制作四人抢答器项目课程
课程设计(四人抢答器)实验报告
课程设计(四人抢答器)实验报告课题：四人智力抢答器专业：班级：学号：姓名：指导教师：设计日期：成绩：电气学院四人智力抢答器设计报告一、设计目的作用1.掌握四人智力竞赛抢答器电路的设计、组装与调试方法。
2.熟悉数字集成电路的设计和使用方法。
二、设计要求设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
当主持人说开始时，四人开始抢答，电路能判别出四路输入信号中哪一路是最先输入信号，并给出声、光、数码显示。
(1) 4名选手编号为：1，2，3，4。
各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。
(2) 给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零和抢答的开始。
(3) 抢答器具有数据锁存的功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手指示灯亮并立即锁存，同时扬声器给出音响提示，禁止其他选手抢答。
抢答选手的指示灯一直保持到主持人将系统清零为止。
（4）选择B题的除了具有上述功能外，还要在声、光显示的同时，在数码管上显示选手的编号，编号一直保持到主持人将系统清零为止。
三、设计的具体实现1、系统概述电路主要由脉冲产生电路，锁存电路，编码及译码显示电路和音响产生电路。
当有选手抢答时首先锁存，防止其他选手抢答，然后编码，再经4线7段译码器将数字显示到显示器上同时产生音响，电路结构系统如图：(1)以锁存其为中心的编码显示器抢答信号的判断和锁存可以采用触发器或锁存器。
若以四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统，编码的作用是把锁存器的输出转化为8421BCD码，进而送给7段显示译码器。
其真值表为：锁存器输出编码器输出Q4 Q3 Q2 Q1 D C B A0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 10 0 1 0 0 0 1 00 1 0 0 0 0 1 11 0 0 0 0 1 0 0(2)脉冲产生电路：采用555组成的振荡器做触发器的时钟脉冲。
(3)音响电路：可以利用555组成的振荡器输出脉冲，接入蜂鸣器，当选手按下按键时鸣叫，知道主持人清零为止。
4抢答器(格式)电子课设
课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称电子技术课程设计学生姓名专业班级设计题目智力竞赛抢答器一、课程设计的任务和目的任务:为竞赛活动设计一个可容纳四个代表队参加比赛的抢答器，要求准确、公正、直观地判断并用数显、发光二极管、音响多种手段指示出第一抢答者。
目的：掌握智力竞赛抢答器的设计、组装、调试方法。
掌握有关集成电路的工作原理。
二、设计内容、技术条件和要求1.设计四路智力竞赛抢答器：⑴.设计一个可容纳四组参赛的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用，并用发光二极管表示其各自的工作状态（抢答成功则对应的发光二极管亮，否则不亮）。
⑵.主持人的功能：发出抢答开始指令、系统清零以及预置限时时间（30秒或60秒）。
⑶.电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能：用数码管显示第一抢答者的组别序号，并保持到主持人清零为止，禁止显示后动作小组的所有信息。
⑷.抢答器应具备时间显示功能和限时功能：当主持人发出抢答指令时，时间显示电路应每隔一秒显示一次时间；若在预置的限时时间内有人抢答，时间显示电路应停止工作并用短声提示；若限时时间到仍无人抢答，时间显示电路也应停止工作，并用短声提示。
⑸.声显示功能：当发出抢答信号或限时时间到都应发出持续2～3秒的单音或双音音响以作提示之用。
⑹.记分（减分）、犯规、奖惩记录以及答题限时功能可选做。
2.根据上述要求，画出电路框图、原理总图。
3.对原理图进行仿真。
4.在实验箱上组装、调试。
5.撰写设计总结报告。
三、时间进度安排本课程设计共两周时间。
第一周：理论设计周一：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；讲解电子电路的一般设计方法和电子电路的安装、调试技术；明确对撰写总结报告和绘制原理总图的要求；安排答疑、实验时间。
周二至周五：学生查资料，进行理论设计，其中安排两次答疑，指导学生设计。
周五，交设计草图供老师审阅。
第二周：仿真和安装调试、撰写设计总结报告周二至周四：在EDA实验室对其设计的电路进行仿真，并可根据仿真情况修正设计以确定设计正确，能完成设计要求。
四人抢答器课程设计
四人抢答器课程设计四人抢答器课程设计1．1 课题研究背景 (2)1．2 课题方案讨论 (2)1．3 课题研究内容 (6)第二章抢答器的系统概述2．1 抢答器的主要功能简介 (6)2．1 抢答器的工作原理简介 (6)2．3 抢答器的系统需求分析 (7)2．4 抢答器的工作流程 (7)第三章选定设计方案的单元电路相关分析3．1 74LS175集成芯片的电路分析 (9)3．2 74LS20集成芯片的电路分析 (11)3．3 74LS00集成芯片的电路分析 (12)3．4 555集成芯片的电路分析 (13)3．5 元件清单 (14)第四章抢答器的电路设计图4．1 工作原理图 (17)4．2 面包板接线图 (17)4．3 电路成品图书馆 (17)第五章心得体会 (18)1.课题研究背景随着我国经济和文化事业的发展，在这个竞争激烈的社会中，知识竞赛、评选优胜，选拔人才之类的活动愈加频繁。
在很多竞争场要求有快速公正的竞争裁决，例如：证劵、股票交易及各种智力竞赛等。
在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。
但是、在竞赛中往往是多个选手一起，分为几个小组参加比赛，针对主持人提出的问题各竞赛小组进行抢答，而抢答环节就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员功能、实现其比赛公平、公正的规则。
智能抢答器是一种应用十分广泛的设备，在各种竞赛、抢答场合中，它都能客观、迅速地判别出最先获得发言权的选手。
早期的抢答器只是由几个三极管、可控硅、发光管等器件组成的，能通过发光管的指示辩认出选手号码。
现在大多数智能抢答器都由单片机或数字集成电路构成的，并且新增了许多功能，如选手号码显示，抢按前或抢按后的计时，选手得分显示等功能。
随着科技的发展，现在的抢答器向着数字化、智能化的方向发展，这就必然提高了智能抢答器的制造成本。
鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器肯定很有市场。
课程设计报告(四人智力抢答器)
智力竞赛抢答计时器一、设计要求与任务1设计任务智力竞赛抢答器是一名裁判员，他的任务是从若干竞赛者中确定最先抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。
本设计要求设计一个四人参加的智力竞赛抢答器，每个参赛者控制一个按钮，用按动按钮发出抢答信号；竞赛主持人另有一个按钮，用于将电路复位，竞赛开始后，先按动按钮者将对应的一个发光二级管点亮，此后其他三人再按动按钮对电路不起作用，同时电路具有回答问题时间控制功能，要求回答时间小于60秒（显示0~59），时间显示选用倒计时方式，当达到规定时间时给出警告（警告灯闪烁）。
2设计要求1）4名选手编号分别为1，2，3，4；各有一个按钮，按钮的编号与选手编号灯对应，也分别为1，2，3，4；2）给主持人设置一个控制开关按钮，用来控制系统清零（抢答显示灯，数码管灭灯）和抢答的开始。
3）抢答器具有数据锁存和显示功能。
抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即补锁存，并输入编码电器，并在抢答显示器上显示时钟倒计时，封锁其他选手抢答。
直到抢答倒计时回到“0”后，回答时间到，由主持人将系统清零；4）抢答器具有定时（60秒）回答功能，当主持人按下开始按钮，并有选手第一时间抢答时，定时器开始计时，并在数码管上显示倒计时时间，倒计时结束时，回答时间到，蜂鸣器音响持续1秒，由主持人手动清零，进入下一道题的抢答环节；5）计时器采用频率为1HZ的脉冲信号作为定时计数器的CP信号，抢答电路中74LS161，CP则采用1KHZ，观察较为明显些。
二、硬件电路设计及描述由于设计任务是倒计时器，所以要用到减法器，又因为是十进制的所以我选择的主要芯片是74LS192两片，抢答功能，我利用了74LS161的预置功能，若有选手抢答时，74LS161不断反馈，不断循环预置功能，预置后，其他选手再按下抢答开关，也显示不出来，被封锁；接下来是实现显示的功能，我用的是74LS48芯片和共阴极七段显示器个两片，再根据需要我还用了74LS00（与非门）、74LS04（非门）。
四位抢答器课程设计
四位抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解四位抢答器的电路原理，掌握基本电子元件的功能及其在电路中的作用。
2. 学生能够描述四位抢答器的工作过程，解释其抢答功能的实现原理。
3. 学生能够运用所学知识分析并解决四位抢答器在实际应用中可能出现的问题。
技能目标：1. 学生能够独立完成四位抢答器的组装和调试，培养动手实践能力。
2. 学生能够运用逻辑思维和问题解决策略，对四位抢答器进行故障排查和维修。
3. 学生能够通过团队合作，共同完成四位抢答器的设计和优化，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够对电子技术产生兴趣，激发学习热情，培养积极探索的精神。
2. 学生能够在实践中体验成功与失败，培养面对挫折的勇气和解决问题的信心。
3. 学生能够认识到团队协作的重要性，培养集体荣誉感和责任感。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重培养学生的动手能力、逻辑思维能力和团队协作能力。
学生特点：六年级学生，具备一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，但注意力集中时间有限。
教学要求：教师需结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重实践操作，提高学生的参与度和兴趣。
同时，关注学生的个体差异，给予不同层次的学生适当指导，确保课程目标的实现。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际操作中，提高综合运用能力。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电子元件认识：介绍四位抢答器中所用到的电子元件，如按钮、LED灯、晶体管、继电器等，使学生了解各元件的作用和特点。
2. 电路原理分析：讲解四位抢答器的电路原理，包括基本电路图、触发电路、锁存电路和译码显示电路等，帮助学生掌握抢答器的工作原理。
3. 组装与调试：指导学生进行四位抢答器的组装，学习焊接技术，学会使用万用表等调试工具，进行电路调试，确保抢答器的正常工作。
4. 故障排查与维修：教授学生如何分析四位抢答器可能出现的故障，掌握排查故障的方法，学会简单的维修技巧。
四人抢答器课程设计
四人抢答器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解抢答器的基本原理，掌握其电路组成及功能。
2. 学生能运用所学的电子技术知识，设计并搭建一个四人抢答器电路。
3. 学生了解抢答器在现实生活中的应用，认识到电子技术在实际问题解决中的价值。
技能目标：1. 学生通过小组合作，提高团队协作能力和沟通技巧。
2. 学生掌握基本电路连接、调试和故障排除方法，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用所学知识解决实际问题，提高创新能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对电子技术产生兴趣，培养积极探索、勇于实践的精神。
2. 学生在小组合作中，学会尊重他人、分享成果，培养团结协作的精神。
3. 学生认识到科技对生活的影响，增强社会责任感，激发为国家和民族发展贡献力量的意识。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，结合理论知识，注重培养学生的动手实践能力和创新意识。
学生特点：五年级学生具有一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，善于合作交流。
教学要求：教师应注重引导学生运用所学知识解决实际问题，鼓励学生创新思维，关注学生在课程中的情感态度和价值观培养。
通过课程目标的分解，使学生在实践中达成具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材第五章《电子技术应用》的内容，组织以下教学安排：1. 抢答器原理及电路组成：介绍抢答器的工作原理，分析电路的各个组成部分及其功能，使学生掌握抢答器的基本构成。
2. 电路搭建与连接：指导学生根据电路图，运用所学电子元件，搭建一个四人抢答器电路，并进行连接和调试。
3. 电路功能测试与优化：引导学生测试抢答器电路的功能，发现问题并进行优化，提高电路的稳定性和可靠性。
4. 抢答器在实际应用中的案例分析：分析抢答器在各类竞赛、游戏中的应用实例，让学生了解抢答器的实际价值。
教学内容进度安排：第一课时：抢答器原理及电路组成介绍第二课时：电路搭建与连接指导第三课时：电路功能测试与优化第四课时：抢答器实际应用案例分析教学内容关联教材章节：第五章《电子技术应用》：1. 抢答器原理及电路组成（5.1节）2. 电路搭建与连接（5.2节）3. 电路功能测试与优化（5.3节）4. 抢答器在实际应用中的案例分析（5.4节）三、教学方法本课程结合教材内容和课程目标，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解抢答器的工作原理、电路组成等理论知识，为学生奠定基础。
数电课程设计四人智力竞赛抢答器
数电课程设计四人智力竞赛抢答器西华大学课程设计说明书数电课程设计四人智力竞赛抢答器建议：设计一个供四人参赛的抢答器，能准确分辨、记录第一个有效按下抢答键者，并用光指示；主持人没正式宣布答对已经开始时，答对不起作用。
主持人正式宣布答对已经开始时，按“已经开始”键，答对已经开始，同时启动计时器计时；开拓建议：外加一个计时器，计时器计时采用正计数的方式，以加强现场气氛，增加紧迫感。
若预定时间内无人抢答，自动给出信号停止抢答，以免冷场。
倒计数定时器的时间精确到秒，最多为两分钟，一旦超出限时，则取消抢答权。
这次设计的智力竞赛抢答器，主要就是由三个部分形成：一个就是由几个d触发器的形成的用作答对的部分，用三个74ls192形成用作计时器-1-西华大学课程设计说明书2.总体方案设计2.1方案说明：以下设计的就是智力抢答器的方案流程图：抢答控制器光提示计时显示秒脉冲计时控制主持人控制图2.1方案流程图抢答器主要就是由f1就是四d触发器74ls175，f2就是双四输出与非门74ls20；f3就是74ls20共同组成的多谐振荡器；f4就是74ls74共同组成的四分频电路。
工作原理：是当主持人按下抢答开关时，选手能进行抢答，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.所有发光二极管的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，通过的与非门f2送出信号锁住其-2-西华大学课程设计说明书他三个抢答者的电路，不再接受其他信号，直到主持人再次清除信号为止。
电路图如下：2.2方案优点，方案的设计是每当有选手抢答成功时，都会有声光伴随，而且是具体到每一位，给人直观的感觉。
该方案简洁、易行，而且使用到的元器件也都是我们所常用到的一些元件比如：74ls175以及开关二极管电阻显得更简单、明了。
3.单元模块设计此部分主要是详细介绍该智力抢答器各个组成模块，以及各模块的器件组成以及相应的功能。
制作四人抢答器项目课程
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y Y Y
210
X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
X X X X1 0 0 0 1 0 0
XXX10 0 0 0 0 1 1
XX1 00 0 0 0 0 1 0
▶时序图
CP
干扰
R
错误
S
Q
▶逻辑符号 (3)缺点
00 10
3
A3
00 11
4
A4
01 00
5
A5
01 01
6
A6
01 10
7
A7
01 11
8
A8
10 00
9
A9
10 01
3.典型编码器
74LS148
逻 辑 符 号
①集成8/3线优先编码器的端口和功能
输入：1个低电平有效的使能控制ST 8个低电平有效的开关量I0-I7 ，优先级依序为7-0
输出：三位二进制编码输出 Y2-Y0 一个低电平有效的状态输出YEX， 一个低电平有效的扩展输出Ys，
技能目标
1．了解典型的集成编码、译码电路、常用触 发器的引脚功能并能正确使用
2．能分析设计抢答器电路并安装调试
相关知识
技能训练
组合逻辑电路分析与设计 编码器 译码器
数字显示器 触发器
搭建三人表决器 编码器功能测试及应用
译码、显示器
触发器功能测试及应用
实训项目
项目小结
制作四人抢答器
一.组合逻辑电路 分析与设计
②集成8/3线优先编码器的端口扩展
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②集成8/3线优先编码器的端口扩展
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3.译码器
❖ 译码是编码的逆过程，它是将给定的二进制 数码按照其原意翻译成具体特定信号。如输 入学生学号，显示学生的名字；输入车号， 显示车辆信息。能够实现译码功能的电路称 为译码器。
3－8线译码器
10－4线译码器
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3－8线译码器
1、结构：多输入、多输出
输入：使能控制开关量（选通）若干个，
n位二进制码A0-An-1，
输出：N个开关量信号： Y0-YN-1 （N=2n）。
2、功能：当使能控制有效时（被选通），端口序号与输
入的二进制码值相同的输出端为有效电平，指示了当前输入 码，其他端口输出无效电平。
一组输入码只能使唯一的一个输出有效（电平与其他输出 端不同）。
X1 0 00 0 0 0 0 0 1
1 0 0 00 0 0 0 0 0 0
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特点：允许同时 输入两个以上的 编码信号，但只 对其中优先权最 高的一个进行编 码。（设I7优先 权最高…I0优先
权最低）
2.10－4线编码器
输出 十进制数 输入
Y3 Y2 Y1 Y0
0
A0
00 00
1
A1
00 01
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2.组合逻辑电路的设计
任务 已知逻辑功能
设计实现电路
设计步骤： ► 分析任务，确定输入输出变量，列真值表； ► 写出逻函表达式并化简为适当的形式；
► 画出逻辑图并选择适当的器件实现功能。
例：设计一个三人表决电路 ，用与非门实现。
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解：(1)分析任务确定输入输出变量。设：分别
制作四人抢答器项目课 程
路漫漫其悠远 2020/4/3
知识目标
1.掌握组合逻辑电路的分析方法和步骤
2.了解组合逻辑电路的种类 3.了解编码器、译码器的基本功能 4.了解常用数码显示器件的基本结构和工作原理 5.了解RS、JK触发器的电路组成、特点、逻 辑功能、触发方式
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技能目标
1．了解典型的集成编码、译码电路、常用触 发器的引脚功能并能正确使用
用A、B、C代表三的意见，取值 1，通过；
Y代表表决结果，Y= 0，未通过。
(2)列真值表
ABC Y
000 0
(3)写出逻辑函 数并化简
001 0 010 0
011 1
A
&
(4)画出电路
100 0
B
& & Y 101 1
110 1
C
&
111 1
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二.编码器
❖ 编码，就是按照一定规则用数码或符号表示特定对 象的过程 。日常生活中采用的是十进制编码，而数 字电路中是采用二进制编码。能够实现编码功能的 组合逻辑电路称为编码器。
8－3线编码器
10－4线编码器
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典型编码器
1.8－3线编码器
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
10000000 01000000
Y0 Y2 Y3
0 00 0 01
00000001 1 11
I0
I1
3位二
Y2
进制编 Y1
码器
Y0
I7
♥ 任一时刻仅允许有 一个输入端为高电平( 有效）
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优先编码器
输
入
输出
I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 Y Y Y
210
X X X XX X X 1 1 1 1
X X X XX X 1 0 1 1 0
X X X XX 1 0 0 1 0 1
X X X X1 0 0 0 1 0 0
XXX10 0 0 0 0 1 1
XX1 00 0 0 0 0 1 0
解：(1)由输入端逐级向后递 推列表达式，化简。
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1.组合逻辑电路的分析
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1.组合逻辑电路的分析
(2)由逻辑函数表达式列出真值表
A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
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1.组合逻辑电路的分析
(3)分析功能 由逻辑函数表达式和真值表可知，输出 与输入的关系是，输入端相同时输出为0 ，输入端不同时输出为1。所以本图由四 个与非门组成的异或门。
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LED数码管
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数字显示译码器
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灭零控制功能的8位数码显示（4位整数、4位小数） 当RBI=0且输入BCD码为0000时, 灭零。 整数部分的高位和小数部分的低位0灭显。
整数部分最低位和小数部分最高位的0必须显示，RBI=1。
输出：三位二进制编码输出 Y2-Y0 一个低电平有效的状态输出YEX， 一个低电平有效的扩展输出Ys，
功能： 当使能有效时（ST=0）且有输入有效时（ I0-I7中有0、
）输出二进制码为输入端口序号的二进制反码，状态 输出YEX有效（为0）， Ys无效（为1 ）； 当使能有效但没有有效输入（ I0-I7都为1）时，状态输出 YEX无效（为1）， Ys有效（为0 ） 。 所以，Ys可以向低优先级的编码器传递使能控制权。
2
A2
00 10
3
A3
00 11
4
A4
01 00
5
A5
01 01
6
A6
01 10
7
A7
01 11
8
A8
10 00
9
A9
10 01
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3.典型编码器
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逻 辑 符 号
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74LS148
①集成8/3线优先编码器的端口和功能
输入：1个低电平有效的使能控制ST 8个低电平有效的开关量I0-I7 ，优先级依序为7-0
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1.组合逻辑电路的分析
组合逻辑电路的特点
(1)从功能上 (2)从电路结构上
任意时刻的输出仅 取决于该时刻的输入
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不含记忆（存储） 元件
1.组合逻辑电路的分析
任务 已知逻辑电路
分析逻辑功能
► 由逻辑电路写出逻函表达式； 分析步骤：► 化简逻辑函数
►列真值表，
►判断其功能。
例：试分析图示电路的逻辑功能 。
2．能分析设计抢答器电路并安装调试
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相关知识
技能训练
组合逻辑电路分析与设计 编码器 译码器
数字显示器 触发器
搭建三人表决器 编码器功能测试及应用
译码、显示器
触发器功能测试及应用
实训项目
项目小结
制作四人抢答器
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一.组合逻辑电路 分析与设计
1.组合逻辑电路的分析 2.组合逻辑电路的设计
3、输出表达式：Yi （ An -1 ~A0） =mi （使能控制有效时 ），每个输出信号是输入变量最小项。
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74LS138
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74138真值表
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四.数码显示器
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数码管
❖ 数字显示器件是用来显示数码、文字或符号 的器件，常用的数字显示器件有：荧光数码 管、发光二极管数码管（LED）和液晶数码 管。