單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（一）

機(jī)械開關(guān)閉合時(shí)，一般都會(huì)產(chǎn)生“抖動(dòng)”，在某些控制電路中，是不允許這種現(xiàn)象發(fā)生的。如圖所示，為單脈沖發(fā)生器，可有效地去除機(jī)械開關(guān)的抖動(dòng)問題。

圖、單脈沖發(fā)生器

開機(jī)時(shí)，R、C清零IC1，Q1=Q2=0。J—K觸發(fā)器IC1接成2位移位寄存器。當(dāng)開關(guān)K置a時(shí)，門c輸出“1”，CP脈沖來(lái)到時(shí)，Q1=J1=1，此時(shí)，若K產(chǎn)生了抖動(dòng)，假設(shè)為一通一斷，只要K不與—a接通，門c輸出為“1”不變。在下一個(gè)CP脈沖來(lái)到時(shí)，Q2=J2=1，Q1和—Q2的狀態(tài)改變正好經(jīng)歷了1個(gè)CP脈沖的周期，經(jīng)與非門2a后，輸出1個(gè)單脈沖。波形圖如圖所示。

圖、單脈沖發(fā)生器波形圖

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（二）

安裝在邏輯開關(guān)的右邊。當(dāng)按、放一次按紐“P”時(shí)，可在P+、P—端同時(shí)產(chǎn)生正極性和負(fù)極性單次脈沖。電路如附圖1-6所示。單次脈沖分別在輸入（出）插孔板上對(duì)應(yīng)的P+、P—插孔輸出。單脈沖發(fā)生器的電源與+5V電源在內(nèi)部已接通。由于采用了防抖動(dòng)電路，輸出電平是無(wú)抖動(dòng)的。

單次脈沖本來(lái)是可以由按鈕式開關(guān)來(lái)獲取的，但是由于在按鈕的按動(dòng)過程中極易發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，因而所獲取的往往并不是單個(gè)的脈沖，而是一組數(shù)目不定的脈沖串，雖然有的電路中加有防抖動(dòng)電路，但對(duì)于某些電路仍不能保證其工作的可靠性。如圖所示電路可以確保每按動(dòng)一次按鈕，可以取得一個(gè)脈沖，工作十分可靠。

真值表

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（三）

利用程控單結(jié)晶體管Th可構(gòu)成有多種波形輸出的脈沖發(fā)生器電路。圖b示出從圖a電路中a、b、c、d各點(diǎn)輸出的脈沖波形。本例中Ub=50V，脈沖頻率f=1000Hz，脈沖峰值U=Up=20V.元件參數(shù)R1=0.164M歐，R2=0.256M歐，R3=4.9M歐，R4或R5=8歐，C=410pF。

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（四）

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（五）

1、按鍵消抖電路原理

為了使按鍵消抖電路模塊簡(jiǎn)潔，移植性好，在此用計(jì)數(shù)器的方式實(shí)現(xiàn)按鍵消抖的功能。

計(jì)數(shù)器模值n根據(jù)抖動(dòng)信號(hào)的脈沖寬度和采樣脈沖信號(hào)CLK的周期大小決定。計(jì)數(shù)模值n=延時(shí)／脈沖信號(hào)采樣周期。一般按鍵抖動(dòng)時(shí)間為5～10ms，甚至更長(zhǎng)。筆者用的開發(fā)板提供的系統(tǒng)時(shí)鐘為24MHz，按公式計(jì)算，當(dāng)計(jì)數(shù)器模值取20位，計(jì)數(shù)到219即h80000時(shí)，大約延時(shí)22ms。計(jì)數(shù)期間認(rèn)為是按鍵的抖動(dòng)信號(hào)，不做采樣；計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，認(rèn)為采樣信號(hào)為穩(wěn)定按鍵信號(hào)。這樣就可以把按鍵時(shí)間小于22ms的抖動(dòng)信號(hào)濾掉。

引入一個(gè)采樣脈沖信號(hào)CLK，并輸入按鍵信號(hào)KEY。KEY輸入低電平，計(jì)數(shù)器開始做加法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到h80000即計(jì)數(shù)器中最高位Q19為1，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，輸出Q19，作為按鍵的穩(wěn)定輸出，計(jì)數(shù)期間Q19輸出為0；KEY輸入高電平，計(jì)數(shù)器清零，Q19輸出為0。所以該電路需按鍵22ms才會(huì)得到有效信號(hào)。

2、鍵控單脈沖發(fā)生器電路原理

鍵控單脈沖發(fā)生器利用上述電路解決按鍵消抖問題，得到穩(wěn)定的信號(hào)。用兩個(gè)D觸發(fā)器和一個(gè)與門產(chǎn)生單脈沖，如圖1所示。

D觸發(fā)器U2A收到穩(wěn)定信號(hào)D1=1后被觸發(fā)。觸發(fā)器U2A中的Q1端得到與CLK同步的正向脈沖。輸出Q1到D觸發(fā)器U3A，得到比Q1延遲一個(gè)時(shí)鐘周期的的正向脈沖，將Q2端輸出取反得到一個(gè)負(fù)向脈沖。Q1與Qn2的輸出作為一個(gè)與門的輸入，會(huì)輸出一個(gè)脈寬是原時(shí)鐘周期2倍的單脈沖。

為了使得出的單脈沖脈寬與時(shí)鐘周期相等，相位與時(shí)鐘周期相同，對(duì)圖1中電路設(shè)計(jì)做了改進(jìn)，如圖2所示。

圖2中時(shí)鐘送入D觸發(fā)器前加了非門，使Q1端產(chǎn)生與nCLK（CLK的反向脈沖信號(hào)）同步的正向脈沖，與門輸出單脈沖與CLK差半個(gè)時(shí)鐘周期，作為D觸發(fā)器U4A的輸入D4，在CLK上升沿U4A被觸發(fā)，使單脈沖脈寬與時(shí)鐘周期相同，實(shí)現(xiàn)了等脈寬。并延遲了半個(gè)時(shí)鐘周期使輸出脈沖與時(shí)鐘周期對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了相位調(diào)整。整個(gè)單脈沖發(fā)生器的時(shí)序圖如圖3所示（圖3中的t1，t2是任意鍵按下與鍵抬起時(shí)刻）。

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（六）

如圖所示是由雙D觸發(fā)器CD4013、14二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器／分頻器和振蕩器CD4060等組成的單脈沖／連續(xù)脈沖發(fā)生電路，主要應(yīng)用于電子儀表的調(diào)校中。

單脈沖/連續(xù)脈沖發(fā)生電路

該電路主要由觸發(fā)按鍵，單脈沖發(fā)生電路和連續(xù)脈沖發(fā)生電路三部分組成。其中按鍵開關(guān)SB和晶體三極管VT組成觸發(fā)按鍵；IC1、IC3以及IC4組成單脈沖發(fā)生電路；IC2、IC3以及IC5組成連續(xù)脈沖發(fā)生電路。

當(dāng)按鍵開關(guān)SB沒有被按下時(shí)，晶體三極管VT為截止?fàn)顟B(tài)，集電極將輸出的高電平輸送到IC1、IC3、IC4以及IC5的復(fù)位端R，使電路復(fù)位，IC3、IC4、IC5的輸出端Q輸出高電平。由圖中可以看到，IC2的復(fù)位端R連接到IC5的輸出端Q上，因此，IC2也發(fā)生復(fù)位。當(dāng)按下按鍵開關(guān)SB時(shí)，晶體三極管VT導(dǎo)通，集電極輸出的低電平使IC1、IC3、IC4以及IC5的復(fù)位端R變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)，各部分電路開始工作。

在單脈沖發(fā)生電路中，按下按鍵開關(guān)SB后，IC1產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖由輸出端Q6輸出并傳送給IC4的CP端，D觸發(fā)器IC4得到了脈沖，觸發(fā)內(nèi)部進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，輸出端Q輸出高電平。當(dāng)松開SB后，三極管VT又截止，振蕩器停止工作。IC3復(fù)位后，輸出端Q為高電平狀態(tài)。這樣就能使電路在下一次按鍵時(shí)輸出單脈沖。

在連續(xù)脈沖發(fā)生電路中，當(dāng)按下按鍵開關(guān)SB后，IC1產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖由輸出端Q13輸出并傳送給IC5的CP端，D觸發(fā)器IC5翻轉(zhuǎn)，輸出端Q輸出高電平，Q輸出低電平，該低電平分別傳輸?shù)絀C2的復(fù)位端R和IC4的D端，使經(jīng)IC2分頻的單脈沖鎖存住。同時(shí)，由IC2的Q6端輸出的脈沖連接到IC3的CP端，被接成T觸發(fā)器的IC3對(duì)該脈沖進(jìn)行2分頻，此時(shí)輸出端Q輸出的就為連續(xù)脈沖。

單次脈沖發(fā)生器電路圖設(shè)計(jì)（七）

它是一個(gè)基本多諧振蕩器。電路如附圖1-7所示。通過轉(zhuǎn)換開關(guān)“K”的轉(zhuǎn)換，能產(chǎn)生1～10Hz及20～150KHZ左右的脈沖信號(hào)，脈沖頻率和寬度在上述范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。脈沖主頻信號(hào)在輸入（出）插孔板上輸出，在主頻信號(hào)的左邊插孔可輸出主頻頻率的2、4、8、16的同步分頻信號(hào)，連續(xù)脈沖發(fā)生器的電源內(nèi)部已連通。

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脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（一）

脈沖計(jì)數(shù)器電路圖，本計(jì)數(shù)器包括降整流電路，光控脈沖發(fā)生器，計(jì)數(shù)電路，譯碼，顯示電路。

脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（二）

如圖所示，是計(jì)數(shù)器實(shí)例，它是對(duì)A端加的脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的電路，一般多用于輸入脈沖的計(jì)數(shù)。S1～S4為復(fù)位開關(guān)，用于計(jì)數(shù)數(shù)的設(shè)定。計(jì)數(shù)到設(shè)定的計(jì)數(shù)數(shù)時(shí)負(fù)載電路動(dòng)作，相應(yīng)的繼電器控制有關(guān)的電路動(dòng)作。若在A端子施加圖5－12的時(shí)間脈沖，也可以構(gòu)成以電源頻率為基準(zhǔn)的數(shù)字定時(shí)電路。

脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（三）

計(jì)數(shù)是一種最簡(jiǎn)單基本的運(yùn)算，計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)算的邏輯電路，計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中主要是對(duì)脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量、計(jì)數(shù)和控制的功能，同時(shí)兼有分頻功能，計(jì)數(shù)器是由基本的計(jì)數(shù)單元和一些控制門所組成，計(jì)數(shù)單元?jiǎng)t由一系列具有存儲(chǔ)信息功能的各類觸發(fā)器構(gòu)成，這些觸發(fā)器有RS觸發(fā)器、T觸發(fā)器、D觸發(fā)器及JK觸發(fā)器等。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，如在電子計(jì)算機(jī)的控制器中對(duì)指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便順序取出下一條指令，在運(yùn)算器中作乘法、除法運(yùn)算時(shí)記下加法、減法次數(shù)，又如在數(shù)字儀器中對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)等等。計(jì)數(shù)器可以用來(lái)顯示產(chǎn)品的工作狀態(tài)，一般來(lái)說(shuō)主要是用來(lái)表示產(chǎn)品已經(jīng)完成了多少份的折頁(yè)配頁(yè)工作。它主要的指標(biāo)在于計(jì)數(shù)器的位數(shù)，常見的有3位和4位的。

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脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（四）

如圖所示電路，原機(jī)械計(jì)數(shù)器只有兩個(gè)磁開關(guān)信號(hào)端子，電子計(jì)數(shù)器則增加了c、d兩個(gè)AC6.3V輸入端子，共有4個(gè)接線端子。C1、C2、VD1、VD2組成倍壓整流、濾波電路，經(jīng)7805穩(wěn)壓后，輸出5V穩(wěn)定直流電壓，經(jīng)VD3、VD4降壓后，得到約3.6V的直流電壓，E1為小型3.6V鎳鎘充電電池，市電正常時(shí)，對(duì)其進(jìn)行充電；市電斷電時(shí)，E1對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，以保持?jǐn)嚯姇r(shí)的計(jì)數(shù)數(shù)值，VD3、VD4在這里起隔離作用。a、b兩端輸入磁開關(guān)閉合時(shí)接通交流220V電壓，此電壓經(jīng)R1～R4降壓，并經(jīng)VD5～VD8橋式整流后，得到約6V的直流脈動(dòng)電壓，經(jīng)R5限流后，加在光電耦合器的發(fā)光管上，使發(fā)光管點(diǎn)亮，光敏管受光照電阻下降，從而產(chǎn)生一個(gè)下降脈沖，經(jīng)CD4011的N3反相后，加在N1、N2組成的觸發(fā)器上，由N1輸出計(jì)數(shù)脈沖，N1、N2、N3共同構(gòu)成脈沖整形電路。CD40110是將計(jì)數(shù)器、鎖存器、譯碼器和筆段顯示驅(qū)動(dòng)器制作在同一基片上的“四合一電路”芯片，其5腳置高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位，因而，K2是清零開關(guān)。9腳為加計(jì)數(shù)輸入端，7腳為減計(jì)數(shù)輸入端。整形后的計(jì)數(shù)脈沖從9腳輸入，當(dāng)?shù)谝黄珻D40110計(jì)至“9”時(shí)，若再輸入一個(gè)脈沖，則10腳輸出一個(gè)進(jìn)位脈沖。依次類推，總共能計(jì)量“99999”印張（最左邊一個(gè)數(shù)碼管只顯示零，不起計(jì)數(shù)作用）。

元器件選擇：光耦合器OP1選擇TLP532，也可選擇TLP332、TLP632等型號(hào)。數(shù)字電路選擇CD4011型號(hào)。其他元器件如圖所標(biāo)注。

脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（五）

CD4017是5位Johnson計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端。時(shí)鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制。INH為低電平時(shí)，計(jì)算器在時(shí)鐘上升沿計(jì)數(shù)；反之，計(jì)數(shù)功能無(wú)效。CR為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。Johnson計(jì)數(shù)器，提供了快速操作，2輸入譯碼選通和無(wú)毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計(jì)數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對(duì)應(yīng)時(shí)鐘周期內(nèi)保持高電平。在每10個(gè)時(shí)鐘輸入周期CO信號(hào)完成一次進(jìn)位，并用作多級(jí)計(jì)數(shù)鏈的下級(jí)脈動(dòng)時(shí)鐘。

CD4017邏輯結(jié)構(gòu)圖

十進(jìn)制計(jì)數(shù)／分頻器CD4017，其內(nèi)部由計(jì)數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。

CD4017有10個(gè)輸出端（O0～O9）和1個(gè)進(jìn)位輸出端～O5-9。每輸入10個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，～O5-9就可得到1個(gè)進(jìn)位正脈沖，該進(jìn)位輸出信號(hào)可作為下一級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)。

CD4017有3個(gè)輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當(dāng)在MR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個(gè)時(shí)鐘輸入端，若要用上升沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由CP0端輸入；若要用下降沿來(lái)計(jì)數(shù)，則信號(hào)由～CPl端輸入。設(shè)置2個(gè)時(shí)鐘輸入端，級(jí)聯(lián)時(shí)比較方便，可驅(qū)動(dòng)更多二極管發(fā)光。

由此可見，當(dāng)CD4017有連續(xù)脈沖輸入時(shí)，其對(duì)應(yīng)的輸出端依次變?yōu)楦唠娖綘顟B(tài)，故可直接用作順序脈沖發(fā)生器。

用CD4017和選擇開關(guān)組成多進(jìn)制計(jì)數(shù)器

CD4017組成的1/n計(jì)數(shù)器電路圖

用CD40171C構(gòu)成1/n計(jì)數(shù)器可以分為兩種情況：當(dāng)n=10時(shí)，只需使用一塊CD4017IC，外接n個(gè)門電路即可構(gòu)成1/n計(jì)數(shù)器如圖1-n所示。在時(shí)鐘脈沖的作用下，CD4017IC逐個(gè)。計(jì)數(shù)當(dāng)?shù)降赮n個(gè)譯碼輸出時(shí)，由外接或非門組成的R-S觸發(fā)器產(chǎn)生正脈沖輸出使CD40171C復(fù)零。如果n》=6時(shí)，則信號(hào)可由進(jìn)位輸出端QCO輸出;如果n6時(shí)，則信號(hào)要由YO譯碼輸出端輸出因?yàn)閚6時(shí)，q由端始終保持高電平（參見CD4017波形圖），不會(huì)產(chǎn)生脈中跳變。

當(dāng)分頻系數(shù)n》10時(shí)，應(yīng)根據(jù)n的大小來(lái)確定CD4017的位數(shù)當(dāng)n=60時(shí)的電路工作原理如圖1-12所示。輸入時(shí)鐘脈中當(dāng)個(gè)位數(shù)的輸出YO為“1，十位數(shù)的輸出Y6為”1“時(shí)由外接門電路組成的R-S觸發(fā)器產(chǎn)生正脈沖輸出，從而使各級(jí)計(jì)數(shù)器全部清零。到輸入脈沖變?yōu)?電平時(shí)CD4017的YO輸出端又使R-S觸發(fā)器復(fù)位，于是又開始新的一輪計(jì)數(shù)如此循環(huán)往復(fù)即得到連續(xù)的60分頻脈沖輸出。

用CD4017組成1～17進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路

脈沖計(jì)數(shù)器電路圖設(shè)計(jì)（六）

電路中由兩個(gè)與非門構(gòu)成單脈沖發(fā)生器，74LS161計(jì)數(shù)器對(duì)其產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果送入字符譯碼器并驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示單脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了多少個(gè)脈沖信號(hào)。

74LS161計(jì)數(shù)器的級(jí)連使用：下圖是由74LS192利用進(jìn)位輸出控制高一位的加計(jì)數(shù)端構(gòu)成的加數(shù)級(jí)連示意圖：

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