案例电路的安装 焊接 调试, 并按要求调试成功 () 独立撰写一份规范的实训报告. 案例教学的教学方法由于案例教学是在讲完必需够用的基础知识后进行的, 因此在教学过程中, 应以案例为主体, 先讲案例的整体组成, 然后再围绕着案例的各个组成部分, 特别是案例所涉及的集成电路, 采用边讲边做, 讲讲做做的理论与实践交叉互动的教学方式, 让学生在整个案例教学中, 做到既动手又动脑 因为有实在的东西, 看得见摸得着, 因此让学生真正理解掌握案例所涉及的内容是可能的 然后以此为突破口, 结合扩展设计, 扩充教学内容, 提高教学效果 在案例教学过程中, 严格各个环节的考核是保证教学效果的重要措施, 考核打分的内容包括 : () 每个学生要在一个小时内, 闭卷画出案例的电原理图, 这样可以检验学生对案例电原理图是否真正理解了, 没有理解的学生是肯定画不正确的, 满分占 0 分 () 对学生安装焊接和调试进行考核, 凡是没有安装焊接调试成功的, 一律不得通过, 教师要对每个学生的电路板进行验收, 并做上记号, 满分占 分 () 由学生给出一种扩展设计方案, 并接受教师的面试, 面试要逐个进行, 满分占 分 () 每个学生要独立撰写一份案例实训报告, 满分占 0 分 () 整个案例教学的时间以停课集中两周为宜, 每个指导教师最多只能指导一个教学小班 ( 0 名学生 ) 二 数字钟的组成框图 电原理图. 数字钟电路的组成框图数字钟电路的组成包括两个六十进制计数 数字显示译码驱动显示电路, 一个 转 计数 数字显示译码驱动显示电路, 校分电路, 校时电路, 晶体振荡秒信号产生电路和 V 供电电源电路 数字钟电路的组成框图如图 所示

图 数字钟电路组成框图. 数字钟组成框图中各个组成部分的电原理图 () 晶体振荡秒信号产生电路 晶体振荡秒信号产生电路由晶体振荡器和 级 分频电路组成, 其电路原理图如图 所示, 在实际电路中可用一块 C0 和一块 C 构成 C0 和 C 的管脚图如图 所示 8Hz 0MΩ G G Hz( 秒信号 ) 0p 8Hz 0p 级 分频 图 晶体振荡秒信号产生电路 V 8 CR 0 0 C0 8 V ()C0 管脚图 R 0 S 8 R S R S R S ()C 管脚图图 C0 和 C 管脚图 C0 内部包含两个非门和 级 分频电路,C 是一个双 触发器, 由此可知用 C0 中的两个非门加外部元件可构成晶体振荡器, 采用 8Hz 晶振振荡产生的 8Hz 信号可以从 G 输出, 送出 8Hz 信号经 C0 内部 级分频后从 送出 Hz 信号, 其 Hz 信号再送给由 C 双 触发器中的一个触发器组成 T 触发器 分频, 从而得到 Hz 的秒信号 同学可自行根据图 画出由 C0 和 C 构成的实际电路连线图 () 六十进制计数译码驱动显示电路六十进制计数译码驱动显示电路由于选用不同的集成电路而有不同的组成形式, 图 是用十进制计数器 LS0 反码输出的数字显示译码器 LS 和共阳数码管 SM0 组成的六十进制计数译码驱动显示电路

LS() ˊ ˊ ˊ ˊ 0 () () LS() ˊ ˊ ˊ ˊ 0 C O 0 0 0 0 T LS0() LS0() 0 T () Cˊ o CR CR () () 图 六十进制计数译码驱动显示电路 LS0 LS C SM0 的管脚图如图 所示 V T 0 LS0 8 CR () LS0 管脚图 V 0 LS 8 () LS 管脚图 V NC 0 8 C ()C 管脚图 V 0 8 p V p NC

()SM0 管脚图图 LS0 LS C 和 SM0 管脚图 () 转 计数译码驱动显示电路 按照习惯, 时钟的制式有两种, 一种是 小时制, 一种是 小时制, 小时制小时位就是二十四进制计数译码驱动显示电路, 对于 小时制, 小时位应为 转 计数译码驱动显示电路, 转 计数译码驱动显示电路和六十进制计数译码驱动显示电路基本相同 稍有不同的有两点 : 其一, 转 的十位计数器的预置数为 0 为 000; 其二, 当小时显示数在 时 分 秒之前, 小时十位显示不应显示 0, 而应借助于 灭 0, 转 计数译码驱动显示电路如图 所示 p () () LS() LS() ˊ ˊ ˊ ˊ 0 ˊ ˊ ˊ ˊ 0 C O 0 0 0 0 0 0 T LS0() LS0() 0 T () CR CR () () () 图 转 计数 译码 驱动 显示电路 () 校时校分电路 校时校分是通过校时校分电路, 用秒信号去代替分计数信号和时计数信号, 使分或时计数快速进行, 因此校时校分电路实际上是一个数字信号的转换开关, 图 给出了三种校时校分电路 V G CÓ kω A S B () CˊO 秒信号 G A 0kΩ 0.0u G B 0.0u kω 秒信号 V () G G G CÓ 秒信号 () R S 00kΩ K C 00kΩ 图 三种校时校分电原理图图 () 是一种简单的手动开关电路, 正常工作时 S 指向 A, 需要校准时按下 S, 使 S 指向 B, 用秒信号作为分或时计数器的计数信号, 这种电路十分简单, 但是开

关的通断产生随机的机械抖动信号, 使校准不易控制, 轻轻按动开关可消除或减少这种机械抖动 图 () 是用三个与非和一个可调电位器实现信号的转换, 当正常工作时电位器 动滑头指向 B, 此时 = C 当需要校准时, 动滑头指向 A, 此时 等于秒信号, O 两个 0.0u 的电容可滤去滑动中产生的干扰信号, 偶然也会有抖动干扰 图 () 是由三个与非门和基本 RS 触发器组成的, 基本 RS 触发器可完全消除开关的机械抖动, 是最佳的一种校时校分电路, 当然电路要比较复杂一些 校时校分电路中的与非门可用 C 二输入四与非门集成电路组成,C 的管脚图如图 8 所示 V 0 8 图 8 C 的管脚图. 数字钟的电原理图数字钟的电原理图如图 所示

8 p p S 8 p p S 8 p p S 8 p p S 8 p p S 8 p p S S CLK R UA CB S 8 CLK R 0 UB CB 0 0 CR 8 U C0 XTAL Cs.8KHz 80P R0MΩ 0 R U LS0 0 R U LS0 0 R U LS0 0 R U LS0 0 R U LS0 0 R U LS0 R K R K C 0.0uF C 0.0uF S Cp 0P +V R R R R R R R R8 R R0 R R R R R R R R8 R R0 R R R R R R R R8 R R0 R R R R R R R R8 R 秒信号分计数 0 U LS 0 U LS 0 U LS 0 U LS 0 U8 LS 0 U0 LS V V V V V V V V V V V V V V V V UA C UB C UA C UB C UC C U C RP 0~0k 图 数字钟电原理图

三 案例思考题. 和案例直接相关的思考题 () 把数字钟由 小时制改成 小时制如何改动? 画出改动部分的电原理图 () 转 计数 译码 驱动 显示电路中的十位 LS0 输出的 0 为什么要和对 应的译码器 LS 的 相连, 不相连会出现什么现象? () 如果 LS0 的 改成 ( 即 = 时有效 ), 其他都不变, 电原理图应作怎 样的改动? () 在秒信号产生电路中, 双 触发器 CC0 起什么作用, 用一个 CC000 系列 JK 触发器替代 触发器 CC0 行吗? 为什么? () 案例中给出三种校时校分电路, 你能否再设计出 或 种点动校时校分电路, 并画出具体电原理图 () 如果你手上有一块看不出型号的 LE 数码管, 如何确定它的管脚图? 即如何判断数码管是共阴还是共阳和如何确定 所对应的管脚 () 根据电原理图, 估算整个电路在工作时的最大功耗 P m =?, 为什么? (8) 如果晶体振荡器产生的信号频率 8Hz 的稳定度为 0 -, 则时钟走一年会产生多长时间的误差? 如果调试时 8Hz 晶振只能调到 Hz, 则时钟一个月 (0 天 ) 将产生多长时间的误差? () 数字钟在调试中出现了故障, 故障现象是这样的 : 当秒 0 进位计数器计到 秒时再来一个秒信号, 不变成 00 秒, 而是变成 0 秒, 那么, 一般情况下会是什么原因所致? 应如何找出这个故障? (0) 当电路安装焊接好调试时, 接上电源后, 电路不工作, 经检查电源的电压和极性均是正确的, 此时应如何进行检查?. 根据案例扩展设计方面的思考题 () 把由数码管显示的数字钟改成由发光二极管组成的中型数字显示钟 () 通过查手册和有关资料, 设计一个全部数字集成电路用 CC000 系列组成的数字钟, 数码管用共阳数码管 () 给数字钟增加整点报时功能 () 利用数字钟增加一个上午 8:00 上班,:0 下班,:00 上班,:0 下班的钟控打铃系统 () 设计数字显示倒计时交通自动指挥灯系统 () 设计其它实用的时控设备