数字电路3人抢答器实验报告讲解.docx
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数字电路3人抢答器实验报告讲解
《数字电路与逻辑课程设计》报告
(本科)
题目三人抢答器设计
专业网络工程
班级1305022学号11
姓名牟黎明评定成绩
指导教师李小平、易兴兵
完成时间2015年6月1日----2015年6月5日
电子工程学院
二零一五年五月
一、实习目的:
1.数字电子技术知识的综合应用,包含:
(1)门电路的应用
(2)编码器的应用
(3)JK触发器的应用
(4)显示译码器的应用
(5)七段数码显示器的应用
2.学习电路安装图的绘制方法。
3.学习电路的调试方法。
二、实习设备及实验器件清单:
实验器件:
1.双下降沿JK型触发器74LS1122个
2.三3输入与非门74LS102个
3.四2输入与非门74LS002个
4.4线-七段译码器/驱动器74LS481个
5.LED共阴极显示器AR5471个
6.触发开关5个
7.10K电阻5个
8.1K电阻3个
9.铜导线若干
10.锡焊丝若干
实验工具:
1.电烙铁每组一个
2.剪刀每组一把
3.镊子每组一把
4.学生电源每两组一个
5.图纸每组一张
三、实习内容
1.原理方框图
2.电路原理图
3.抢答流程图
四、阐述电路工作原理。
当主持人按动复位开关SW对前一次的记录进行清除,座位显示器显示“0”,进入抢答准备阶段,但此时选手无法抢答(抢答无效,信号被封锁)。
当主持人按动开关SW1时,进入抢答时段,锁存电路输出高电平作用于触发器1、2、3的JK端。
抢答信号(K1、K2、K3)以负脉冲形式作用于JK触发器时钟端,最早抢入的输入信号使该电路触发器最先翻转,输出的抢答信号一路经门F4、F5以下降沿作用于锁存电路(JK触发器,工作于置“0”状态)时钟端,输出低电平使三路JK触发器的工作状态由“翻转”变为“保持”,后续的抢答信号不能使其他触发器产生翻转。
这样就封锁了后到的信号。
输出的抢答信号同时以低电平驱动座位提示灯。
三路JK触发器输出的组合信号经门电路F1、F2、F3、F6、F7、组成的识别电路,驱动座位显示电路,以数字显示的方式显示抢答成功选手座位号。
五、三人抢答器安装图绘图纸的设计。
六、安装及调试过程(在专周期间遇到了什么问题,又是如何解决的)。
答:
在周开始安装之前我们都先进行了焊接的练习,一开始手有点抖,但练习了几次之后就比较顺畅了,觉得焊电焊很简单的,所以就没有再加练习就直接等老师发器件后直接开始安装了。
暗转步骤从器件(除开导线外)开始,先安装小器件,再暗转大的,在焊接器件的过程中也比较顺利,只是当时板子有点弯,所以中间的器件背面无法顶紧,焊接后发现突出,于是又用电烙铁把角熔了,下面放了一个小的方块,把器件下方顶在方块上从新焊接,再一次焊接后焊接的很紧。
器件焊接完后,我们开始布置跳线,把所有跳线布置好后开始布置暗线,由于布置跳线时没注意暗线,所以没有考虑到预留跳线的两端当做暗线用,所以只有少数贴别短的暗线用到了跳线预留的两端外,其余的全是从新剪线,所以我觉得这点我们做得不好,也或许是没有经验的原因吧,以后再遇到时一定会预留出来。
暗线特别多,并且有的暗线距离很短很短,所以操作很困难,只有用镊子夹着线。
有的距离很小时,我们就直接采用了用锡焊直接连接,这才发现这个操作太困难了,不知道咋的,我们先在一个点上熔较多的锡焊,准备再用烙铁铺开,可就是铺不开,形成一个水球,我们再在另一个点了熔一点,准备让他浸过去,但还是很困难,他们各自形成一个水球,弄了很久,所以有的就把下面的铜圈给弄起来了,铜圈弄起来后锡焊就直接不沾了。
线连接完后,开始用万用表测试连通性,发现有路不通,开始对线,发现都是连接好了的,自己怎么都找不到,叫别人帮忙找了下,发现有两处芯片的脚哪儿与背面的的跳线的脚哪儿没有焊接,因为当时我们把线剪断后直接压下去,焊接时感觉哪儿是被焊接过,就没有发现,又用烙铁焊接好后就可以了。
调试时,等待老师检查并发器件,拿到器件后,按照安装步骤一步一步安装,可能运气好,或者我们安装过程中很细心的缘故吧,我们的器件安装上去后就直接可以用,没有任何问题。
但我们同桌的那组安装好后出现了问题,就是当按下抢答按钮2号键时,灯正常显示,但数字显示屏没有变化。
我就帮着一起给他们找问题,先检查线路,发现都没有问题,最后看是否有虚焊,也没发现,弄了很久,仍找不到原因,最后寻求老师,老师让我检查下74LS10的线路,最后才发现开关2接到74LS10的线路错位了,后把线路改过就好了。
七、专周的心得体会(包含题目的难易程度、专周收获,有什么意见及建议等)
整体描述:
作为班长,我站在班长的立场上来说句。
我觉得这个专周是我们班同学积极性最高的一次专周,为了完成作品,每天中午有的同学不吃饭,叫同学带饭过去,基本上都没有午休,吃完饭后就径直的去实验室了,这是我从没感受过我们班这样好的学习氛围。
所以我想,及时理论或技术上我们没有收获的话,至少我们收获了一点,对求知或者说完成工作那一份忘我的积极性。
自己的体会吧。
首先,毋庸置疑,学会了一项新技能,焊电焊。
当开始专周之前,我们老师说到时候自己设计原理图,那时我觉得对于我们计算机专业的学生来说,难度很大,但开始专周之后,原理图老师给我们了,我们的任务就是用原理图设计电路图。
开始看着时我对老师说这有什么难,1个小时搞定,但当自己晚上真正画得时候才知道有多难,设计到最后画到图纸上,用了5个多小时,而且还不知道对不对,因为最终安装图为老师给的。
我觉得叫我们自己画图,设计图,一方面锻炼了我们的耐心,也锻炼了我们的思维,我觉得这也是一次难得的锻炼自己的机会。
当然,在连接电路图当中,考察了我们对图纸和实际的结合,也更考验了我们的耐心,因为我们平时很少有机会动手把那些设计的图纸,经自己的理解,最终把他呈现在现实的实物中,也考验了我们的细心,因为焊接电线中,有的间距很小,如果一不小心,有可能就会和旁边的线连接在一起。
而且连线图中,切记不可为了快而走捷径,那样的画最终调式时很痛苦的,因为有很多是虚焊的话,很难找出来的。
当然,最后调试时遇到问题时也不要着急,不要因为着急就到处乱碰,此时应该静下心来,先慢慢分析,次问题出现的原因可能是那块局域的线没连接好,想好后再对局部的线路进行检查并修改。
收获:
整个专周,我从中学到了做事我们应该要有耐心,只有对一件事有了足够的耐心,我们才能静心沉着的去思考,遇到麻烦时心中才不会火急火燎;做事时应该具有细心,当然这个是建立在耐心的基础上,在做事的过程中我们应该万分的细心,只有做事时足够细心,完事后才不会有过多的问题,如本次专周中,有的同学开始时不认真,就耽搁了大量时间,到最后为了完成任务,很粗心,很快的就弄完了,可验收时错误一大堆,最终又花费了等同的时间才去把问题解决了;还学会了理论与实践结合的运用,如最开始自己设计电路图,接着又根据老师给的电路图把它呈现在电路板中,我觉得这是给我们一个很好的锻炼机会,可以说是自己动手完成了一个完整的项目。
当通电后,没有问题的那一瞬间,心中好有成就感。
意义:
加强了我们的动手能力,理论与实践相结合的锻炼。
整个过程中,自己去设计,操作,发现问题时自己想办法去解决问题,增加了我们对求知的积极性;同时以小组的方式进行,锻炼了我们与他们协同合作的能力。
总的说,教会了我们要耐心的去对待一件事,细心的去完成一件事,积极的去做事,学会工作的分工、配合。
建议:
我觉得分组是按学号分组不太好,因为学号都是先女生后在男生,所以就女生与女生,男生与男生一组。
但都知道,在实践动手操作中,平均女生的动手能力较低与男生的,所以最后女生的就很差,而且有的女生到最后也没能完成。
希望以后专周中,老师可以考虑下我的建议。
八、思考并回答问题。
1.写出JK触发器的特性方程。
答:
Qn+1=JQn+KQn
2.写出原理图中7个与非门输出端的逻辑表达式。
答:
F1=Q1+Q2+Q3
F2=Q1+Q2+Q3
F3=Q1+Q2+Q3
F4=Q1+Q2+Q3⊕
F5=Q1·Q2·Q3
F6=(Q1⊕Q2)·Q3
F7=(Q1⊕Q3)·Q2
3.JK触发器有几种功能,原理图中FF1、FF2、FF3转换成了什么功能的触发器?
转换后的触发器又具有哪些功能?
答:
JK触发器有翻转、保持、置0和置1功能。
FF1、FF2、FF3有翻转功能,转换后有保持功能。
4.简述编码信号BA端产生00、01、10、11四种编码的具体过程?
产生00:
在K1、K2、K3都没有按下时该路触发器相应的Q=0、Q=1.
则F3、F2、F1均输出1,所以F7、F6输出为0,即A=0、B=0,所以产生00
产生01:
在K1按下,但K2、K3未按下,则Q1=1、Q2=0、Q3=0、Q1=0、Q2=1、Q3=1,则F1、F2输出1,F3输出0,所以F7输出1,F6输出0,即A=1、B=0,所以产生01
产生10:
K2按下,K1、K3未按下,则Q2=1、Q1=0、Q3=0、Q2=0、Q1=1、Q3=1,则F3、F2输出1,F1输出0,所以F7输出0,F6输出1,即A=0、B=1,所以产生10
产生11:
K3按下,K1、K2未按下,则Q3=1、Q1=0、Q2=0、Q3=0、Q1=1、Q2=1,则F3、F1输出1,F2输出0,所以F7输出1,F6输出1,即A=1、B=1,所以产生11
5.抢答正式开始后,K1、K2、K3如果同时按下,请分析电路的工作过程。
(从编码的产生、译码情况、七段数码管的显示、发光二极管的显示、锁存电路的工作过程等方面阐述)
答:
如果同时按下则Q1、Q2、Q3均为1,所以二极管三个都亮。
F4输出1,F5输出0,给同路JK触发器一个低电平,让其下通过的三个JK触发器变为保持状态。
而F1、F2、F3输出均为1,F7、F6输出则均为0,所以A=0、B=0,输出为00,数码管显示0.
6.抢答正式开始后,如果三位选手一直都不抢答,怎么改进电路?
答:
设置一个数字计时器,事先设置好时间,时间到时后,电路自动全部封闭为所有选手都不能再次选择,并且在数字板中显示为0.
九、查阅的参考资料
《数字电路技术基础简明教程—第三版》余孟尝主编
《数字电路技术实验、课程设计指导》电子工业教研室
《数字电子技术实训》浙江大学出版
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十、设计好了电路板
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