电子基本技能实训I技术报告

单元电路的参数测试、分析与调试姓 名： 学 号： 班 级： 提交日期：2012 年 06 月 18 日目录一、课程名称3二、摘 要31、关键词4三、单元电路51、设计要求52、设计方案53、单元电路参数、设计及定时电路原理图84、调试195、测试成果分析19结 论20参考文献21一、课程名称项目实训名称：电子定时器制作综合实训目的：1、 能够完成单元电路的分析；2、 能识别常用的电子元器件；3、 能进行电路参数计算；4、 完成电路的焊接装配；5、 能够使用常用的测试仪器，如万用表、示波器、稳压电源、进行电路调试；6、 能自主的学习解决实训中的一般问题。 二、摘要 生活中电子定时器随处可见，比如洗衣机定时器、微波炉、电磁炉、闹钟、电源定时器等等。此次实训为可以在30S、60S、120S、180S后自动定时的定时器。 本次技术报告介绍了脉冲震荡电路（CD4060）、计数显示电路(CD4017)、发声电路(CD4093)的结构和工作原理及脉冲震荡电路（CD4060）、计数显示电路(CD4017)、发声电路(CD4093)组成的电子定时器。本次的电子定时器主要由基本脉冲电路、分频电路、计数电路、控制电路、振荡电路、与门电路、电流放大电路组成。基本脉冲电路、分频电路由CD4060集成电路实现；计数电路、控制电路由CD41017集成电路组成；振荡电路、与门电路由CD4093集成电路实现；电流放大电路由三极管电流放大电路实现。主要组成框图如下：关键词：频率（f）、周期（t）、脉冲、计数、分频、电阻、电容、复位、使能端、复位端。 三、单元电路1、设计要求1、准确定时；2、分别能够在30S、60S、120S、180S后自动定时；3、发生电路能够发出“嘟”“嘟”“嘟”的声音；4、计数脉冲采用LED发光二极管显示。2、设计方案2.1振荡电路的设计 振荡电路是由CD4060芯片为主构成的。CD4060的主要的特点是CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。上图为CD4060的外部图；上图是CD4060内部功能图由CD4060构成的振荡电路如图所示：其中电阻Rs的取值为470，电阻Rx的取值为10，电容Cx的取值为10nF。2.2 计数显示电路的设计 计数显示电路是以CD4017芯片为主构成。CD4017芯片的主要特点是：CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清CD4017构成的计数显示电路如图：其中Q0Q9为输出端，外接发光二极管，CP接上级的脉冲信号.2、3、发生电路的设计 本次的发生电路是用CD4093组成的脉冲震荡电路，在输出端接了放大电路用于驱动扬声器发声。Cd4093由四个2输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的2输入与非门。每个门在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V P)T和下降电压(V N)之差定义为滞后电压a7u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸(V T)。a7u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸图为CD4093内部功能图：a7u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸 CD4093引脚图a7u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸CD4093引脚功能：A数据输入端E数据输入端J数据输出端B数据输入端F数据输入端K数据输出端C数据输入端G数据输入端L数据输出端D数据输入端H数据输入端M数据输出端VDD正电源VSS地-a7u838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用网站-基本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸 其中3、4、10、11号管脚为输出端，1、2、5、6、8、9、12、13号管脚为输入端，7号管脚接地，14号管脚接电源 3、单元电路参数、设计及定时器电路原理图3、1CD4060中文资料(引脚图,真值表及电气参数等)CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制CD4060B典型振荡器连接：CD4060秒脉冲发生器电路:脉冲发生器是数字钟的核心部分，它的精度和稳定度决定了数字钟的质量，通常用晶体振荡器发出的脉冲经过整形、分频获得1Hz的秒脉冲。如晶振为32768 Hz，通过15次二分频后可获得1Hz的脉冲输出，电路图如图2所示3.2 4017B芯片资料CMOS集成电路CD4017B用标准的双列直插式脚塑封，它的引脚排列如图1所示。CC4017 是国标型号，它与国外同类产品CD4017 在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。其引脚功能如1： 脚(Y5)，第5输出端； 脚(Y1)，第1输出端； 脚(Y0)，第0输出端，电路清零时，该端为高电平； 脚(Y2)，第2输出端； 脚(Y6)第6输出端； 脚(y7)，第7输出端； 脚(Y3)，第3输出端； 脚(vss)电源负端； 脚(Y8)，第8输出端； 脚(Y4)第4输出端； 脚(Y9)第9输出端； 脚(Qco)，级联进位输出端，每输入 10 个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。 脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效； 脚(CP)，时钟输入端脉冲上升沿有效； 脚(R)，清零输入端，在“R”端加高电平或正脉冲时，CD40171C 计数器中各计数单元输出低电平“0”，在译码器中只有对应“0”状态的输出端 Y0 为高电平； 脚(VDD)，电源正端318V 直流电压。十进制计数分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码器输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。 CD4017有10个输出端（O0O9）和1个进位输出端O5-9。每输入10个计数脉冲，O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1O9）均为低电平。CP0和CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。这样做，当电源接通后，不管计数单元出现哪种随机组合，最多经过 8 个时钟脉冲输入之后 ，都会自动进入表 l l 所列状态。CD4017 有 3 个输入端：复位清零端 R，当在 R 端加高电平或正脉冲时，计数器清零，在所有输出中，只有对应“0”状态的 Q0 输出高电平，其余输出均为低电平：时钟输入端 CP 和 CE，其中 CP 端用于上升沿计数，CE 端用于下降沿计数. 。3. 3 4093中文资料4093简介：他由4个施密特触发器构成。每个触发器有一个2输入与非门。当正极性或负极性信号输入时，触发器在不同的点翻转。正极性(VP)和负极刑(VN)电压的不同之处由迟滞电压(VH)确定。典型应用电路：电路中主要由一个四2输入 “与非”门集成电路CD4093组成。R1、C1及CD4093的一个与非门（、脚，IC1）构成400Hz方波振荡器，振荡器输出的方波分成两路：一路直接送入一个与非门电路（、脚，IC2）；另一路经电容C2送入一个与非门（、脚，IC3）的一个输人端。由于IC2接成非门的形式，所以它的输入、输出端电位相差180，IC2输出的信号经C3、C4耦合至IC3的另一个输入端。由于IC3两个输入端的电平相同。相位相反，因此只 要IC1正常振荡，IC3的两个输入端至少有一个为低电平，故IC3输出端为稳定的高电平，由于C6的作用，VT1截止。但是如取消IC3任何一个输入端的输入信号或使该信号幅度降到低于门电路的输入起动电平时，IC3就会输出方波信号。当有导体接近感应电极片时，就会使由C2耦合到IC3输入端脚的部分信号被分流到地，若被分流后的信号幅度低于与非门输人端的阈值电平，IC3就会输出方波信号，该信号经VD1、VD2整流后就会使开关管VT1导通，接通继电器的电源使之吸合。电容C4是灵敏度调节电容，若需要该电路以最大灵敏度工作时，可以先调节C4使继电器刚好吸合，再调节C4使继电器刚好断开，然后用高频蜡或绝缘漆把C4封牢即可。3.4电流放大三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP两种。 如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的倍，即电流变化被放大了倍，所以我们把叫做三极管的放大倍数（一般远大于1，例如几十，几百）。3、5蜂鸣器 (一) 蜂鸣器的分类及作用1蜂鸣器的作用 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。2蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。3蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。（二）蜂鸣器的结构原理1压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。3、6定时电路原理图：3、7电路设计分析：CD4060用来产生基本脉冲并进行分频，分频为二的十四次方，根据电路要求分别在30S、60S、120S、180S后定时，所以在4060的振荡电路端口接入4个电阻并在CD4060的10管脚引出一条线连接转换开关，根据公式计算得电阻阻值大约分别为：9.1K、18K、36K、56K。（公式f(0)=1/2.2R(T)C(T),f(0)=（3060120180）8.5214令C=10nF）（8.5）：CD4060在起始时已给它一脉冲，而在脉冲的低电平跳到高电平时又占用了半个脉冲，所以只有8.5个脉冲。CD4017的13端接至11脚用来停止计数，15端经过一点动开关接到电源，将计数信号进行复位，同时引出来一端通过一电阻接地，Q(0) Q(8)发光二极管的正极接至相对应的管脚，负极都通过一680欧姆的电阻接地，电阻用来限流，Q（9）正极相对应的管脚，负极单独通过一680欧姆的电阻接地。每次计数一次发光二极管便闪动一次。CD4093的第一个与非门的输入端接至CD4017的使能端13管脚，5、6管脚用来产生低频信号，12、13管脚用来产生高频信号，（公式：f=1/RC）,将CD4093的输出信号接入后级电流放大电路进行放大，然后通过蜂鸣器将信号发出声来。接至三极管基极地电阻的电容可不接。整个工作过程为：通过CD4060产生需要的基本脉冲进行分频后输入下一级CD4017进行计数，将计数后的信号输入到CD4093并与CD4093产生的低频信号与高频信号进行预非逻辑后输入到最后一级进行电流放大，然后输出信号。3.8定时电路安装4、调试先用万用表测试各芯片与放大电路电源，地连接是否正常，测试电源与地是否连接正常，接电源调试。调试正常。改变定时器周期的方法：更改4060引脚上的10n电容或是9.1k的电阻，增大电容或是电阻，都可以使其周期延长。改变蜂鸣器的声音方法：改变4017的6号引脚上的22k电阻或是100uf的电容。测试成果分析：阻值:千欧姆(C=10nF)输出信号周期(约值)输出信号频率（约值）4060十管脚频率（约值）9.130s0.334995赫兹1860s0.172497.5赫兹36120s0.0831248.8赫兹56180s0.056832.5赫兹结 论两周时间很快就过去了，单元电路的参数测试、分析与调试实训已经结束了，在此次实训中我们完成了从资料收集、确定方案、计划制定、电路图设计、焊接到电路板和程序的调试、测量和评估等一系们学习到很多知识，收获很大，在实训过程中，我知道了4060，4017，4093以及555等芯片的引脚功能和它们各自工作原理，画出各自单元电路图，为最后定时器的制作作好准备在实训中，我们是自主学习的过程，主动查资料，看原理图，自己动手插装焊接参考文献1、数字电子技术基础M.北京：机械工业出版社，20002、数字电子技术M.第2.北京:高等教育出版社，2008.3、脉冲与数字电路.高等教育出版社，20024、单片机原理及应用(21世纪高职高专电类系列规划教材).华南理工大学出版社. 2008.85、6、7、8、百度百科（蜂鸣器）