元器件的识别与检测

由 范文之家 分享时间：2022-10-12 15:24:41 加入收藏我要投稿点赞

元器件的识别与检测

任务描述

本任务是要为某实验室设计一个60秒的定时器显示，以便实现工作的定时。根据任务要求，需要电工班准备原材料，以便进行下一步的焊接。

任务目标

1.能正确识别BS204、74LS247、74LS160、74LS00、555等芯片的型号和管脚。

2.能正确描述BS204、74LS247、74LS160、74LS00、555等芯片的功能。

3.能正确识读由BS204、74LS247、74LS160、74LS00、555等芯片组成的电子线路原理图。

4.能正确区分60秒定时器电路中的各元器件。

知识准备

材料准备：BS204、74LS247、74LS160、74LS00、555等芯片，万用表、电阻若干，60秒定时器原理图。

资讯准备：本电路中用到了时序逻辑芯片555、74LS160，时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分，时序逻辑电路又称时序电路，主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。它和我们熟悉的其他电路不同，其在任何一个时刻的输出状态由当时的输入信号和电路原来的状态共同决定，而它的状态主要由存储电路来记忆和表示。同时，因时序逻辑电路在结构以及功能上的特殊性，相较其他种类的数字逻辑电路而言，时序逻辑电路往往具有难度大、电路复杂并且应用范围广的特点。

此外，还需要准备以下相关理论：

一、显示译码器

74LS247是共阳极显示译码芯片，它共有16个管脚，其中6 、2、1、7脚为译码输入（即编码输出）；9~15为译码输出；8、16脚为电源正负极。

图8-1 显示译码器74LS247

特殊功能引脚：

（1）3脚，LT（—）：试灯输入，是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当 LT（—）=0时，无论输入A、B、C、D为何种状态，译码器输出均为低电平，也就是七段将全亮，若驱动的数码管正常，则显示8。

（2）4脚，BI（—）：灭灯输入，是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。当BI（—）=0时，不论LT（—）和输入A、B、C、D为何种状态，译码器输出均为高电平，使共阳极数码管熄灭。

（3）5脚，RBI（—）：灭零输入，它是为使不希望显示的0熄灭而设定的。当对每一位A=B=C=D=0时，本应显示0，但是在RBI（—）=0作用下，使译码器输出全为高电平。其结果和加入灭灯信号的结果一样，将0熄灭。

（4）4脚，RBO（—）：灭零输出，它和灭灯输入BI（—）共用一端，两者配合使用，可以实现多位数码显示的灭零控制。

图8-2所示为74LS247典型应用电路，其中用到了1 k电阻排，是为了保护数码管，防止烧坏。此外还有一种共阴极显示译码器74LS248，其原理与74LS247类似，同学们可自行查阅。

图8-2 74LS247典型电路

二、集成与非门74LS00

74LS00是四组2输入集成与非门电路，它共有14个管脚，除了14、7脚分别为电源正负极外，其他引脚分成四组，组成四个与非门，如图8-3所示。

第一组：1、2输入，3输出

第二组：5、6输入，4输出

第三组：8、9输入，10输出

第四组：12、13输入，11输出

图8-3 集成与非门74LS00

与非门是实现逻辑“乘非”运算的电路，有两个以上输入端和一个输出端。只有当所有输入端都是高电平（逻辑“1”）时，该电路输出才是低电平（逻辑“0”），否则输出为高电平（逻辑“1”）。其输入与门的数学逻辑表达式对应的真值见表8-1。

表8-1 与门逻辑真值表

三、时序逻辑芯片

1.十进制计数器74LS160

74LS160是常用的四位十进制加法计数器，它可以灵活地被运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。

图8-4 十进制计数器74LS160

管脚功能介绍：

（1）时钟CP和四个数据输入端D0~D3；

（2）清零，低电平有效，当=0时，Q3Q2Q1Q0=0。

（3）使能端EP、ET ，当EP=ET=1时，芯片计数功能，其他情况下，74LS160是保持功能。

（4）置数，低电平有效，当=0时，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0。

（5）数据输出端Q0~Q3。

（6）以及进位输出CO，当计数到Q3Q2Q1Q0=1 010时，输出端清零。

表8-2 74LS160功能表

2.集成电路555

555集成电路开始是作定时器应用的，后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等，其内部结构和管脚如图8-5所示。

555时基电路的工作原理：

（1）分压器 3个5 k电阻组成，为两个N1和N2提供基准电平，如控制端CO=0，则经分压后，A的基准电平为 32UCC，B的基准电平为 31UCC，如改变管脚的接法就改变了两个电压比较器的基准电平。

（2）比较器比较器N1，N2是两个结构和性能完全相同的高精度电压比较器，其输出直接控制着基本R–S触发器的状态。TH是比较器N1的输入端，TR是比较器N2的输入端。

图8-5 555集成电路内部结构和管脚图

当TH输入信号使U6＞ 32UCC，则N1输出高电平，否则输出为低电平，当TR输入信号使V2＞ 31UCC，A2输出为低电平，否则输出为高电平。

（3）基本RS触发器基本RS触发器要求低电平触发。

（4）放电器和输出缓冲器集电极开路输出的三极管组成放电器，当输出UO为“0”时，Q为1，使三极管导通，管脚7和地间构成通路，而输出UO为“1”时，Q为0，使三极管截止，通路被切断。输出缓冲器由反相器构成，一方面增强了带负载能力，另一方面隔离负载对555定时器的影响。

555集成电路的管脚功能如图8-5（b）所示，功能见表8-3。

表8-3 55集成电路功能表

555集成电路的应用很多，下面就以多谐振荡器为例来讲解一下。

由555定时器构成的多谐振荡器如图8-6所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。

图8-6 555多谐振荡器

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压UC为低电平，小于，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出UO为高电平，放电管T截止。这时，电源经R1、R2对电容C充电，使电压UC按指数规律上升，当UC上升到时，输出UO为低电平，放电管VT导通，把UC从 VCC上升到 VCC这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。充电时间常数T充=（R1＋R2）C。

由于放电管VT导通，电容C通过电阻R2和放电管放电，电路进人第二暂稳态，其维持时间TPL的长短与电容的放电时间有关，放电时间常数T放＝R2C0随着C的放电，UC下降，当UC下降到 31VCC时，输出UO为高电平，放电管T截止，VCC再次对电容C充电，电路又翻转到第一暂稳态。不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。电路一旦起振后，UC电压总是在 31VCC~ 32VCC之间变化。如图8-6（b）所示为工作波形。

任务实施

一、认知60秒定时器电路图（图8-7）

图8-7 60秒定时器电路原理图

在本次任务中秒脉冲由555集成芯片组成，计数部分采用了两片74LS160，显示芯片采用共阴极74LS248芯片、230排阻和数码管。

电路主要由以上三部分组成来完成对60秒的定时。

二、列出元器件清单（表8-4）

表8-4 元器件清单

三、根据元件清单选择元器件

1.电阻的选择。

2.电容的选择。

3.数码管、显示译码芯片、排阻的选择。

4.计数芯片的选择。

5. 555芯片的选择。

任务评价

以小组为单位，选择演示文稿、展板、海报、录像等形式中的一种或几种，向全班展示汇报学习成果。

综合评价表

任务拓展

叮咚门铃电路

与其他门铃电路相比，555电路组成的叮咚门铃电路要复杂一些。这是由于它发出的不再是简单的音频振荡声，而是要模仿早期机械式门铃的响声，它的电路组成如图8-8所示。

由555电路组成的叮咚门铃电路的组成由上可见，该电路是一个由555电路组成的音频振荡器，它的工作状态受4脚的控制。

1.静态时，电源通过R2、R3及R4向C2充电，C2上端电压接近电源电压，但因4脚悬空，电压接近0 V，使电路处于复位状态，振荡电路不能工作。

2.按下按钮AN后，电路被接通，电源通过D2向Cl迅速充电，使4脚电压很快升高，当电压大于0.7 V时电路起振。振荡频率约700 Hz，电容C2通过R4经7脚放电，当C2放电使其上端电压低于3 V时，555电路的3脚输出高电平使扬声器发出“叮”的声响。

图8-8 叮咚门铃电气原理图

3.当松开按钮AN后，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，大约为500 Hz左右，电源经R2、R3及R4再次向C2充电，当充电使C2上端电压达到6 V时，555电路的3脚突然变为低电平，扬声器发出"咚"的声音。在C2开始充电的同时，电容C1经R1放电，当放电使C1上端电压低于0.7 V后，555电路复位，电路恢复静态。由于Cl的放电时间常数大于C2的充电时间常数，所以不会发生在电路发出“咚”声之前使电路进入复位的工作状态。