实用电子制作教案：流水彩灯的制作.doc

项目四 流水彩灯的制作 简介 随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。本项目介绍一款用NE555和CD4017制作的流水彩灯，可以实现一串一串闪光的效果。 知识目标 了解时序逻辑电路的基本概念。理解几种常用触发器工作原理。 能够利用集成计数器组成任意进制的计数器。 能够叙述和分析流水彩灯的工作原理与调试方法。 技能目标 能运用触发器电路制作各种同步计数器。 会用555定时器构成振荡器。 能利用555及计数器完成流水彩灯的制作与调试。 任务一 常用触发器 1.时序逻辑电路 时序逻辑电路简称时序电路，是指任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关，所以时序电路具有记忆功能。各种触发器是时序电路组成的基本单元。 时序逻辑电路的特点：从电路结构上说有两个特点。一是通常包含存储电路和组合电路两个部分；再就是存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合电路的输出。 分类：分为同步时序电路和异步时序电路两类。同步时序电路中，所有触发器状态的变化都是在同一时钟信号操作下同时发生的。而在异步时序电路中，触发器状态的变化不是同时发生的。 分析步骤： ①确定各触发器的激励方程。 ②确定时序电路的状态放程。 ③根据逻辑图，写出电路输出函数的表达式。 ④列状态转换真值表，画出状态转换图。 ⑤判断电路的逻辑功能。 2.主从型ＪＫ触发器 图4-1主从JK触发器电路图 ⑴电路结构及逻辑符号 如图4-1所示，主从型JK触发器是在主从型RS触发器的基础上加上适当连线构成，它将从触发器的输出Q和分别接回至主触发器接收门的输入端（上图的红线和蓝线），输入信号命名S1改为J、R1改为K。 ⑵工作原理 分析上述电路可知,当J、K分别为0、0,0、1和1、0时,其功能与SR触发器相同,分别是保持、置0和置1,这里着重分析当J=K=1时的功能(SR触发器此状态不允许,有约束方程SR=0),分别分析当Q=0和Q=1时的工作情况。 由分析可知,若Qn=0,则Qn+!=1, 若Qn=1,则Qn+!=0,因此JK触发器当J、K均为1时,电路具有翻转功能,即Qn+!==。 表4-1主从JK触发器功能表（CP有效期间，即由1到0） J K Qn Qn+1 说明 0 0 0 0 保持 0 0 1 1 保持 0 1 0 0 置0 0 1 1 0 置0 1 0 0 1 置1 1 0 1 1 置1 1 1 0 1 翻转 1 1 1 0 翻转 例1 试根据给定的CP，J，K的波形，画出主从型JK触发器输出Q的波形。设触发器的初始状态Q=0。 图4-2 例1输出波形图 ⑶. 主从型触发器的动作特点 通过以上对主从型JK触发器工作原理的分析，可以看出： ① 触发器的动作分两步进行，在CP=1期间,主触发器接收输入信号，从触发器即输出保持原状态不变;当CP下降沿到来时，主触发器保持, 从触发器接收主触发器保持的CP下降沿到来时输出信号,从而实现了在一个CP期间输出Q只变化一次。 ② 主触发器本身是一个门控RS触发器，所以在CP=1的整个期间，输入信号都将对主触发器起作用。对于主从JK触发器，若在CP=1，输入信号的状态发生多次变化可能导致触发器输出逻辑错误。 3.边沿触发型触发器 什么是边沿触发器： 前面讲过，门控触发器在整个E信号有效期间均可发生翻转，这种类型的触发器称为电平触发器，电平触发器的结果是在E有效期间允许多次翻转。 为了增强触发器的可靠性和提高抗干扰能力，希望触发器的状态变化仅仅取决于时钟信号触发沿到来时输入信号的状态，即电路翻转时刻仅仅控制在触发脉冲的上升或者下降的边沿，这类触发器叫边沿触发型触发器。由于边沿触发器在没有触发信号时保持不变，而触发 图4-3电平触发和边沿触发的触发信号波形 时间又非常短，所以，边沿触发器有比较高的可靠性和提高抗干扰能力。图4-3为电平触发和边沿触发的触发信号波形。 图4-4维持一阻塞型D触发器的逻辑图 ⑴ 维持一阻塞型触发器 它是一种时钟上升沿触发的边沿触发型触发器。 图4-4是由六个与非门构成的维持一阻塞型D触发器的逻辑图。其中最右面的两个是用与非门构成的基本RS触发器。Ｄ是输入端。 工作原理 图4-5工作原理图a、b、c ① 当CP=0时，CP信号关闭了下图之间的两个与非门，使其输出为1，基本RS触发器的输入是低电平触发，所以RS触发器的输出保持原态不变。 图4-5维持一阻塞型触发器工作原理图a ? ② 当ＣＰ