實(shí)驗(yàn)五搶答電路設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 搶答電路設(shè)計(jì)搶答電路設(shè)計(jì)劉長(zhǎng)偉劉長(zhǎng)偉南京大學(xué)金陵學(xué)院電子電工實(shí)驗(yàn)室南京大學(xué)金陵學(xué)院電子電工實(shí)驗(yàn)室2實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 搶答電路設(shè)計(jì)搶答電路設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 23實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材 3實(shí)驗(yàn)?zāi)康膎掌握觸發(fā)器的原理，體會(huì)由基本門(mén)電路構(gòu)成復(fù)雜邏掌握觸發(fā)器的原理，體會(huì)由基本門(mén)電路構(gòu)成復(fù)雜邏輯電路的基本方法。輯電路的基本方法。n建立組合邏輯電路的基本概念，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯建立組合邏輯電路的基本概念，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)、搭試與調(diào)試。電路的設(shè)計(jì)、搭試與調(diào)試。4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容n設(shè)計(jì)一個(gè)三人智力競(jìng)賽搶答電路設(shè)計(jì)一個(gè)三人智力競(jìng)賽搶答電路5實(shí)驗(yàn)器材n可選實(shí)驗(yàn)器件可選實(shí)驗(yàn)器件n74LS1

2、1 174LS11 1個(gè)個(gè)n74LS74 274LS74 2個(gè)個(gè)nNE555 1NE555 1個(gè)個(gè)n470470千歐電阻千歐電阻 1 1個(gè)個(gè)n510510歐電阻歐電阻 4 4個(gè)個(gè)n發(fā)光二極管發(fā)光二極管 4 4個(gè)個(gè)n10uF10uF電容電容 1 1個(gè)個(gè)n0.01uF0.01uF電容電容 1 1個(gè)個(gè)n微動(dòng)開(kāi)關(guān)微動(dòng)開(kāi)關(guān) 4 4個(gè)個(gè)n實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)箱 1 1個(gè)個(gè)n面包板面包板 1 1個(gè)個(gè)6觸發(fā)器n數(shù)字電路數(shù)字電路: :分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類(lèi)分組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路兩大類(lèi) 組合邏輯電路的基本單元是基本門(mén)組合邏輯電路的基本單元是基本門(mén) 時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)器時(shí)序邏輯電路的基本單元是觸發(fā)

3、器n觸發(fā)器的必備特點(diǎn)觸發(fā)器的必備特點(diǎn) 具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)態(tài)具有兩個(gè)能自行保持的穩(wěn)態(tài)(1(1態(tài)或態(tài)或0 0態(tài)態(tài)) )； 外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)；外加觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路的輸出狀態(tài)可以翻轉(zhuǎn)； 在觸發(fā)信號(hào)消失后，能將獲得的新態(tài)保存下來(lái)。在觸發(fā)信號(hào)消失后，能將獲得的新態(tài)保存下來(lái)。n觸發(fā)器可以作為數(shù)字系統(tǒng)中的存儲(chǔ)元件，但斷電后所存儲(chǔ)的觸發(fā)器可以作為數(shù)字系統(tǒng)中的存儲(chǔ)元件，但斷電后所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)自行消失，所以是易失性存儲(chǔ)元件。數(shù)據(jù)會(huì)自行消失，所以是易失性存儲(chǔ)元件。7觸發(fā)器觸發(fā)器的分類(lèi)觸發(fā)器的分類(lèi) 從電路結(jié)構(gòu)不同分：基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從電路結(jié)構(gòu)不同分：基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器

4、、邊沿觸發(fā)器從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器 從邏輯功能分：從邏輯功能分：RSRS觸發(fā)器、觸發(fā)器、JKJK觸發(fā)器、觸發(fā)器、T T觸發(fā)器、觸發(fā)器、D D觸發(fā)器觸發(fā)器 從是否受控于時(shí)鐘脈沖可分為異步觸發(fā)器（不用從是否受控于時(shí)鐘脈沖可分為異步觸發(fā)器（不用CPCP）和同步觸發(fā)器（使用和同步觸發(fā)器（使用CPCP）兩大類(lèi)。）兩大類(lèi)。在數(shù)字系統(tǒng)中，如在數(shù)字系統(tǒng)中，如果要求果要求某些觸發(fā)器在同一時(shí)刻動(dòng)作，就某些觸發(fā)器在同一時(shí)刻動(dòng)作，就必須給這些觸發(fā)器引入必須給這些觸發(fā)器引入時(shí)間控制信號(hào)。時(shí)間控制信號(hào)。時(shí)間控制信號(hào)也稱時(shí)間控制信號(hào)也稱同步信號(hào)，同步信號(hào)，或或時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)，或或時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘脈沖，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱時(shí)鐘，時(shí)鐘，用

5、用 CPCP 表示表示受受CPCP控制的觸發(fā)器稱為控制的觸發(fā)器稱為時(shí)鐘觸發(fā)器時(shí)鐘觸發(fā)器。8基本RS觸發(fā)器9D觸發(fā)器邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)/SD /RD D CK Q n+1 功 能 0 1 X X 1 異 步 置 位 1 0 X X 0 異 步 復(fù) 位 1 1 置1 1 1 0 0 置0 1074LS111174LS7474LS7474LS74（雙上升沿（雙上升沿D D 型觸發(fā)器）型觸發(fā)器）12搶答電路設(shè)計(jì)n三人搶答電路具體要求三人搶答電路具體要求 1、主持人按下“開(kāi)始”開(kāi)關(guān)后，“允許搶答”指示燈亮，同時(shí)使“搶答指示燈”熄滅，解除選手之間的封鎖。搶答限定時(shí)間（設(shè)計(jì)為5秒）結(jié)束時(shí)“允許搶答”指示燈熄滅

6、。選手應(yīng)在“允許搶答”指示燈亮?xí)r搶答有效，過(guò)時(shí)無(wú)效。 2. 每個(gè)選手操縱一個(gè)“搶答” 微動(dòng)開(kāi)關(guān)，以控制自己的 一個(gè)“搶答指示燈”。搶先按動(dòng)開(kāi)關(guān)者能使自己的“搶答指示燈”亮，同時(shí)封鎖其余兩人的動(dòng)作，即其余兩人即使再按動(dòng)開(kāi)關(guān)也不起作用。主持人按“開(kāi)始”微動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，使“搶答指示燈”熄滅，解除選手之間的封鎖以達(dá)到以重新開(kāi)始之目的； 注意：微動(dòng)開(kāi)關(guān)只能產(chǎn)生脈沖信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)不采用其他開(kāi)關(guān)。13搶答電路設(shè)計(jì)n三人搶答電路的參考原理之一如圖下圖所示三人搶答電路的參考原理之一如圖下圖所示14搶答電路設(shè)計(jì)15搶答電路設(shè)計(jì)n555555電路連接成單穩(wěn)態(tài)電路電路連接成單穩(wěn)態(tài)電路, ,起到定時(shí)作用：起到定時(shí)作用： 脈沖

7、寬度脈沖寬度Tw=1.1RC=1.1Tw=1.1RC=1.1* *470k470k* *10uF=4.7S10uF=4.7Sn當(dāng)當(dāng)M1M1發(fā)亮?xí)r，表示有效搶答開(kāi)始，發(fā)亮?xí)r，表示有效搶答開(kāi)始，3 3輸出高電平，輸出高電平，與門(mén)打開(kāi)。與門(mén)打開(kāi)。n此時(shí)如果有人按下按鈕，則產(chǎn)生一個(gè)正電平脈沖，此時(shí)如果有人按下按鈕，則產(chǎn)生一個(gè)正電平脈沖，D D觸發(fā)器工作，觸發(fā)器工作，Q Q產(chǎn)生高電平。產(chǎn)生高電平。Q Q低電平。此時(shí)它低電平。此時(shí)它對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)亮。對(duì)應(yīng)的二極管發(fā)亮。Q Q非的低電平又可以將另外非的低電平又可以將另外兩個(gè)人的與門(mén)封鎖。兩個(gè)人的與門(mén)封鎖。n當(dāng)主持人又重新按下按鈕，產(chǎn)生脈沖使得當(dāng)主持人又重新按

8、下按鈕，產(chǎn)生脈沖使得RdRd工作，工作，各各D D觸發(fā)器復(fù)位，觸發(fā)器復(fù)位，Q Q非為高電平，非為高電平，3 3又輸出高電平。又輸出高電平。新一輪的搶答開(kāi)始。新一輪的搶答開(kāi)始。16微動(dòng)開(kāi)關(guān)微動(dòng)開(kāi)關(guān)其中其中1-3 1-3 常通，常通，1-2 1-2 常斷。在無(wú)串聯(lián)電阻的情況下，只允常斷。在無(wú)串聯(lián)電阻的情況下，只允許許2 2、3 3 分別接電源與地，分別接電源與地，1 1 為控制輸出端。為控制輸出端。17實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)用面包板面包板此此處處不不通通此處不通此處不通一一列列25點(diǎn)點(diǎn)相相通通一行一行5點(diǎn)相通點(diǎn)相通18接線樣板一根導(dǎo)線可以直通的地方盡量只用一根線，用多根導(dǎo)線轉(zhuǎn)接費(fèi)事又容易出錯(cuò)。多個(gè)孔接同一個(gè)地方時(shí)，可以串接，以減少走線距離。19思考題n設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)“搶答電路搶答電路