电工实验报告

目录

目录 (1)

1、实验内容 (2)

2、设计介绍 (2)

2.1、设计任务 (2)

2.2、设计要求 (3)

3、系统方案的选择及系统方框图 (3)

3.1、系统方案的选择 (3)

3.2、系统方框图 (4)

4、电路设计原理 (6)

4.1、抢答器电路 (6)

4.2、译码显示电路 (7)

4.3、开关控制电路 (7)

4.4、倒计时电路 (8)

5、总电路图 (8)

6、系统电路调试 (9)

7、心得体会 (10)

8、实物图 (10)

附录 1 元器件清单 (11)

1、实验内容

1、列出元件清单，给出芯片管脚

2、画出电路原理图，并弄懂各部分的工作原理及作用；

3、按原理图接线，并认真检查电路；

4、按要求调试电路，实现各部分电路功能；

5、分析调试中发现的问题及故障排除方法

2、设计介绍

2.1、设计任务

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（抢答显示数码管灭灯）和抢答开始。

3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答器上显示该编号，封存输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保存到主持人将系统清零为止。

4、抢答器具有定时（10秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束。参赛选手在设定时间（10秒）内抢答有效，抢答成功，屏幕给出光提示，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。

5、如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。

2.2、设计要求

根据设计要求，竞赛抢答器主要由五部分组成：

1、抢答控制器：当任意一位参赛者按下开关时，抢答控制器立刻接受该信号，则提醒主持人（音频提示或信号灯亮），同时显示出抢答者的组别。与此同时，封锁其他参赛者的输入信号，这就要求抢答器的分辨能力高(CP为1MHZ)，同时要求电路有4组输入和输出，电路可考虑用4个D触发器（74LS175）和与非门组成（74LS00和74LS20）

2、抢答控制输入电路：有4个开关组成，4人各控制一个，按下开关使相应控制端信号为高电平或低电平

3、清零装置：供每次比赛前主持人使用，它保证每次抢答前使抢答器清零，避免电路误动作和抢答过程中的不公平。采用由主持人控制开关，同时使每人的抢答电路同时清零的方式

4、抢答显示、提示电路：抢答器显示电路可由数码管实现（4组共用），显示字形代表抢答组号(含编码---与非门，如74LS00、译码---74LS48)；提示电路为4组共用，只要有抢答者出现，都会发出提示（扬声器---555电路或LED---三极管驱动)

5、倒计时显示电路：该电路的作用是对抢答者抢答问题时间进行控制，规定的时间小于或等于10s，所以显示装置应该是一个一位数字的计数显示系统（计数芯片---74LS192,译码---74LS48）。因为要求倒计时，当主持人给出“请抢答”指令后，计数器从“9”开始倒计数，若有人抢答则停止计数并显示当前数值，否则计数到“0”为止(减法计数）不再计数;CLK信号为秒脉冲（1HZ）。

3、系统方案的选择及系统方框图

3.1、系统方案的选择

表1使用元器件列表

元件名称型号数量(个）

四D触发器74LS175 1

双四输入与非门74LS20 2

四二输入与非门74LS00 2

译码器74LS48 2

七段数码管 2

十进制同步加减计数器

时钟脉冲

时钟脉冲

电源74LS192

1Hz

1MHz

5V

1

1

1

1

电阻导线钳子

2 若干1

面包板 1

3.2、系统方框图

图1数码管引脚图图2 74LS20引脚图

图3

图4 74LS192引脚图

表274LS192功能表

输入输出

MR PL CP U CP D P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 ×××××××0 0 0 0 0 0 ×× d c b a d c b a

0 1 1 × × × × 加计数 0 1

1

×

×

×

×

减计数

4、电路设计原理

4.1、抢答器电路

图5所示为四人参加智力竞赛的抢答部分参考电路，电路中的主要器件是74LS175型四上升沿D 触发器（如图5所示），它的清零端D R 和时钟脉冲CP 是四个D 触发器共用的。

抢答前先清零，Q1~Q4均为0，相应的发光二极管LED 都不亮；1Q ~4Q 均为1，与非门G1输出为0。同时，G2输出为1，将G3开通，时钟脉冲CP 可以

经过G3进入D 触发器的CP 端。此时，由于S1~S4均未按下，D1~D4均为0，所以触发器的状态不变。抢答开始，若S1首先按下，D1和Q1均变为1，相应的发光二极管亮；1Q 变为0，G1的输出为1，G2输出为0，将G3关断，时钟脉冲CP 便不能经过G3进入D 触发器，由于没有时钟脉冲，因此再接着按其他按钮，就不起作用了，触发器的状态不会改变。

抢答判决完毕，清零，准备下次抢答用。

图5

4.2、译码显示电路

抢答器显示电路可由数码管实现（4组共用），显示字形代表抢答组号(含编码---与非门，如74LS00、译码---74LS48)；提示电路为4组共用，只要有抢答者出现，都会发出提示（扬声器---555电路或LED---三极管驱动)。