时序逻辑电路

任务四时序逻辑应用电路任务描述:时序逻辑电路在电子设备中有着广泛的应用，特别是在高新科技中占有极为重要的地位。

利用不同的集成电路组合可以完成不同的功能。

其工作特点是：动态特性按着一定的规律或组合关系变化，输出状态不仅取决于该时刻的输入信号状态，还与信号作用前的输出状态有关。

时序逻辑电路常用的集成电路有脉冲产生登陆框、触发器、编码器、计数器、寄存器等。

本课题的任务是制作一个8彩灯多重循环自动控制电路，其原理图如图4所示；学习集成电路的分类方法、型号、使用注意事项、常见的故障检测和拆焊方法。

需要指出的是，为了便于技活动 1 识读电路元件，实施元件检测技能目标1、能够通过查阅集成电路手册，掌握集成电路的类型和使用要求。

2、掌握集成电路的分类、故障检测及拆装知识。

知识储备一、集成电路的概述集成电路是利用半导体工艺和膜工艺将晶体管、电阻器、电容器以及连接导线制作在很小的半导体绝缘基体上，形成一个完整的电路，并封装在特制的外壳之中。

它可以作为固体组件，其文字符号用“IC”表示。

（一）集成电路的特点：集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，稳定性好等优点，同时它成本低，便于大规模生产。

（二）集成电路的引脚封装形式和引脚顺序识读方法：以封装形式分类:金属圆形封装；外形见图4-1-1所示。

图4-1-1 金属圆形引脚识别示意图图4-1-2 单列直插引脚识别示意图1、引脚识别和读数方法：将引脚朝上，从管键（凸起的定位销）开始，顺时针计数，依次为1 、2、3、4……脚。

2、单列直插；外形见图4-1-2所示。

引脚识别和读数方法：将引脚朝下，面对型号或定位标记（缺口或小圆点），自定位标记一侧的头一只引脚开始计数，依次为1、2、3、4……脚。

3、双列直插；外形见图4-1-3所示。

将IC正面的字母、代号对着自己，使定位标记朝左下角，则左下方的引脚是第1脚，再按逆时针方向依次计数，便是第2、3、4……脚。

图4-1-3 双列直插引脚识别示意图（三）集成电路的分类1、按功能结构分类集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。

模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号，其输入信号和输出信号成比例关系。

而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号）。

2、按制作工艺分类集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。

膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

3、按集成度高低分类集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

4、按导电类型不同分类集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路.双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。

单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

5、按应用领域分集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

6、数字集成电路集成电路按使用功能主要分为模拟集成电路和数字集成电路两大类别。

模拟集成电路主要有集成稳压器、运算放大器、功率放大器及专用集成电路等。

数字集成电路按结构不同可分为单极型和双极型电路，单极型电路有JFET、NMOS、PMOS、CMOS四种，双极型电路有DTL、TTL、ECL、HTL等。

数字集成电路最常用的主要有TTL和CMOS两大系列。

TTL集成电路。

双极型三极管—三极管集成电路，简称TTL电路，是一种性能优良的集成门电路，它的开关速度快、抗干扰能力强、负载能力强，因此应用也最广泛。

常用的TTL54／74数字电路系列，它们的电源电压都是5.OV，逻辑“0”输出电压为≤0.2V，逻辑“l”输出电压为≥3.OV而抗扰度为1.OV。

CMOS集成电路。

CMOS集成电路以单极型晶体管为基本元件制成，是互补金属氧化物半导体集成电路的简称。

由于CMOS电路功耗低、电源电压范围宽（3～18V）、抗干扰能力强、输入阻抗高。

（四）型号命名方法数字集成电路的型号组成一般由前缀、编号、后缀三大部分组成，前缀代表制造厂商，编号包括产品系列号、器件系列号，后缀一般表示温度等级、封装形式等。

国标集成电路的型号命名方法：集成电路的型号命名方法规律性较强，绝大部分国内外厂商生产的同一各集成电路，，采用基本相同的数字标号，面以不同的字头代表不同的厂商，例如NE555、μpc555、LM555都为定时器电路，它们的功能、性能封装和引脚排到也都一致，可以互相替换。

国标（GB3431—82）集成电路的型号命名由五部分组成，各部分的含义见表4-1-1。

表4-1-1 国产集成电路型号命名方法市场上的数字集成电路进口的较多，产品型号的前缀代表生产公司，国外常见集成电路主要生产厂家的产品前缀如表4-1-2所示。

表4-1-2 部分进口集成电电路型号命名方法二、实训操作各小组根据所发元器件实物（见表4-1-3通用控制电路元器件实物表），参考电路原理图（见任务单）、电路元件清单，对各元器件进行识读，清点核对所用元件的规格、型号和数量。

小组成员经过讨论开始分工实施对各元件的检测工作：首先是正确识读清单中所涉各类常用元器件，并使用MF-47型万用表进行质量检测（注意选用正确的检测量程），筛选出不合格的元件，有测量值的填写实际测量值，没有检测值的填写“正常”。

并将检测结果记录表4.2-1通用控制电路元件材料清单（含检测记录）中。

常规元件（电阻器、电容器、二极管、三极管）的检测，方法同前，这里不再赘述。

表4-1-3 通用控制计数电路的元器件实物表（一）检测、筛选开关1、外观检查直观检查开关操纵柄是否损坏或松动，能否正常转换到位，各触点的接触是否正常。

2、开关的质量检测（1）接触电阻的检测将万用表置于R×1档，一表笔接开关极（刀）的触点引脚，另一表笔接对应接通的位（掷）的引脚，当开关处于接通状态时，所测得的接触电阻应小于0.5Ω。

反之则认为开头存在接触不良的故障。

（2）断开电阻的检测将万用表置于R×10k档，两表笔接法不变，并将开关转换到断开状态，所测得的断开电阻应为∞。

反之则说明开关存在严重漏电故障，已失去开关作用。

（3）多极多位开关的检测可用上述方法检查每一极组以及每一极组所对应转换接通的每一位的接触电阻和断开电阻，来判定所测开关的质量。

通用控制电路所用按键开关的检测方法为：用MF47型万用表R×10k档检测开关的极、位两端，因为开关属于动合(常开)开关，常态下，阻值应为∞；按住按键，用万用表R×1档检测开关的极、位两端，阻值应小于0.5Ω。

如检测结果与上述不符，说明开关存在质量问题。

（二）检测、筛选发光二极管1、发光二极管的电阻质量检测：检测原理：发光二极管与普通二极管一样，具有单向导电性，其检测方法与普通二极管的方法相同。

所不同的是发光二极管的正向导通电压一般大于1.5V，而MF47型万用表大多电阻档电池用1.5V，只有R×10k档电池用的是9V。

电阻法检测一般采用如下方法：用R×10k档可测出其正、反向电阻，一般正向电阻应小于30kΩ，反向电阻应大于1MΩ。

若正、反向电阻均为零，说明内部击穿短路；若正、反向电阻均为无穷大，说明内部开路。

2、发光二极管的发光检测：仅仅测量正、反向电阻，并不能检查其能否正常发光。

由于发光二极管的正向电压一般1.5～2.5V，而万用表R×1或R×10档的电池电压为1.5V，所以不能使管子正向导通并且发光。

R×10k档的电池电压虽然较高，但因内阻太大，提供的正向电流很小，管子也不会正常发光。

下面介绍两种常用的发光检测方法: （1）采用双表法进行发光检测如图4-1-4所示，选用MF47型两块万用表，均拨R×1档或R×10档，将两表串联，即用表笔一端插入第一块万用表正极孔，另一端插入第二块表的负极孔，将被测发光二极管的正极接入第一块表的黑表笔，管子负极接入第二块表的红表笔之间，若管子发光，说明是好的；若管子不亮，说明管子已坏。

并且因为R×1档表内电流比R×10档更大，所以用R×1档比用R×10档检测，被测管发光更亮。

图4-1-4 双表法进行发光二极管点亮示意图（2）采用万用表外附一节1.5V电池进行发光检测如图4-1-5所示，将电池与万用表串联，即将电池负极接万用表的黑表笔，将被测发光二极管的正极接电池正极，被测管的负极接万用表的红表笔，若管子发光，说明是好的；若管子不亮，说明管子已坏。

图4-1-5 万用表外附电池点亮二极管示意图活动2 分析工作原理，实施电路仿真技能目标1、熟悉振荡电路、分频器、计数器、译码器和移位寄存器等集成电路的逻辑功能，掌握其引脚连接的相关知识。

知识储备一、电路工作原理框图本电路中使用的集成器件有振荡电路、分频器、计数器、译码器和移位寄存器等。

其功能是控制8个彩灯按着“顺序亮，保持，顺序灭，顺序亮，保持，逆序亮，同时灭，重新开始”的过程工作。

其工作框图如图4-2-1所示。

图 4-2-1 时序逻辑电路工作框图工作过程为：由555时基电路产生符合要求的间隔脉冲，作为移位寄存器的移位间隔使8路灯顺序点亮。

为了控制移位寄存器移位转换周期，从555引出振荡脉冲。

8分频器进行分频，主要目的是保证6个灯工作一个轮次后，进行一次状态转换。

8分频的脉冲由74LS93完成计数，计数结果由74LS93译码器进行译码，通过不同的输出组合，控制移位寄存器的清零、左移1、左移 0、保持、右移1、右移0等功能，控制8个灯的亮灭及自动状态转换。

1、555时基振荡电路555时基振荡电路如图4-2-2所示。

本电路产生的振荡脉冲控制灯的依次点亮间隔，一般调整为1~2s，电路加入三极管V1和二极管VD后，产生的脉冲基本对称，即：充电时间：T1=0.693（R1+Rp） XC1放电时间：T2=0.693（R1+Rp） XC1振荡周期：T=T1+T2占空比：D=T1/T=50%图4-2-2 555时基振荡电路2、CD4022分频电路CD4022实际上是一个8进制计数/脉冲分配器，由于每过8个脉冲CD4022集成块的第⑿脚就产生一个进位脉冲，因此，可以作为8分频使用。

这部分电路的作用是对555产生的脉冲进行8分频，也就是当输出的8个灯依次工作完一个轮次后，由CD4022产生一个脉冲，通过计数和译码去控制移位寄存器进行一次状态程序转换。

CD4022集成块为双列直插16脚封装结构，其外形和引脚分布如图4-2-3所示。