世界杯纪念日装置电路

十、世界杯纪念日装置电路

(一)实训

1.实训电路设计要求

假设今天是2014年4月13日，距离巴西世界杯开幕还有60天，如果要设计一个纪念日装置电路。该纪念日作品要实现功能如下：　

①作品上电后，三个数码管能够如图8－21节拍显示

图8－21　数码管节拍音乐图

注：　表中的每个表格代表的是一个节拍时间，其中空表格说明数码管不显示任何数字，有点的空格说明数码管只显示一点，不显示其他数字。

②在显示完3后，紧接着显示“60”4个节拍的时间，再接着又按节拍表格显示，如此重复的工作。

2.实训目的

①了解模拟集成开关CD4066的运用。

②进一步熟悉个集成电路的综合运用。

3.实训电路原理图

如图8－23所示。

4.实训知识储备点

①掌握模拟集成开关CD4066的使用原理。

②掌握集成电路的综合运用。

5.实训电路原理

①作品完成后，上电调节可调电阻RP2，使NE555输出的方波的周期T为1秒，此时一节拍就等于1秒。

②当CD4017得到NE555输出的方波后，Q0～Q9按顺序输出高电平，在二极管编码和CD4511译码作用下，数码管DS3依次显示2、0、1、4、空白、6、.、1、3、空白。

③当Q4、Q6、Q9输出高点平时，分别通过二极管D4、D7、D12使三极管VT2导通，B点输出低电平。此时，CD4511的消隐端4脚为低电平消隐，数码管不显示任何数值，除DP这点外。而其他时候，三极管VT2处于截止状态，B点为高电平，数码管正常显示。

④当Q9为高电平的时候，传输到CD4011的1、2脚，经门U1A、U1B反相后，4脚输出高电平，二极管D0向电容C1迅速充电到阈值电压时，门U1C输出低电平，三极管VT1截止，A点为高电平。此时CD4017的始能端13脚为高电平，CD4017锁存，Q9维持为高电平。同时门U1D输出高电平，模拟开关CD4066的13脚为高电平，模拟开关4导通，1脚与2脚相连，DS1、DS2分别显示“6、0”。而此时数码管DS3不显示任何数字。

⑤由于二极管D0隔离，C1经RP1缓慢放电，约4秒后(调节可调电阻RP1使延时为4S)，电压降到关门电压值时，U1C、U1D翻转，C点为高电平，三极管VT1导通、A点为低电平，CD4017解锁，开始重复上述工作。

6.作品调试

①作品完成后，考虑到电容C1充电到阈值电压时所需时间及数码管显示数字时间效果，NE555多谐振荡器周期T1为1秒样子，这样一节拍就等于1秒。

②调节可调电阻RP1始电容C1工作延时为4秒样子，因为节拍脉冲为1秒样子。

③本作品最大的两个特点就是：　CD4017的锁存功能和CD4511的消隐功能的使用，数码管DP端不受CD4511编码控制。

7.实训中出现的问题及问题解决方框图

(1)电路工作方框图(图8－22)

图8－22　世界杯纪念日装置电路工作方框图

(2)实训中出现的问题及解决方法

①作品完成后一上电，LED1点亮，作品马上开始倒计时工作。A.由问题现象可知道U3、U2、U1工作正常，问题就出在U3工作控制电路。B.首先用万用表测试VT1基极电压，若电压低的话(低于0.7V)，则检测开关S2的好坏，如果S2良好的话，就检测U3的4脚连接情况。

②作品完成上电后，数码管DS3依次重复的显示2、0、1、4、空格、6、0、·、1、3、0，而数码管DS1、DS2不显示任何数字。A.由问题现象可知道U4、工作正常，问题就出在U3、U4及三极管VT2控制电路。B.先用万用表测试U3的Q4、Q9端输出电压情况，若无电压输出，更换U3。C.若输出正常的话，检测三极管VT2是否导通，若导通，检查VT2与U4的4脚连接情况。D.若不导通，检测二极管D4、D6、D9及三极管VT2的好坏即可解决问题。

③作品完成上电后，数码管DS3依次显示2、0、1、4、空格、6、·、1、3、0，数码管DS3显示0的同时DS1、DS2显示60，四个节拍后DS1、DS2不显示任何数字，而数码管DS3又按2、0、1、4、空格、6、·、1、3、0显示数字。A.由问题现象可知道U4、U5、U1工作正常，问题就出在D12控制电路。B.首先用万用表测试U3的Q9端输出情况是否正常，若正常检测D12即可解决问题。C.若不正常，更换U3即可。

④DS3按设计的要求显示完3后，数码管DS1、DS2紧接显示60，而一个节拍后数码管DS3又按设计要求显示数字，数码管DS1、DS2显示60四个节拍后，就不显示任何数字。A.由问题现象可知道U4、U5、U1、U2工作正常，问题就出在VT1控制电路。B.首先用万用表检测三极管VT1好坏，若坏的，更换即可。C.若好的，检测U3与三极管VT1连接电路即可。

⑤DS3按设计的要求显示完3后，DS1、DS2紧接显示60，四个节拍后数码管DS3又按设计要求显示数字，数码管DS1、DS2却一直显示60数字。A.由问题现象可知道U4、U5、U3工作正常，问题就出在U1D、U2A控制电路。B.只要用万用表检测出U1或U2是否工作正常即可解决问题。

(二)元器件选择

1.元器件清单

表8－10　世界杯纪念日装置元器件清单

2.元器件选择注意点

①CD4066为模拟四双向模拟开关，注意别选择错了。

②DS1～DS3为共阴数码管。

(三)知识升华

①可以根据自己或自己的亲人生日或有特别意义的日子，设计一个纪念日装置电路？

②在保持本作品功能效果不变的情况下，减少三极管VT1、VT2，而其他主要的元器件(特别是集成电路不能做任何改变)不变，当然电阻和电容可以根据设计需要随便添加，问你会如何设出本电路？

图8-23　世界杯纪念日装置电路图