实验八 智力竞赛抢答装置.docx
- 文档编号:30293512
- 上传时间:2023-08-13
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:105.98KB
实验八 智力竞赛抢答装置.docx
《实验八 智力竞赛抢答装置.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验八 智力竞赛抢答装置.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
实验八智力竞赛抢答装置
实验八智力竞赛抢答装置
综合实验
一、实验目的
1、学习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等
单元电路的综合运用。
2、熟悉智力竞赛抢赛器的工作原理。
3、了解简单数字系统实验、调试及故障排除方法。
二、实验原理
图8-1为供四人用的智力竞赛抢答装置线路,用以判断抢答优先权。
图8-1智力竞赛抢答装置原理图
图中F1为四D触发器74LS175,它具有公共置0端和公共CP端,引脚排列见附录;F2为双4输入与非门74LS20;F3是由74LS00组成的多谐振荡器;F4是由74LS74组成的四分频电路,F3、F4组成抢答电路中的CP时钟脉冲源,抢答开始时,由主持人清除信号,按下复位开关S,74LS175的输出Q1~Q4全为0,所有发光二极管LED均熄灭,当主持人宣布“抢答开始”后,首先作出判断的参赛者立即按下开关,对应的发光二极管点亮,同时,通过与非门F2送出信号锁住其余三个抢答者的电路,不再接受其它信号,直到主持人再次清除信号为止。
三、实验设备与器件
1、+5V直流电源2、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、双踪示波器
5、数字频率计6、直流数字电压表
7、74LS175、74LS20、74LS74、74LS00
四、实验内容
1、测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。
试测方法参照实验二及实验九有关内容,判断器件的好坏。
2、按图8-1接线,抢答器五个开关接实验装置上的逻辑开关、发光二
极管接逻辑电平显示器。
3、断开抢答器电路中CP脉冲源电路,单独对多谐振荡器F3及分频器F4
进行调试,调整多谐振荡器10K电位器,使其输出脉冲频率约4KHz,观察F3及F4输出波形及测试其频率
4、测试抢答器电路功能
接通+5电源,CP端接实验装置上连续脉冲源,取重复频率约1KHz。
(1)抢答开始前,开关K1、K2、K3、K4均置“0”,准备抢答,将开关S置“0”,发光二极管全熄灭,再将S置“1”。
抢答开始,K1、K2、K3、,K4某一开关置“1”,观察发光二极管的亮、灭情况,然后再将其它三个开关中任一个置“1”,观察发光二极的亮、灭有否改变。
(2)重复
(1)的内容,改变K1、K2、K3、K4任一个开关状态,观察抢答器的工作情况。
(3)整体测试
断开实验装置上的连续脉冲源,接入F3及F4,再进行实验。
五、实验预习要求
若在图8-1电路中加一个计时功能,要求计时电路显示时间精确到秒,最多限制为2分钟,一旦超出限时,则取消抢答权,电路如何改进。
六、实验报告
1、分析智力竞赛抢答装置各部分功能及工作原理
2、总结数字系统的设计、调试方法
3、分析实验中出现的故障及解决办法
实验九电子秒表
综合实验
一、实验目的
1、学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
2、学习电子秒表的基本原理及电子秒表的调试方法。
二、实验原理
图17-1为电子秒表的电原理图。
按功能分成四个单元电路进行分析。
1、基本RS触发器
图九-1中单元I为用集成与非门构成的基本RS触发器。
属低电平直接触发的触发器,有直接置位、复位的功能。
它的一路输出
作为单稳态触发器的输入,另一路输出Q作为与非门5的输入控制信号。
按动按钮开关K2(接地),则门1输出
=1;门2输出Q=0,K2复位后Q、
状态保持不变。
再按动按钮开关K1,则Q由0变为1,门5开启,为计数器启动作好准备。
由1变0,送出负脉冲,启动单稳态触发器工作。
基本RS触发器在电子秒表中的职能是启动和停止秒表的工作。
2、单稳态触发器
图九-1中单元Ⅱ为用集成与非门构成的微分型单稳态触发器,图九-2为各点波形图。
单稳态触发器的输入触发负脉冲信号vi由基本RS触发器
端提供,输出负脉冲vO通过非门加到计数器的清除端R。
静态时,门4应处于截止状态,故电阻R必须小于门的关门电阻ROff。
定时元件RC取值不同,输出脉冲宽度也不同。
当触发脉冲宽度小于输出脉冲宽度时,可以省去输入微分电路的RP和CP。
单稳态触发器在电子秒表中的职能是为计数器提供清零信号。
进实验室之前,研究看懂K2、K3在电路中的作用。
图九-1电子秒表原理图
3、时钟发生器
图九-1中单元Ⅲ为用555定时器构成的多谐振荡器,是一种性能较好
的时钟源。
调节电位器RW,使在输出端3获得频率为50HZ的矩形波信号,当基本RS触发器Q=1时,门5开启,此时50HZ脉冲信号通过门5作为计数脉冲加于计数器①的计数输入端CP2。
图九-2单稳态触发器波形图图九-374LS90引脚排列
4、计数及译码显示
二—五—十进制加法计数器74LS90构成电子秒表的计数单元,如图九-1中单元Ⅳ所示。
其中计数器①接成五进制形式,对频率为50HZ的时钟脉冲进行五分频,在输出端QD取得周期为0.1S的矩形脉冲,作为计数器②的时钟输入。
计数器②及计数器③接成8421码十进制形式,其输出端与实验装置上译码显示单元的相应输入端连接,可显示0.1~0.9秒;1~9.9秒计时。
注:
集成异步计数器74LS90
74LS90是异步二—五—十进制加法计数器,它既可以作二进制加法计数器,又可以作五进制和十进制加法计数器。
图九-3为74LS90引脚排列,表17-1为功能表。
通过不同的连接方式,74LS90可以实现四种不同的逻辑功能;而且还可借助R0
(1)、R0
(2)对计数器清零,借助S9
(1)、S9
(2)将计数器置9。
其具体功能详述如下:
(1)计数脉冲从CP1输入,QA作为输出端,为二进制计数器。
(2)计数脉冲从CP2输入,QDQCQB作为输出端,为异步五进制加法计数器。
(3)若将CP2和QA相连,计数脉冲由CP1输入,QD、QC、QB、QA作为输出端,
则构成异步8421码十进制加法计数器。
(4)若将CP1与QD相连,计数脉冲由CP2输入,QA、QD、QC、QB作为输出端,
则构成异步5421码十进制加法计数器。
(5)清零、置9功能。
a)异步清零
当R0
(1)、R0
(2)均为“1”;S9
(1)、S9
(2)中有“0”时,实现异步清零功能,即QDQCQBQA=0000。
置9功能
当S9
(1)、S9
(2)均为“1”;R0
(1)、R0
(2)中有“0”时,实现置9功能,即QDQCQBQA=1001。
表17-1
输入
输出
功能
清0
置9
时钟
QDQCQBQA
R0
(1)、R0
(2)
S9
(1)、S9
(2)
CP1CP2
1
1
0
×
×
0
××
0
0
0
0
清0
0
×
×
0
1
1
××
1
0
0
1
置9
0×
×0
0×
×0
↓1
QA输出
二进制计数
1↓
QDQCQB输出
五进制计数
↓QA
QDQCQBQA输出8421BCD码
十进制计数
QD↓
QAQDQCQB输出5421BCD码
十进制计数
11
不变
保持
三、实验设备及器件
1、+5V直流电源2、双踪示波器
3、直流数字电压表4、数字频率计
5、单次脉冲源6、连续脉冲源
7、逻辑电平开关8、逻辑电平显示器
9、译码显示器10、74LS00×2555×174LS90×3
电位器、电阻、电容若干
四、实验内容
由于实验电路中使用器件较多,实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置,使电路逻辑清楚,接线较短。
实验时,应按照实验任务的次序,将各单元电路逐个进行接线和调试,即分别测试基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数器的逻辑功能,待各单元电路工作正常后,再将有关电路逐级连接起来进行测试……,直到测试电子秒表整个电路的功能。
这样的测试方法有利于检查和排除故障,保证实验顺利进行。
1、基本RS触发器的测试
测试方法参考实验九
2、单稳态触发器的测试
(1)静态测试
用直流数字电压表测量A、B、D、F各点电位值。
记录之。
(2)动态测试
输入端接1KHZ连续脉冲源,用示波器观察并描绘D点(vD、)F点(v0)波形,如嫌单稳输出脉冲持续时间太短,难以观察,可适当加大微分电容C(如改为0.1μ)待测试完毕,再恢复4700P。
3、时钟发生器的测试
测试方法参考实验十五,用示波器观察输出电压波形并测量其频率,调节RW,使输出矩形波频率为50Hz。
4、计数器的测试
(1)计数器①接成五进制形式,RO
(1)、RO
(2)、S9
(1)、S9
(2)接逻辑开关输出插口,CP2接单次脉冲源,CP1接高电平“1”,QD~QA接实验设备上译码显示输入端D、C、B、A,按表17-1测试其逻辑功能,记录之。
(2)计数器②及计数器③接成8421码十进制形式,同内容
(1)进行逻辑功能测试。
记录之。
(3)将计数器①、②、③级连,进行逻辑功能测试。
记录之。
5、电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后,按图17-1把几个单元电路连接起来,进行电子秒表的总体测试。
先按一下按钮开关K2,此时电子秒表不工作,再按一下按钮开关K1,则计数器清零后便开始计时,观察数码管显示计数情况是否正常,如不需要计时或暂停计时,按一下开关K2,计时立即停止,但数码管保留所计时之值。
6、电子秒表准确度的测试
利用电子钟或手表的秒计时对电子秒表进行校准。
五、实验报告
1、总结电子秒表整个调试过程。
2、分析调试中发现的问题及故障排除方法。
六、预习报告
1、复习数字电路中RS触发器,单稳态触发器、时钟发生器及计数器等
部分内容。
2、除了本实验中所采用的时钟源外,选用另外两种不同类型的时钟源,
可供本实验用。
画出电路图,选取元器件。
3、列出电子秒表单元电路的测试表格。
4、列出调试电子秒表的步骤。
数电实验大纲部分
24、门电路
实验内容:
(1)测量与非门的逻辑功能;
(2)测量或非门的逻辑功能;
(3)测量与与非门的逻辑功能。
实验要求:
(1)熟悉万用表和电子学习机的使用方法。
(2)验证主要门电路的逻辑运算及输入与输出的逻辑关系。
(3)掌握门电路多余端的处理。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
25、组合逻辑电路 (设计性实验)
实验内容:
(1)用4个2输入与非门设计完成异或运算。
(2)用数字选择器74LS151设计完成三人表决器,其中一人为主要裁判,有一票否决权。
(3)用译码器74LS138设计完成一个全加器要有设计过程,实验步骤,完整的电路图。
实验要求:
(1)熟悉组合逻辑电路的设计方法。
(2)掌握用逻辑门电路、集成译码器和数据选择器构成简单的逻辑控制电路方法。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
26、触发器
实验内容:
(1)用与非门构成基本RS触发器,并测试其逻辑功能。
(2)测试集成JK、D触发器的逻辑功能。
(3)用集成JK触发器构成同步4分频电路。
实验要求:
(1)掌握集成JK、D触发器的逻辑功能的测试方法。
(2)体会异步端和同步端之间的关系,体会CP边沿触发脉冲信号的作用。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
27、数码比较器
实验内容:
(1)用逻辑门构成一位数码比较器,并测试其逻辑功能。
(2)测试集成4位数码比较器的逻辑功能。
(3)用74LS85芯片构成一个8421BCD码判别电路,即输入DCBA是8421BCD码输出为高电平,否则输出为低电平。
实验要求:
(1)熟悉比较器的工作原理,掌握四位比较器的逻辑功能测试方法。
(2)掌握用比较器构成简单的逻辑功能电路的方法。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
28、计数、译码、显示电路(综合性实验)
实验内容:
(1)测试BCD译码器74LS48的逻辑功能。
(2)测试集成计数器74LS161的逻辑功能。
(3)用74LS48、74LS161构成一个计数显示电路。
实验要求:
掌握用74LS48BCD译码器和共阴极七段显示器构成译码显示电路。
掌握集成计数器的逻辑功能
功能。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
29、任意进制计数器的构成 (设计性实验)
实验内容:
(1)用74LS290构成六进制减法计数器,要求采用清0法做
(2)用74LS290设计24进制计数器,要求采用置0法做;
(3)用2-5-10集成计数器74LS290设计构成60进制计数器。
都要数码显示计数过程。
实验要求:
(1)深入了解集成计数器的逻辑功能及应用。
(2)掌握用中规模集成计数器构成任意进制计数器的方法。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
30、555集成计时器
1、实验内容:
(1)测试555定时器功能。
(2)用555定时器构成单稳态电路和多谐振荡电路,用双踪示波器观察电路的工作状
况,并对波形进行分析。
2、实验要求:
(1)熟悉555定时器的组成和工作原理。
(2)掌握用555定时器构成单稳态电路和多谐振荡电路。
(3)学习用示波器对波形进行定量分析,测量波形的周期、脉宽和幅值。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
31、智力竞赛抢答装置(综合性实验)
实验内容:
(1)测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。
(2)智力竞赛抢答电路的接线
(3)测试抢答器电路功能
实验要求:
(1)学习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等单元电路的综合
运用。
(2)熟悉智力竞赛抢赛器的工作原理。
(3)了解简单数字系统实验、调试及故障排除方法。
主要仪器设备:
示波器 型号规格VP-5220、电子学习机 型号规格WL-V、万用表 MF10
32、电子秒表(综合性实验)
实验内容:
(1)基本RS触发器的测试
(2)单稳态触发器的测试
(3)时钟发生器的测试
(4)计数器的测试
(5)电子秒表的整体测试
(6)电子秒表准确度的测试
实验要求:
(1)学习数字电路中基本RS触发器、单稳态触发器、时钟发生器及计数、译码显示等单元电路的综合应用。
(2)学习电子秒表的基本原理及电子秒表的调试方法。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验八 智力竞赛抢答装置 实验 智力 竞赛 抢答 装置