项目二 设计制作抢答器电路

任务一 测试基本 RS 触发器、 JK 触发器、T 触发器、 D 触发器的功能任务二 设计制作抢答器电路

任务二 设计制作抢答器电路

【任务目标】 （ 1 ）了解触发器的基本功能及特点。 （ 2 ）进一步熟悉具有接收、保持、输出功

能电路的基本分析方法。 （ 3 ）掌握触发器应用电路的分析方法。 （ 4 ）建立时序逻辑电路的基本概念。 （ 5 ）了解电路设计原理，及增强电路焊接

与测试能力。

【知识准备】

所谓抢答器，是一种在智力竞赛抢答中，有多组（人）参加，当有任何一组答时，能显示本组抢答成功，同时抑制了其他组再抢答的可能

【任务实施】

测试内容一： 由集成与非门组成的四人抢答电路 实训要求： 连接一个能供四组抢答的抢答器，抢答的主体电路求求用集成逻辑门

去组成，抢答结果用发光二极管 LED 显示。 实训电路图：

功能说明： 抢答前，每个门都有一个输入端通过电阻 R ，即接低电平，所以各

门输出皆为高电平，此高电平使发光二极管皆不亮，同时它又输入到其它门的输入端，使各门均处于待抢答状态。

有人抢答时，如 A 组抢答，按钮开关 A 接通，将 +5V 作高电平送入 A 组的逻辑门输入端，使此门输入皆为高电平，其输出为低电平，此低电平使 A 组发光二极管 LEDA 点亮，表明此人抢答成功，同时此低电平又封锁了其他三组的输入端，使其他组失去再抢答的可能。

注意在通电测试时，会发现什么现象？

【任务实施】

测试内容二： 由集成触发器组成的改进型抢答电路 实训设备与器件； 实训设备：数字电路测试仪 1 台，直流稳压电源 1 台， 万用表 1 只，

逻辑笔 1 支。实训器件： 74LS00 一片， 双 - 四输入与非门 74LS20 两片，按键式开关 4 个，指示灯（发光二极管） 3 只 510 Ω 电阻 3 个， 1 kΩ 电阻 4 个 , 导线若干。

实训电路 实训电路如图所示。与上图比较，改进型抢答器电路减少了一个输入

端，而在每一个输入端增加了两个与非门（图中的门 4 ～门９），该电路作为抢答信号的接收、保持和输出的基本电路。 S 为手动清零控制开关， S1 ～ S3 为抢答按钮开关。

该电路具有如下功能： （ 1 ）开关 S 作为总清零及允许抢答控制开关（可由主持人控制）。

当开关 S 被按下时抢答电路清零，松开后则允许抢答。由抢答按钮开关S1 ～ S3 实现抢答信号的输入。

（ 2 ）若有抢答信号输入开关 S1 ～ S3 中的任何一个开关被按下）时，与之对应的指示灯被点亮。此时再按其他任何一个抢答开关均无效，指示灯仍“保持”第一个开关按下时所对

应的状态不变。电路中， 6 个二输入与非门采用两个 74LS00, 3 个三输入与非门采用 74LS20 。

&4

&5

&6

&7

Q1 Q2

&8

&9

Q3

&1

&2

&3

VD1 VD2 VD3

510¦¸¡Á3

£«5V

S3S2S1

£«5V

A B

清零S

1k¦¸¡Á4

D1 D2 D3

实训步骤与要求： 1 ） 检测与查阅器件手册用数字电路测试仪检测所用的集成电路 通过查

阅集成电路手册，标出图中各集成电路输入、输出端的引脚编号。 2 ） 连接电路按图连接电路 先在实训电路板上插接好 IC 器件在插接器件

时 要注意 IC 芯片的豁口方向（都朝左侧），口方西向（都朝左侧），同时要保证 IC 管脚与插座接触良好，管脚不能弯曲或折断。 指示灯的正、负极不能接反。在通电前先用万用表检查各 IC 的电源接线是否正确。

3 ） 电路调试 首先按抢答器功能进行操作，若电路满足要求，说明电路没有故障。若

某些功能不能实现，就要设法查找并排除故障。排除故障可按信息流程的正向（由输入到输出）查找，也可按信息流程逆向（由输出到输入）查找。

例如，当有抢答信号输入时，观察对应指示灯是否点亮若不亮，可用万用表（或逻辑笔）分别测量相关与非门输入、输出端电平状态是否正确，由此检查线路的连接及芯片的好坏。若抢答开关按下时指示灯亮，松开时又灭掉，说明电路不能保持，此时应检查与非门相互连接是否正确，直至排除全部故障为止。

4 ） 电路功能试验 （ 1 ） 按下总清零开关 S 后， 所有指示灯灭。 (2) 按下 S1 ～ S3 中的任何一个开关（如 S1 ），与之对应的指示灯

(VD1) 应被点亮，此时再按其他开关均无效。 （ 3 ）按总清零开关 S ，所有指示灯应全部熄灭。 （ 4 ）重复（ 2 ）和（ 3 ）步骤，依次检查各指示灯是否被点亮。 (5) 电路分析 分析实训电路，完成表各项内容，表中 1 表示高电平、

开关闭合或指示灯亮； 0 表示低电平、开关断开或指示灯灭。如果不能正确分析，可以通过试验检测来完成。

 

【任务评价与分析】

（ 1 ）测试内容一电路本身没有保持功能，所以抢答开关必须用手按住不动，指示灯才会被点亮，若手松开指示灯就熄灭。这种操作方式十分不便。在本实训中，通过在输入端接入两个首尾交叉连接的双输入与非门，解决了这一问题。实验证明，该电路能将输入抢答信号状态“保持”在其输出端不变。比如抢答开关 S1 按下时，与其连接的与非门 5 的输出端 Q1 变为高电平，使与非门 1 输出低电平，指示灯 VD1 点亮；当开关 S1 松开后，与非门 5 的输出状态仍保持高电平不变， 指示灯 VD1 仍保持点亮状态。

（ 2 ）测试内容二图中，与非门 4 、 5 连接构成的电路既有接收功能同时又具有保持功能。在电路中可将与非门 4 、 5 连接构成的电路看成一个专门电路虚框内电路），该电路能接收输入信号并按某种逻辑关系改变输出端状态。 在一定条件下，该状态不会发生改变，即“保持”不变

【任务小结】

通过本次课，我们学习了以下内容： 1 、建立时序逻辑电路的基本概念。 2 、了解；饿组合逻辑门电路与时序逻辑门

电路的不同点 3 、进一步熟悉具有接收、保持、输出功能

电路的基本分析方法。 4 、掌握触发器应用电路的分析方法。

1 、若改成六路抢答器，电路将做哪些改动。 2 、能否增加其他功能，使抢答器更加实用。

【任务思考】

【任务拓展】 由集成双 D触发器 CD4013构成触摸开关电路

大家可以动手做一做。

CI

CI

R

R

D

D

S

S

1

2

3

4

5

6

7 8

9

10

11

12

13

14

GND

VDDQ1

Q2Q\1

Q\2CP1

CP2R1

R2D1

D2S1

S2

CD4013

C1

R

D

SVT19013

C1223

C2223

LED1

R1100K

R210K

R310K

R41K

R5470

UCC6V

S

1

2

3

4

5

6

14

7

CP R S D QN QN+1

↑ 0 0 0 × 0

↑ 0 0 1 × 1

× 0 1 × × 1

× 1 0 × × 0

× 1 1 × × 1

↓ 0 0 × QN QN