發布日期：2022-04-22 點擊率：77
機械開關閉合時，一般都會產生“抖動”，在某些控制電路中，是不允許這種現象發生的。如圖所示，為單脈沖發生器，可有效地去除機械開關的抖動問題。
圖、單脈沖發生器
開機時，R、C清零IC1，Q1=Q2=0。J—K觸發器IC1接成2位移位寄存器。當開關K置a時，門c輸出“1”，CP脈沖來到時，Q1=J1=1，此時，若K產生了抖動，假設為一通一斷，只要K不與—a接通，門c輸出為“1”不變。在下一個CP脈沖來到時，Q2=J2=1，Q1和—Q2的狀態改變正好經歷了1個CP脈沖的周期，經與非門2a后，輸出1個單脈沖。波形圖如圖所示。
圖、單脈沖發生器波形圖
安裝在邏輯開關的右邊。當按、放一次按紐“P”時，可在P+、P—端同時產生正極性和負極性單次脈沖。電路如附圖1-6所示。單次脈沖分別在輸入（出）插孔板上對應的P+、P—插孔輸出。單脈沖發生器的電源與+5V電源在內部已接通。由于采用了防抖動電路，輸出電平是無抖動的。
單次脈沖本來是可以由按鈕式開關來獲取的，但是由于在按鈕的按動過程中極易發生抖動現象，因而所獲取的往往并不是單個的脈沖，而是一組數目不定的脈沖串，雖然有的電路中加有防抖動電路，但對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一次按鈕，可以取得一個脈沖，工作十分可靠。
真值表
利用程控單結晶體管Th可構成有多種波形輸出的脈沖發生器電路。圖b示出從圖a電路中a、b、c、d各點輸出的脈沖波形。本例中Ub=50V，脈沖頻率f=1000Hz，脈沖峰值U=Up=20V.元件參數R1=0.164M歐，R2=0.256M歐，R3=4.9M歐，R4或R5=8歐，C=410pF。
為了使按鍵消抖電路模塊簡潔，移植性好，在此用計數器的方式實現按鍵消抖的功能。
計數器模值n根據抖動信號的脈沖寬度和采樣脈沖信號CLK的周期大小決定。計數模值n=延時／脈沖信號采樣周期。一般按鍵抖動時間為5～10ms，甚至更長。筆者用的開發板提供的系統時鐘為24MHz，按公式計算，當計數器模值取20位，計數到219即h80000時，大約延時22ms。計數期間認為是按鍵的抖動信號，不做采樣；計數器停止計數，認為采樣信號為穩定按鍵信號。這樣就可以把按鍵時間小于22ms的抖動信號濾掉。
引入一個采樣脈沖信號CLK，并輸入按鍵信號KEY。KEY輸入低電平，計數器開始做加法計數，當計數到h80000即計數器中最高位Q19為1，計數器停止計數，輸出Q19，作為按鍵的穩定輸出，計數期間Q19輸出為0；KEY輸入高電平，計數器清零，Q19輸出為0。所以該電路需按鍵22ms才會得到有效信號。
鍵控單脈沖發生器利用上述電路解決按鍵消抖問題，得到穩定的信號。用兩個D觸發器和一個與門產生單脈沖，如圖1所示。
D觸發器U2A收到穩定信號D1=1后被觸發。觸發器U2A中的Q1端得到與CLK同步的正向脈沖。輸出Q1到D觸發器U3A，得到比Q1延遲一個時鐘周期的的正向脈沖，將Q2端輸出取反得到一個負向脈沖。Q1與Qn2的輸出作為一個與門的輸入，會輸出一個脈寬是原時鐘周期2倍的單脈沖。
為了使得出的單脈沖脈寬與時鐘周期相等，相位與時鐘周期相同，對圖1中電路設計做了改進，如圖2所示。
圖2中時鐘送入D觸發器前加了非門，使Q1端產生與nCLK（CLK的反向脈沖信號）同步的正向脈沖，與門輸出單脈沖與CLK差半個時鐘周期，作為D觸發器U4A的輸入D4，在CLK上升沿U4A被觸發，使單脈沖脈寬與時鐘周期相同，實現了等脈寬。并延遲了半個時鐘周期使輸出脈沖與時鐘周期對應，實現了相位調整。整個單脈沖發生器的時序圖如圖3所示（圖3中的t1，t2是任意鍵按下與鍵抬起時刻）。
如圖所示是由雙D觸發器CD4013、14二進制串行計數器／分頻器和振蕩器CD4060等組成的單脈沖／連續脈沖發生電路，主要應用于電子儀表的調校中。
單脈沖/連續脈沖發生電路
該電路主要由觸發按鍵，單脈沖發生電路和連續脈沖發生電路三部分組成。其中按鍵開關SB和晶體三極管VT組成觸發按鍵；IC1、IC3以及IC4組成單脈沖發生電路；IC2、IC3以及IC5組成連續脈沖發生電路。
當按鍵開關SB沒有被按下時，晶體三極管VT為截止狀態，集電極將輸出的高電平輸送到IC1、IC3、IC4以及IC5的復位端R，使電路復位，IC3、IC4、IC5的輸出端Q輸出高電平。由圖中可以看到，IC2的復位端R連接到IC5的輸出端Q上，因此，IC2也發生復位。當按下按鍵開關SB時，晶體三極管VT導通，集電極輸出的低電平使IC1、IC3、IC4以及IC5的復位端R變為低電平狀態，各部分電路開始工作。
在單脈沖發生電路中，按下按鍵開關SB后，IC1產生的觸發脈沖由輸出端Q6輸出并傳送給IC4的CP端，D觸發器IC4得到了脈沖，觸發內部進行翻轉，輸出端Q輸出高電平。當松開SB后，三極管VT又截止，振蕩器停止工作。IC3復位后，輸出端Q為高電平狀態。這樣就能使電路在下一次按鍵時輸出單脈沖。
在連續脈沖發生電路中，當按下按鍵開關SB后，IC1產生的觸發脈沖由輸出端Q13輸出并傳送給IC5的CP端，D觸發器IC5翻轉，輸出端Q輸出高電平，Q輸出低電平，該低電平分別傳輸到IC2的復位端R和IC4的D端，使經IC2分頻的單脈沖鎖存住。同時，由IC2的Q6端輸出的脈沖連接到IC3的CP端，被接成T觸發器的IC3對該脈沖進行2分頻，此時輸出端Q輸出的就為連續脈沖。
它是一個基本多諧振蕩器。電路如附圖1-7所示。通過轉換開關“K”的轉換，能產生1～10Hz及20～150KHZ左右的脈沖信號，脈沖頻率和寬度在上述范圍內連續可調。脈沖主頻信號在輸入（出）插孔板上輸出，在主頻信號的左邊插孔可輸出主頻頻率的2、4、8、16的同步分頻信號，連續脈沖發生器的電源內部已連通。
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脈沖計數器電路圖，本計數器包括降整流電路，光控脈沖發生器，計數電路，譯碼，顯示電路。
如圖所示，是計數器實例，它是對A端加的脈沖進行累積計數的電路，一般多用于輸入脈沖的計數。S1～S4為復位開關，用于計數數的設定。計數到設定的計數數時負載電路動作，相應的繼電器控制有關的電路動作。若在A端子施加圖5－12的時間脈沖，也可以構成以電源頻率為基準的數字定時電路。
計數是一種最簡單基本的運算，計數器就是實現這種運算的邏輯電路，計數器在數字系統中主要是對脈沖的個數進行計數，以實現測量、計數和控制的功能，同時兼有分頻功能，計數器是由基本的計數單元和一些控制門所組成，計數單元則由一系列具有存儲信息功能的各類觸發器構成，這些觸發器有RS觸發器、T觸發器、D觸發器及JK觸發器等。計數器在數字系統中應用廣泛，如在電子計算機的控制器中對指令地址進行計數，以便順序取出下一條指令，在運算器中作乘法、除法運算時記下加法、減法次數，又如在數字儀器中對脈沖的計數等等。計數器可以用來顯示產品的工作狀態，一般來說主要是用來表示產品已經完成了多少份的折頁配頁工作。它主要的指標在于計數器的位數，常見的有3位和4位的。
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如圖所示電路，原機械計數器只有兩個磁開關信號端子，電子計數器則增加了c、d兩個AC6.3V輸入端子，共有4個接線端子。C1、C2、VD1、VD2組成倍壓整流、濾波電路，經7805穩壓后，輸出5V穩定直流電壓，經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，對其進行充電；市電斷電時，E1對負載進行供電，以保持斷電時的計數數值，VD3、VD4在這里起隔離作用。a、b兩端輸入磁開關閉合時接通交流220V電壓，此電壓經R1～R4降壓，并經VD5～VD8橋式整流后，得到約6V的直流脈動電壓，經R5限流后，加在光電耦合器的發光管上，使發光管點亮，光敏管受光照電阻下降，從而產生一個下降脈沖，經CD4011的N3反相后，加在N1、N2組成的觸發器上，由N1輸出計數脈沖，N1、N2、N3共同構成脈沖整形電路。CD40110是將計數器、鎖存器、譯碼器和筆段顯示驅動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，計數器復位，因而，K2是清零開關。9腳為加計數輸入端，7腳為減計數輸入端。整形后的計數脈沖從9腳輸入，當第一片CD40110計至“9”時，若再輸入一個脈沖，則10腳輸出一個進位脈沖。依次類推，總共能計量“99999”印張（最左邊一個數碼管只顯示零，不起計數作用）。
元器件選擇：光耦合器OP1選擇TLP532，也可選擇TLP332、TLP632等型號。數字電路選擇CD4011型號。其他元器件如圖所標注。
CD4017是5位Johnson計數器，具有10個譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計算器在時鐘上升沿計數；反之，計數功能無效。CR為高電平時，計數器清零。Johnson計數器，提供了快速操作，2輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內保持高電平。在每10個時鐘輸入周期CO信號完成一次進位，并用作多級計數鏈的下級脈動時鐘。
十進制計數／分頻器CD4017，其內部由計數器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是O0、O1、O2、…、O9依次出現與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。
CD4017有10個輸出端（O0～O9）和1個進位輸出端～O5-9。每輸入10個計數脈沖，～O5-9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。
CD4017有3個輸（MR、CP0和~CP1），MR為清零端，當在MR端上加高電平或正脈沖時其輸出O0為高電平，其余輸出端（O1～O9）均為低電平。CP0和～CPl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數，則信號由CP0端輸入；若要用下降沿來計數，則信號由～CPl端輸入。設置2個時鐘輸入端，級聯時比較方便，可驅動更多二極管發光。
由此可見，當CD4017有連續脈沖輸入時，其對應的輸出端依次變為高電平狀態，故可直接用作順序脈沖發生器。
CD4017組成的1/n計數器電路圖
用CD40171C構成1/n計數器可以分為兩種情況：當n=10時，只需使用一塊CD4017IC，外接n個門電路即可構成1/n計數器如圖1-n所示。在時鐘脈沖的作用下，CD4017IC逐個。計數當到第Yn個譯碼輸出時，由外接或非門組成的R-S觸發器產生正脈沖輸出使CD40171C復零。如果n》=6時，則信號可由進位輸出端QCO輸出;如果n6時，則信號要由YO譯碼輸出端輸出因為n6時，q由端始終保持高電平（參見CD4017波形圖），不會產生脈中跳變。
當分頻系數n》10時，應根據n的大小來確定CD4017的位數當n=60時的電路工作原理如圖1-12所示。輸入時鐘脈中當個位數的輸出YO為“1，十位數的輸出Y6為”1“時由外接門電路組成的R-S觸發器產生正脈沖輸出，從而使各級計數器全部清零。到輸入脈沖變為0電平時CD4017的YO輸出端又使R-S觸發器復位，于是又開始新的一輪計數如此循環往復即得到連續的60分頻脈沖輸出。
電路中由兩個與非門構成單脈沖發生器，74LS161計數器對其產生的脈沖進行計數，計數結果送入字符譯碼器并驅動七段數碼管，使數碼管顯示單脈沖發生器產生了多少個脈沖信號。
74LS161計數器的級連使用：下圖是由74LS192利用進位輸出控制高一位的加計數端構成的加數級連示意圖：
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