触发器的实验报告总结(触发器的实验报告总结怎么写)
利用触发器设计时序逻辑电路实验内容是什么
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触发器-时序逻辑电路实验报告
专业:
姓名:
学号:
日期:2010.5.19
地点:东三306 B-1
实验报告
课程名称:数字电子技术基础实验 指导老师:樊伟敏 成绩:__________________
实验名称:触发器应用实验 实验类型:设计类 同组学生姓名:__________
第 1 页
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一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)
三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填)
七、讨论、心得
一、实验目的
1. 加深理解各触发器的逻辑功能,
第 2 页
掌握各类触发器功能的转换方法。
2. 熟悉触发器的两种触发方式(电平触发和边沿触发)及其触发特点。
3. 掌握集成J-K触发器和D触发器逻辑功能的测试方法。
4. 学习用J-K触发器和D触发器构成简单的时序电路的方法。
5. 进一步掌握用双踪示波器测量多个波形的方法。
二、主要仪器与设备
第 3 页
实验选用集成电路芯片:74LS00(与非门)、74LS11(与门)、74LS55(与或非门)、74LS74(双D触发器)、74LS107(双J—K 触发器),GOS-6051 型示波器,导线,SDZ-2 实验箱。
三、实验内容和原理
1、D→J-K的转换实验
①设计过程:J-K 触发器和D触发器的次态方程如下:
J-K 触发器:, D触发器:Qn+1=D
第 4 页
若将D 触发器转换为J-K触发器,则有:。
②仿真与实验电路图:仿真电路图如图1所示。操作时时钟接秒信号,便于观察。
图1
③实验结果:
J
K
Qn-1
Qn
功能
保持
1
1
1
置0
1
1
1
1
翻转
1
1
1
置1
1
1
第 5 页
2、D 触发器转换为T’触发器实验
①设计过程:D 触发器和T’触发器的次态方程如下:
D 触发器:Qn+1= D , T’触发器:Qn+1=!Qn
若将D 触发器转换为T’触发器,则二者的次态方程须相等,因此有:D=!Qn。
②仿真与实验电路图:仿真电路图如图2 所示。操作时时钟接秒信号。
第 6 页
图2
③实验结果:发光二极管按时钟频率闪动,状态来回翻转。
3、J-K→D的转换实验。
①设计过程:J-K 触发器和D触发器的次态方程如下:
J-K 触发器:, D触发器:Qn+1=D
图3
若将J-K触发器转换为D触发器,则二者的次态方程须相等,因此有:
第 7 页
J=D,K=!D。
②仿真与实验电路图:
如图3所示。
③实验结果:符合D触发器的功能,D=1,发光二极管亮,Q=1;D=0,发光二极管不亮,Q=0。
4、J-K→T′的转换实验。
①设计过程:J-K 触发器和T’触发器的次态方程如下:
J-K 触发器:, T’触发器:Qn+1=!Qn
第 8 页
若将J-K 触发器转换为T’触发器,则二者的次态方程须相等,因此有:J=K=1
②仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图4所示。
图4
第 9 页
③实验结果:符合T′触发器的功能,发光二极管按时钟频率闪动,状态来回翻转。
5、用双D触发器设计一个单发脉冲发生器。
(1)手动单次脉冲发生器的测试:手控脉冲接逻辑开关,系列脉冲为秒脉冲信号,两个D 触发器的输出分别接发光二极管。
①实验原理:手动提供一个脉冲,此时第一个D触发器的输出为高电平,经过一个cp脉冲后,由于第二
第 10 页
个D触发器的输入是第一个D触发器的输出,所以其输出也为高电平,Q非为低电平,第一个触发器立刻置零,经过一个cp脉冲的时间,第二个触发器的输出也为低电平,数码管熄灭,亮的时间为一个cp脉冲的时间间隔。
②实验电路:实验电路图如图5 所示。
图5
图6
第 11 页
③实验结果:当手控脉冲输出一个脉冲信号时,单次脉冲发生器的输出端的输出一个秒脉冲信号。
(2)用示波器观察单次脉冲发生器工作状态:手控脉冲和系列脉冲都接1kHz 信号,用示波器观察CP、Q1、Q2 的波形。
①实验电路:实验电路图如图6所示。
②用示波器观察得到的实验波形如图7所示。
第 12 页
(a) CP端与Q1端波形图 (b) Q1端与Q2端波形图
整理上述两幅实拍波形图,绘制出CP、Q1、Q2 的波形如下图所示。
第 13 页
6、用D触发器设计一个4位移位寄存器电路并进行实验(移位寄存器要求能实现串行输入,并行输出与串行输出两种方式。
①设计过程:D触发器的输入为前一个触发器的输出,并且所有触发器使用同一个CP脉冲,串行输入的数据是从第一个D触发器输入。
第 14 页
②仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图7所示。
图7
③实验结果:4位数据实现了移位的并行和串行输出。
7、用J-K触发器设计一个双向时钟脉冲产生电路并进行实验
①设计过程:首先把J-K触发器设计成一个T’触发器,输出的结果和结果的非再与cp脉冲求与,就能实现双向时钟脉冲频率相同,相位不同。
第 15 页
②仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图8所示。
③实验结果:得到的双向时钟脉冲波形如图9。
图8
图9
第 16 页
8、用两片74LS74(4个D触发器)实现四路竞赛抢答器电路。输入为四个按钮S4S3S2S1、总清零端、10kHz时钟脉冲。输出为4路分别连接到LED指示灯。
①设计过程:4个D触发器总清零端接在一起,实现同时清零,并且不受cp脉冲的影响,没有抢答时,取4个D触发器输出的非,四个输出求与,得到的结果与cp脉冲求与,由于四个输出都为1,cp脉冲可以顺利加入四个触发器,当一个人抢答时,输出的非是0,四个输出求与
第 17 页
为0,阻止了cp脉冲的再次加入,此时改变其他D触发器的状态,都不能改变触发器的输出。实验要求cp脉冲的频率要比较高。
②仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图10所示。
图10
③实验结果:实现了抢答器的功能。
第 18 页
四、实验收获
1. 实验前应检查芯片的逻辑功能。接线时按照引脚功能逐步连接,线的颜色最好有所区分便于识别。
2. 该实验中,应注意触发器不用的清零、置数管脚都要接上相应的电平,防止影响触发器的功能。
3. 测试电路功能时,如果用电平指示器(发光二极管)观察,CP脉冲采用0.5s、1s脉冲信号或用逻辑开关,如果用示波器观察,CP脉冲采用1KHz。
第 19 页
4. 由于实验箱上1Hz、1KHz信号驱动能力有限,可在1KHz信号后接非门以增强驱动能力。
第 20 页
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R-S触发器
R-S触发器
再来看一个电路:由两个或非门构成,约定左侧的或非门称L(left),或侧的或非门称R(right)
图(1)
初始状态,灯泡不亮,红线处有电压
图(2)好理解一点,L输入都是0,其输出为1,红线标明;R由于有一端输入1,所以其输出是0,结果是灯泡不亮;
这是初始状态
图(2)
接通开关A后,电路导通,灯泡点亮
由于接通了开关A,导致L有一端输入1,故其输出0;
这时R两端输入均为0,则其输出结果为1,灯泡点亮;
R输出的1又作为输入连接到了L,但这不影响结果,或非门的特点是只要有一端输入为1,则输出为0,
所以你是两端输入1还是一端输入1都不会影响其输出结果
此为接通开关A后发生的变化:L一端输入变化导致了两端输入都变成了1,而整个电路的输出结果不变;
图(3)
第三步,再次断开开关A回到了初始状态,但此时灯泡依然点亮,为什么呢?
L的输入仍然有一端输入为1,其输出仍然为0,加上B连线输入的0,则R输出还是1
其精华就是L一端输入1导致了两端输入都变成了1,随后又撤下自己输入的1,而整个电路输出未发生变化;
慢理一下,单看L的输入变化
初始状态时,两端都输入0
后来有一端输入了1,并导致另一端的输入也变成了1
第三步时,把下端的输入1变回了0,但没有影响其输出结果
而这时候电路的开关状态与初始状态一致!
继续上图,接通开关B后发生了什么
图(4)
接通开关B后
R存在一端输入为1,则结果为0,导致灯泡不亮;
同时R的输出结果又作为L的输入,导致L输出为1,结果是R的两端输入都为1,结果依然为0
断开开关B后
R仍然保持一端输入为1,其结果还是0,整个电路输出也还是0,即灯泡不亮;
总结下这个电路的特点:
接通开关A灯光点亮,接着断开开关A灯泡依然点亮;
接通开关B灯光关闭,接着断开开关B灯泡依然关闭;
同样的电路状态,有时候,两个开关都断开时,灯泡点亮;而另一种情况是:两个开关都断开时,灯泡亮着!
说,这种电路有两种稳定的状态,具有这种特点的电路称之为触发器,触发器由1918年英国物理学家William Henry Eccles(1875-1966)和F.W.Jordan共同发明.
触发器可以保持信息,或者说触发器可以"记忆"数据,"记"住了上一次开关A或开关B的动作
上边介绍的触发器叫作R-S触发器(Reset-Set,复位/置位)
R-S触发器可以用下边的电路表示,假设Q表示输入1,Q'表示输出非Q,就是0了,反之亦然
S表示置位SET,R表示复位RESET
SET表示将Q设置为1,RESET表示将Q设置为0
图(5)
从上图(5)最终可以演化到下图(6)这个可以存储1bit的电路,试试看,经过了那些改进?
图(6)
图(6)实际画的是一个称作D型触发器的电路
总结触发器输入端得作用
触发器的功能是:当输入端t=1时,每来一个时钟信号输出状态翻转一次,当输入t=0时则输出状态保持不变-t trigger function is: When the input t = 1, each to a clock signal output state turning once, when the input t = 0, then the output state remains unchanged
三相交流电路试验结论如何写
《数字电路实验与课程设计》实验教学大纲
2004版
课程名称及性质:数字电路实验与课程设计 必修课
英文名称: Digital Circuit Experiment and Course Design
课程编号:050223
课程类别:技术、专业基础
课程总学时:32
实验学时:32
开设学期:5、6
面向专业:电子信息科学与技术
第一部分:实验
一、实验目的和任务
本课程目的是使学生掌握数字电路的基础理论,培养学生设计组合、时序及模数/数模转换电路和设计综合应用电路的能力,并能够在查阅器件手册的基础上,熟悉各类数字电路元件的特点及应用。使学生初步具有数字电路设计、制作、调试能力,并具有数字系统设计的思想。
二、实验教学的基本要求
学生应掌握数制的概念和转换方法,掌握组合逻辑电路的基本特点与设计方法,掌握时序逻辑电路、脉冲波型产生电路、模数/数模转换电路的基本特点与设计方法以及典型时序逻辑电路的工作原理与分析方法,会使用多种常用的器件手册,了解查找数字电路器件的常用途径,了解常用数字电路器件的分类,了解各类数字电路器件的物理特性,了解器件接口技术,并在此基础上,逐步熟悉常用数字电路器件的特性及应用,掌握数字电路的制作及调试,熟悉常用仪器的使用方法。 能够正确识别常用数字电路器件,能绘制电路原理图,掌握数字电路的布线规则、掌握电路的调试与故障的分析和排除。
三、实验项目基本情况
(16学时)
序
号
实验项目名称
内容提要
实验
学时
实验
类型
实验地点
1
组合逻辑电路设计与调试
门电路、编码、译码等逻辑电路设计与调试
4
设计
31#375
2
触发时序电路设计与调试
触发器、计数器、移位寄存器应用电路与调试
6
设计
31#375
3
脉冲波形产生电路设计与调试
555时基电路及其应用设计与调试
3
设计
31#375
4
模数/数模转换电路设计与调试
D/A 、A/D转换器 应用设计与调试
3
设计
31#375
四、考核方式
平时实验表现占该门实验课最终成绩的70%,实验报告成绩占该门实验课最终成绩的30%。
平时实验主要考察学生对实验电路的设计难易程度、电路连接调试、问题解决的能力,是否能够达到设计要求;
实验报告主要考察学生对实验涉及的理论知识的掌握,对实验得到的结论和现象是否能够正确理解和分析,并能够合理的解释实验中出现的问题,正确判断实验的成功、失败。
五、实验教材或实验指导书
《数字电路实验与课程设计》 孟宇 主编
第二部分:课程设计
一、课程设计的性质和目的
本课程不仅要求学生获得电子技术方面的理论知识以及掌握理论设计方法,还要培养学生理论联系实际的能力。本课程的课程设计环节,就是通过学生自己设计、搭建和调试电路,使学生对所学的理论知识有更深一步的理解,同时提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、课程设计的基本要求
1.掌握常用中、小规模集成电路芯片(如:逻辑门电路、译码器、数据选择器、计数器、寄存器等)的使用方法。
2.掌握逻辑电路的基本设计步骤(包括组合逻辑电路部分与时序逻辑电路部分),以及整体电路的实现方法。
3.具有一定的分析、寻找和排除电路常见故障的能力。
4.能正确使用常用电子仪器、仪表(如:万用表、示波器、时序信号发生器等)。
5.独立写出具有理论分析及设计方案论证的、并通过搭建电路调试验证其设计是正确的课程设计报告。
三、设计课题及内容和要求(16学时)
1.设计并实现一个数字频率计
本课题要求设计并实现一个数字频率计,设计参数自选,用于测量信号的频率,并用十进制数字显示。
2.设计并实现自主实验课题
该课题要求利用所学数字电路知识,实现自拟课题设计功能并调试成功,设计难度与1设计题目相当。
以上题目任选一个。
三、课程设计时间安排
实验前3周拟定、修改设计报告,第4周开题报告,第5周实验。
四、课程设计报告书写规范
完成设计任务后,在课程设计的最后阶段,需要总结全部设计工作,写出完整、规范的设计报告,在指定的时间内提交指导教师。课程设计报告要求有完整的格式,具体如下:
论文分三部分——前置部分、主体部分和后置部分。
(一)前置部分:这一部分包括题目、作者(单位)、摘要、关键词。
题目要恰当、准确地反映论文的内容。
作者单位要写全校、院(系)名称及班级学号。
摘要是论文内容的概括与简述,应包括研究课题的创新思想和创新成果及其理论价值和现实意义。
关键词要准确、精练。
(二)主体部分:这一部分包括引言、正文、结论,是论文的正式部分。
引言作为论文的第一段,要简单说明选题的背景和意义、准备解决的问题及主要工作内容等。
正文是论文的主要部分,应包括课题的总体方案设计、方案论证及实现、数据分析处理、实验效果及理论分析等。
结论作为论文的最后一段,是对课题研究最终的、总体的评价。结论中应明确本课题研究的创新点及创新成果、技术关键及技术难点、社会经济价值及研究方向的前景等。结论应该准确、完整、精练。
说明:论文的主体部分可以设标题(具体格式见附例)。文章的第一段就是引言,最后一段就是结论,中间各段就是正文。不必再加“引言”、“正文”、 “结论”等小标题。
(三)后置部分:
1、参考文献
参考文献作为论文的附录,附在论文的后面。参考文献是指在课题研究和论文撰写过程中对你有所启示和帮助的文献资料,包括著作、论文和网页。参考文献的列写格式如下:
[1]作者.著作名.出版地:出版社.出版年月
[2]作者.论文名.期刊或杂志名.期号
[3]网页(网址)
……
以上[1]、[2]为文献序号,其中[1]为著作的列写格式,[2]为论文的列写格式。
2、心得体会:
内容中可以对本综合训练如何开展和进行提出自己的意见和建议。
(四)要求:
①个人独立撰写,每人一份,
②字数:主体部分不少于3000字,摘要150—200字,关键词3—6个。
③版面安排:按A4纸排版。页边距为:上、下各25mm,左35mm,右30mm;
段间距及字间距:标准;行间距:单倍行距;页码:底部居中;作者(单位)占一行,其前、后各空一行(小四号);主体部分与前置部分、后置部分之间各空一行;不做封面,不设页眉、页脚及页边框。
④字号选择:(见附例)。
五、成绩评定
课程设计的考核结果按优秀、良好、中等、及格和不及格来评价。
对设计任务理解透彻,能够全面、正确、独立地完成设计内容所规定的任务,得出设计结果,并按时提交准确、完整、规范的设计报告,可评为优秀;按照设计任务要求能够顺利地完成任务,得出结果,按时提交较完整的、符合要求的设计报告,可评定为良好;按照设计要求完成了硬件线路的连接,基本完成了任务要求,提交符合要求的设计报告,可评为中等;基本完成设计目标,但不够完善,可能有若干小的缺陷,在帮助下能够完成任务要求,提交设计报告,可评为及格;不能完成指定的要求和任务,未提交设计报告的,评为不及格。
六、参考资料
1.“数字电路实验与课程设计实验指导书” 孟宇编
2.“电子技术基础”(数字版) 康华光编
求《触发器及其应用》实验报告 范本 实验目的如下
1.掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能能2.掌握集成触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法3.熟悉触发器之间相互转换的方法实验报告1.列表整理各类触发器的逻辑功能2.总结观察得波形,说明触发器的触发方法3.体会触发器的应用
抢答器课程设计实验总结怎么写
兰州理工大学技术工程学院
课程设计任务书
课程名称: 电子技术课程设计
题 目: 智力竞赛抢答器
专业班级:
学生姓名:
学 号:
指导老师:
审 批:
任务书下达日期 2009年 12 月 28日 星期一
设计完成日期 2010年 1 月 8 日 星期五
设计内容与设计要求
一、设计内容:
1.设计一个可容纳8组代表队参赛的智力抢答器,每组设一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应。
2. 抢答器具有第一信号鉴别及数据锁存功能。主持人将设备复位(清零)后,发出抢答指令,当第一组参赛者触动按钮时,该组指示灯亮。此后,其他组别触动按钮无效。
3. 设计一个用数码管显示1~8组中最先抢答组别的电路。
4. 抢答器具有定时30S抢答的功能,当主持人发出抢答指令后开始减计时,并用显示器显示时间。当抢答时间到,蜂鸣器鸣叫发出报警信号,并封锁输入电路,禁止选手超时抢答。
5.设计一个犯规判别电路,并用指示灯显示。
6.设置记分显示电路,每组预置100分,答对1次加10分,答错1次减10分。
7.功能扩展(自选)
二、设计要求:
1.思路清晰,给出整体设计框图和总电路图;
2.单元电路设计,给出具体设计思路和电路;
3.写出设计报告;
主要设计条件
1. 在实验楼南楼的四楼“综合实验室”和“电子实验室”调试。
2. 提供调试用实验箱和电路所需元件及芯片。
说明书格式
1. 课程设计封面;
2. 任务书;
3. 说明书目录;
4. 设计总体思路,基本原理和框图(总电路图);
5. 单元电路设计(各单元电路图);
6. 安装、调试步骤;
7. 故障分析与电路改进;
8. 总结与体会;
9. 附录(元器件清单);
10. 参考文献;
11.课程设计成绩评分表
目录
1 绪论 6
2 设计方案 7
2.1 设计方案和要求 7
2.2 设计思想和原理 8
2.3 单元电路的设计 8
(1)抢答器部分电路设计 8
(2)定时电路设计 9
(3)报警电路设计 11
(4)计分电路设计 11
2.4 总体设计 12
3 EWB仿真 15
4故障分析与电路改进 15
5部分重要原件引脚图及其功能表 18
6心得体会 20
7附录 22
参考文献 22
1 绪论
智力竞赛是一种生动活泼的教育方式,而抢答就是智力竞赛中非常常见的一种答题方式。抢答能引起参赛者和观众的极大兴趣,并且能在极短的时间内,使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。但是,在这类比赛中,对于谁先谁后抢答,在何时抢答,如何计算答题时间等等问题,若是仅凭主持人的主观判断,就很容易出现误判。所以,我们就需要一种具备自动锁存,置位,清零等功能智能抢答器来解决这些问题。
在本次课程设计中,将主要设计一个供八人使用的定时抢答器。他要实现以下主要功能:(1)为8位参赛选手各提供一个抢答按钮,分别编号S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7;(2)主持人可以控制系统的清零与抢答开始;(3)抢答器要有数据锁存与显示的功能。抢答开始后,若有任何一名选手按动抢答按钮,则要显示其编号至系统被主持人清零,并且扬声器发生提示,同时其他人再按对应按钮无效;(4)抢答器要有自动定时功能,并且一次抢答时间由主持人任意设定。当主持人启动“开始”键后,定时器自动减计时,并在显示器上显示。同时扬声器上发出短暂声响;(5)参赛选手只有在设定时间内抢答方为有效抢答。若抢答有效,则定时器停止工作,并且显示抢答开始时间直到系统被清零;(6)若设定时间内无选手进行抢答(按对应按钮),则系统短暂报警,并且禁止选手超时抢答,定时器上显示00数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出;用控制电路和主持人开关启动报警电路,以上两部分组成主体电路。通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,构成扩展电路。
利用本次设计出的电路制造成的定时抢答器,即可轻松实现在8人或8个代表队之间进行的抢答比赛中进行控制,使得这一活动更加趣味、公平。
2 设计方案
2.1 设计方案和要求
1.给定的主要器件:74ls148 74ls138 74ls192 555 发光二极管 显示器
2功能要求:设计一个智力竞赛抢答球,可同时共8个选手参加比赛,并具有定时抢答功能。具体功能要求如下:
基本功能:
(1) 设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,他们的选号分别是s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7。
(2) 给节目主持人设置一个控制开关,用来控制系统的清零(编号显示数码管灭灯)和抢答器的开始。
(3) 抢答器具有数据锁存和显示功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在led数码管上显示选手的编号,同时扬声器给出音响提示。此外,要封锁输入电路,禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止
(4) 抢答器具有定时30S抢答的功能,当主持人发出抢答指令后开始减计时,并用显示器显示时间。当抢答时间到,蜂鸣器鸣叫发出报警信号,并封锁输入电路,禁止选手超时抢答。
(5) 设计一个犯规判别电路,并用指示灯显示。
(6) 设置记分显示电路,每组预置100分,答对1次加10分,答错1次减10分。
(7) 功能扩展(自选)
2.2设计思想和原理
多路智力抢答器的组成框
该设计抢答器的电路主要是由抢答电路,触发电路,触发锁存电路,七段显示译码器几部分构成。
工作原理:通电后,主持人将开关拨到“清零状态,抢答器处于禁止状态,编号显示器灭灯,定时器显示设定时间:主持人将开关置“开始”状态,宣布“开始”抢答器工作。定时器倒计时,扬声器给出声响提示。当定时时间到,却没有选手抢答时,系统报警,并封锁输入电路,禁止选手超时抢答。选手在定时时间内抢答时,抢答器完成:优先判断,编号锁存,编号显示,扬声器提示。当一轮抢答之后,定时器停止,禁止二次抢答,定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始:状态开关
2.3单元电路的设计
(1)抢答器电路的设计
该部分主要完成两个功能:一是分辨选手按键的先后,并锁存优先抢答者的编号,同时译码显示电路显示编号;二是禁止其他选手按键操作无效。选用优先编码器74ls148和RS锁存器可以完成上述功能,所组成的电路图如下所示。这个电路的工作原理过程:当主持人控制开关s置于“清零”
端时,RS触发器的R非端均为0,4个触发器输出(Q4--Q1)全部置0,使74ls148的BI的非=0,显示器灯灭:74ls148的选通输入端ST的非=0,使之处于工作状态,此时锁存电路不工作。当主持人把开关S置于“开始”时,优先编码器和锁存电路同时处于工作状态,即抢答器处于等待工作状态,等待输入端的信号,当有选手将键按下时(比如按下s5),74ls148的输出Y2Y1Y0的非=010,YEX的非=0,经RS锁存后,CTR=1,BI的非=1,经74ls148译码后,显示器显示为“5”。此外,CRT=1,使74ls148的ST的非为高电平,封锁其他按键的输入。如果再次抢答需有主持人将S开关重新“清除”,电路复位。
(2)定时电路的设计
节目主持人可根据抢答题的难以程度,来设定某一次抢答的时间,通过
置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。可预置时间的电路选用可由两片十进制同步加减计数器74Ls192、译码器7448、气短数码显示管来进行设计。其中,两块74LS192实现减法计数,通过译码电路74LS48显示到数码管上,其时钟信号由时钟产生电路提供。74192的预置数控制端实现预置数,由节目主持人根据抢答题的难易程度,设定一次抢答的时间,通过预置时间电路对计数器进行预置,计数器的时钟脉冲由秒脉冲电路提供。按键弹起后,计数器开始减法计数工作,并将时间显示在共阴极七段数码显示管上,当有人抢答时,停止计数并显示此时的倒计时时间;如果没有人抢答,且倒计时时间到时, 输出低电平到时序控制电路,控制报警电路报警,同时以后选手抢答无效。
74LS192是同步十进制可逆计数器,具备双时钟输入,同时具备清零和置位功能。其管脚图如图所示:
(3)报警电路的设计
这部分电路我们是由555构成多谐振荡器,振荡频率fo=1.43/【(R1+2R)C】,其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号,当PR为谐振荡器工作;而当PR为低电平时,电路停振。
2.4 总体电路设计和电路图
经过以上分析,我们将各部分电路连接,并加以适当控制,即得到了八位定时抢答器的总体电路图。如图11所示:
其工作原理是:
八位选手编号分别为0、1、2、3、4、5、6、7,对应按钮分别为S0、S1、S2、
S3、S4、S5、S6、S7;
首先主持人根据题目的难易程度设置抢答时间,此设定可以通过调节输入两片74LS192的D、C、B、A四个管脚的高低电平来进行(例如要设定时间为60s,就将十位的192的D、C、B、A分别置位为0、1、1、0,而将各位的192的D、C、B、A都置于0)。当主持人宣读完题目说“开始”并将开关置于“开始”位置后,输出为高电平,此高电平分为三路:一路输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端,使其产生单个周期为0.5S的脉冲,驱动报警电路发出声响,即实现了发声提示的功能;另一路输出到74LS192的LD端,使其处于高电平而开始减 计数;还有一路输出到锁存器的C端;
若没有选手安东按钮,则74LS373输出全为高电平,74LS148也输出高电平,E0端输出低电平至7448的灭灯输入RI/RBO端,使得信号经7448到显示器 上时无显示;
当任意一路(设1)抢答器按下按钮时,八D锁存器74LS373工作,与输入端相对应的输出端(1)输出高电平,则锁存器输出的八位电平经8~3八位优先编码器74LS148编码输出的A0~A2成为与输入信号相对应的三位二进制码,而74LS148的管脚15(E0)的输出电平由低变高,输出到七段译码显示器74LS48的二进制码经其译码后输出到七段共阴数码管上,则显示器上显示对应的编号(1)。此时,7448的RI/RBO端输出高电平,开关出也输出高电平,二者经过与非门输出低电平,经过与门还是低电平输出到锁存器373的C端,起到所存功能,其他选手若再按动对应按钮也无对应输出,,即实现了抢答功能;
同时,由于74LS148的E0段输出高电平输出到集成单稳态触发器74LS121的输入端,使其产生单个周期为0.5S的脉冲,驱动报警电路发出声响,即实现了发声提示的功能;
同时,74LS148的GS端输出电平由高变低,与秒脉冲发生器产生的秒脉冲相与后输出为0,使得无脉冲抵达计数器192的Down端。计数器停止工作,保持原来显示不变,即实现了暂停减计数使其记录抢答时间的功能;
当选手回答完问题后,主持人将开关置于“清零”的位置,输出低电平,也是分为三路:一路与74148的E0端(高)与非后变为高电平输出到373的使能端C,使得锁存器不再锁存数据,此时,抢答部分显示器灭灯无显示,实现了清零;
另一路低电平输出到计数器192的LD端,而CR端也是低电平,所以使得对应显示器输出预置的数据;
若在定时部分计数器倒计时到00还无选手按动按钮的话,两片74LS192的借位输出端都输出高电平,二者相与后输出高电平到单稳态触发器74121的B端口,使其产生周期为0.5s的脉冲刺激报警电路发声提示
计分电路图
3 EWB仿真
按照总体电路图在仿真软件EWB上一一选择芯片并进行连接,然后启动开关观察。
当仿真结果和预期一样,则证明仿真成功。设计的电路是正确的。
4故障分析与电路改进
1. 显示器上不显示数字,我们从后级往前级进行测试,首先用1.5~2V的电压作用各个笔段,看对应各笔段是否亮,判断是否完好。若完好则继续检测74ls148芯片是否完好。在74ls148的A、B、C、D四个输入端随意输入一组二进制数码(用高低电平表示1和0,此处注意要用到8V以上的电源电压),看是否能显示数字。无显示的故障一般问题出在这两个环节。
2. 若显示器上显示的是不符合要求的数字,在设计原理正确的前提下,首先通过测试判断74ls148的输出a~g与LED管的a~g笔段是否连接有错。其方法是74ls148的输出a~g分别按规律输入高低电平,观察LED管是否显示相应的数字。如果这个环节正常,则问题在二极管编码电路,再逐一进行检查。
3. 如果不能锁存,或是锁存不了1和7,则问题在锁存电路,应该从原理上进行分析。锁存电路的设计原理是:启用CD4511的锁存功能端LE,高电平有效,即输入高电平时执行锁存功能。锁存器应能锁定第一个抢答信号,并拒绝后面抢答信号的干扰。如何设计呢,我们对0~9十个数字的显示笔段进行分析,只有0数字的d笔段亮与g笔段灭,其它数字至少有一点不成立。由此可以区分0与其它数字。我们将LED管的a笔段与g笔段的输入信号反馈到锁存电路,通过锁存电路控制锁存端LE输入为0或1(锁存与否)。当LED显示器显示为0时,LE=0,CD4511译码芯片不锁存;当LED显示器显示其它数字时, LE=1,芯片锁存。这样只要显示器上显示为0,74ls148译码芯片才不锁定,显示其它数字均锁存。所以只要有选手按了按键,显示器上一定是显示1~8的数字,LE=1芯片锁存,之后任何其他选手再按下按键均不起作用。例如SB1键先按下,显示器上显示1,LE=1芯片锁存,其他选手再按SB2~SB8,显示器上仍显示1,SB1按下之后的任一按键信号均不显示。直到主持人按清零键SB9,显示器上又显示0,LE=0,锁存功能解除,又开始新一轮的抢答。
若所有的数字都不能锁存,说明不管LED显示什么数字,74ls148管脚的5脚输入为电平,可能是5脚与地短接或者是锁存电路的两个二极管VD13和VD14断开等故障;若只有1和7两个数字不显示则可以分析一下其原因:显示1和7数字时g段不亮,74ls148的g输出端为低电平,VD14截止,而b段亮d段不亮本应该三极管VT截止而使VT13导通,产生高电平(锁存信号)给LE,现在不能锁存说明VD13截止,推断是三极管击穿损坏。
4. 在测试的过程中我们一定要注意,高低电平的测试电压数值要针对不同的电路而选取不同的数值。比如,针对LED管,高电平只能用1.5~2V,而在CD4511的输入端高电平要用到8V以上的电源电压。选高了,会烧管子;选低了,会看不到效果,甚至产生误判断。
5. 判断PNP型和MPN型晶体管:用万用表的R×1k(或者R×100)档。用黑表笔接晶体管的某一个管脚,用红表笔分别接其它两脚。如果表 针指示的两个阻值都很大,那么黑表笔接晶体管的某一个管脚,用红表笔接其它两脚。如果表针指示的两个阻值都很大,那么黑表笔所 接的那一个管脚是PNP型的基极,如果表针指示的两个阻值都很小,那么黑表笔所接的那个一个管脚是NPN型的基极;如果表针指示的阻 值一个很大,一个很小,那么黑表笔所接的那一个管脚不是基极。这就要另换一个管脚来试。以上方法,不但可以判断基极,而且可以 判断是PNP型还是NPN型晶体管。
判断基极后就可以进一步判断集电极和发射极。先假定一个管脚是集电极,另一个管脚是发射极。然后反过来,把原先假定的管脚对调一下,再估测β值,其中,β值大的那次的假定是对的。这样就把集电极个发射极也判
5部分重要原件引脚图及其功能表
(1)74ls148
管脚图
(2)74ls192
管脚图
功能表
(3)555
管脚图
6 总结与体会
转眼间两周数字电子课程设计转眼就结束了,通过这次课程设计,我学会了许多课本上学不到的东西,同时也加强了我的动手、思考和解决问题的能力,受益匪浅。
通过杨老师的讲课,杨老师从整体上给我们说明了设计的大体思路,每一步该实现怎么样的功能,怎么实现该功能。而我们的任务是通过这次杨老师的讲课去找资料了解各芯片的功能,并通过芯片实现其功能。接下来的任务就去找资料,设计电路图,并且仿真。
为了弄懂74LS192芯片的功能,我从图书馆里借来了好几本书,同时也在网上找了资料再到逻辑功能,经过一番努力终于解决啦,还有其它的芯片的功能也要慢慢的去琢磨。而在课程设计过程中,我觉得是对课本知识的巩固和加强,由于课本上的知识太多,同时平时课间又没有好好的运用额理解个个元件的功能,而且考试的内容有限,所以在这次课程设计过程中,我们了解很多元件的功能,对其在电路中的使用有更多的认识。
从前的学习过程过于浮浅,只是流于表面的理解,而现在要做课程设计,就不得不要求我们对所用到的知识有更深层次的理解。因为课程设计的内容比及书本中的理论知识而言,更接近于现实生活,而理论到实践的转化往往是一个艰难的过程,它犹如一只拦路虎,横更在我们的面前。但是我们毫不畏惧,因为我们相信我们能行。
前几天的主要任务是设计和仿真出主体电路。虽然在设计中会遇到这样那样的问题,有时认为是正确的,而在仿真中却出现了这样那样的问题。比如说在设计好的主电路图要实现南北各灯泡的状态,电路图我认为是对的,而在仿真的是后去出现了问题,就是出现了一个出状态,其它的都是正确的,经过了反复的检查没什么问题,后来问杨老师,其实没有问题,在实际中就不会出现了这种问题啦,所以有不懂的还是要问老师,那样还节省很多的时间。
电路图接好了,下面就是接线啦,这可是一个比较麻烦的事。首先要测试个芯片是否有问题,电路板有没有问题,以及导线是不是断了。这一系列的工作都是细心的事,容不的半点马虎。在接线的时候要细心和耐心、恒心,这样才能做好事情。首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单,兼顾到方方面面去考虑是很需要的,否则只是一纸空话。同时接好了一步电路以后,最为重要的是检查这部分是不是接对了。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
此次课程设计,学到了很多课内学不到的东西,比如独立思考解决问题,出现差错的随机应变,和与人合作共同提高,都受益非浅,今后的制作应该更轻松,自己也都能扛的起并高质量的完成项目。
两周的课程设计已经结束,我将珍藏这段难忘的时光,是她让我让我知道,任何一种小小的成绩后面,也许就隐藏着许许多多不为人的艰辛。
在此,我要感谢给予我们精心辅导的杨老师,还有其他代理课程设计的老师,也向他们表示衷心的感谢!
7 附录.元器件清单
74ls148 1个 74ls138 1个 74ls192 2个 555 2个 JK触发器 2个 面包板 1块 调试箱 1个
参 考 文 献
1.《电子线路设计、实验、测试》(第二版)
华中理工大学出版社-------谢自美 主编
2.《新型集成电路的应用》---------电子技术基础课程设计
华中理工大学出版社 梁宗善 主编
3.《电子技术基础实验》
高等教育出版社-------------陈大钦 主编
4.《电子技术课程设计指导》
高教出版社-------------------彭介华 主编