实验五 抢答电路设计

1、实验五实验五 抢答电路设计抢答电路设计刘长伟刘长伟南京大学金陵学院电子电工实验室南京大学金陵学院电子电工实验室2实验目的实验目的 实验五实验五 抢答电路设计抢答电路设计1实验内容实验内容 23实验器材实验器材 3实验目的n掌握触发器的原理，体会由基本门电路构成复杂逻掌握触发器的原理，体会由基本门电路构成复杂逻辑电路的基本方法。辑电路的基本方法。n建立组合逻辑电路的基本概念，学习简单时序逻辑建立组合逻辑电路的基本概念，学习简单时序逻辑电路的设计、搭试与调试。电路的设计、搭试与调试。4实验内容n设计一个三人智力竞赛抢答电路设计一个三人智力竞赛抢答电路5实验器材n可选实验器件可选实验器件n74LS1

2、1 174LS11 1个个n74LS74 274LS74 2个个nNE555 1NE555 1个个n470470千欧电阻千欧电阻 1 1个个n510510欧电阻欧电阻 4 4个个n发光二极管发光二极管 4 4个个n10uF10uF电容电容 1 1个个n0.01uF0.01uF电容电容 1 1个个n微动开关微动开关 4 4个个n实验箱实验箱 1 1个个n面包板面包板 1 1个个6触发器n数字电路数字电路: :分组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类分组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类 组合逻辑电路的基本单元是基本门组合逻辑电路的基本单元是基本门 时序逻辑电路的基本单元是触发器时序逻辑电路的基本单元是触发

3、器n触发器的必备特点触发器的必备特点 具有两个能自行保持的稳态具有两个能自行保持的稳态(1(1态或态或0 0态态) )； 外加触发信号时，电路的输出状态可以翻转；外加触发信号时，电路的输出状态可以翻转； 在触发信号消失后，能将获得的新态保存下来。在触发信号消失后，能将获得的新态保存下来。n触发器可以作为数字系统中的存储元件，但断电后所存储的触发器可以作为数字系统中的存储元件，但断电后所存储的数据会自行消失，所以是易失性存储元件。数据会自行消失，所以是易失性存储元件。7触发器触发器的分类触发器的分类 从电路结构不同分：基本触发器、同步触发器、主从电路结构不同分：基本触发器、同步触发器、主从触发器

4、、边沿触发器从触发器、边沿触发器 从逻辑功能分：从逻辑功能分：RSRS触发器、触发器、JKJK触发器、触发器、T T触发器、触发器、D D触发器触发器 从是否受控于时钟脉冲可分为异步触发器（不用从是否受控于时钟脉冲可分为异步触发器（不用CPCP）和同步触发器（使用和同步触发器（使用CPCP）两大类。）两大类。在数字系统中，如在数字系统中，如果要求果要求某些触发器在同一时刻动作，就某些触发器在同一时刻动作，就必须给这些触发器引入必须给这些触发器引入时间控制信号。时间控制信号。时间控制信号也称时间控制信号也称同步信号，同步信号，或或时钟信号，时钟信号，或或时钟脉冲，时钟脉冲，简称简称时钟，时钟，用

5、用 CPCP 表示表示受受CPCP控制的触发器称为控制的触发器称为时钟触发器时钟触发器。8基本RS触发器9D触发器逻辑符号逻辑符号/SD /R D D C K Q n+1 功 能 0 1 X X 1 异 步 置 位 1 0 X X 0 异 步 复 位 1 1 置1 1 1 0 0 置0 1074LS111174LS7474LS7474LS74（双上升沿（双上升沿D D 型触发器）型触发器）12抢答电路设计n三人抢答电路具体要求三人抢答电路具体要求 1、主持人按下“开始”开关后，“允许抢答”指示灯亮，同时使“抢答指示灯”熄灭，解除选手之间的封锁。抢答限定时间（设计为5秒）结束时“允许抢答”指示灯

6、熄灭。选手应在“允许抢答”指示灯亮时抢答有效，过时无效。 2. 每个选手操纵一个“抢答” 微动开关，以控制自己的 一个“抢答指示灯”。抢先按动开关者能使自己的“抢答指示灯”亮，同时封锁其余两人的动作，即其余两人即使再按动开关也不起作用。主持人按“开始”微动开关时，使“抢答指示灯”熄灭，解除选手之间的封锁以达到以重新开始之目的； 注意：微动开关只能产生脉冲信号。本实验不采用其他开关。13抢答电路设计n三人抢答电路的参考原理之一如图下图所示三人抢答电路的参考原理之一如图下图所示14抢答电路设计15抢答电路设计n555555电路连接成单稳态电路电路连接成单稳态电路, ,起到定时作用：起到定时作用：

7、脉冲宽度脉冲宽度TwTw=1.1RC=1.1=1.1RC=1.1* *470k470k* *10uF=4.7S10uF=4.7Sn当当M1M1发亮时，表示有效抢答开始，发亮时，表示有效抢答开始，3 3输出高电平，输出高电平，与门打开。与门打开。n此时如果有人按下按钮，则产生一个正电平脉冲，此时如果有人按下按钮，则产生一个正电平脉冲，D D触发器工作，触发器工作，Q Q产生高电平。产生高电平。Q Q低电平。此时它低电平。此时它对应的二极管发亮。对应的二极管发亮。Q Q非的低电平又可以将另外非的低电平又可以将另外两个人的与门封锁。两个人的与门封锁。n当主持人又重新按下按钮，产生脉冲使得当主持人又重

8、新按下按钮，产生脉冲使得RdRd工作，工作，各各D D触发器复位，触发器复位，Q Q非为高电平，非为高电平，3 3又输出高电平。又输出高电平。新一轮的抢答开始。新一轮的抢答开始。16微动开关微动开关其中其中1-3 1-3 常通，常通，1-2 1-2 常断。在无串联电阻的情况下，只允常断。在无串联电阻的情况下，只允许许2 2、3 3 分别接电源与地，分别接电源与地，1 1 为控制输出端。为控制输出端。17实验用实验用面包板面包板此此处处不不通通此处不通此处不通一一列列25点点相相通通一行一行5点相通点相通18接线样板一根导线可以直通的地方尽量只用一根线，用多根导线转接费事又容易出错。多个孔接同一个地方时，可以串接，以减少走线距离。19思考题n设计设计“抢答电路抢答电路