项目九四人抢答器制作.ppt

项目9 四人抢答器,项目样机,项目介绍,四人抢答器有4个常开按钮，分别代表A、B、C和D4个人。当主持人宣布开始抢答时，数码管显示最先按下开关人的号码。主持人有一个控制开关，用来控制系统的清零（数码管显示“0”）和抢答开始。四人抢答器可以用在综艺类节目等抢答场合。,项目目标,知识目标 掌握触发器逻辑功能。 技能目标 1、认识集成触发器引脚图及功能； 2、学会使用集成触发器构成逻辑电路； 3、会制作四人抢答器； 4、能维修简单故障。,任务1 认识集成触发器,知识链接1 基本RS触发器,触发器：具有记忆功能的电路。 双稳态电路是最常用的具有记忆功能的基本单元电路 双稳态电路又称双稳态触发器，简称触发器,触发器有一个或多个输入端，两个互补输出端Q和,规定用Q的状态表示触发器状态：,当Q=1，,当Q=0，,“0”态与“1”态是触发器两种稳定工作状态。,一、基本 RS 触发器,1.电路结构及逻辑符号,置0端，也称复位端。 R 即 Reset,置1端，也称置位端。 S 即 Set,Basic Flip - Flop,工作原理,2. 工作原理及逻辑功能,0,1,1,1 1,0,触发器被置 0,2.工作原理及逻辑功能,1,0,0,1 1,1,触发器被置 1,2.工作原理及逻辑功能,G1 门输出,G2 门输出,2.工作原理及逻辑功能,3 波形图,波形分析举例,解：,初态为 0，故保持为 0。,做一做 画基本RS触发器波形 与非门构成基本RS触发器输入信号如图所示，试分别画出 与 端波形图。,第 14 页,1、能够存储 0、1 二进制信息的器件是 ( ) 。,触发器利用正反馈实现无外部信号作用时保持0或1状态不变，即存储 0、1 二进制信息。,练一练,第 15 页,2、触发器是一种 ( ) 。,触发器在无外部信号作用时，可保持 Q = 0 或 Q = 1状态不变，即 2 个稳定的状态。,第 16 页,第 17 页,知识链接2 同步触发器,Synchronous Flip - Flop,实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入 信号决定，而且要求按照一定的节拍工作。为此，需要 增加一个时钟控制端 CP。,CP 即 Clock Pulse，它是一串周期和脉宽一定的矩形脉冲。,具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器， 又称钟控触发器。,同步触发器是其中最简单的一种，而基本 RS 触发器称异步触发器。,(一)同步 RS 触发器,(一)同步 RS 触发器,工作原理, CP = 0 时，G3、G4 被封锁，输入信号 R、S 不起作用。基本 RS 触发 器的输入均为 1，触发器 状态保持不变。, CP = 1 时，G3、G4 解除封锁，将输入信号 R 和 S 取非后送至基本 RS 触发器的输入端。,1. 电路结构与工作原理,RS功能,R、S 信号高电平有效,2. 逻辑功能与逻辑符号,解：当CP=0时，R和S变化，触发器状态不变。,任务1 认识集成触发器,认一认 基本RS触发器,基本RS触发器,逻辑符号,任务1 认识集成触发器,学一学 基本RS触发器工作状态,任务1 认识集成触发器,知识链接2 同步RS触发器 认一认 同步RS触发器,同步RS触发器,逻辑符号,任务1 认识集成触发器,做一做 EWB软件仿真同步RS触发器,任务1 认识集成触发器,学一学 同步RS触发器工作状态,1. CP=0，Q状态不变,2. CP=1，Q状态由触发信号R、S确定,（1）R=S=0，状态不变,（2）R=0，S=1，置1,（3）R=1，S=0，置0,（4）R=S=1，禁止状态,任务1 认识集成触发器,做一做 画同步RS触发器波形 已知同步RS触发器输入信号如下图所示， 试分画出Q和 端波形图。,任务2 集成触发器功能测试,实训操作1 JK触发器逻辑功能测试 想一想 空翻问题,在同一个CP脉冲作用下，触发器发生两次或两次以上翻 转称为触发器的空翻。,任务2 集成触发器功能测试,认一认 后沿触发型触发器,后沿触发JK触发器逻辑符号,CD4027引脚图,任务2 集成触发器功能测试,做一做 用EWB软件仿真JK触发器,任务2 集成触发器功能测试,做一做 测试JK触发器逻辑功能 1.异步控制端测试 连接测试电路,输入端接逻辑开关、输出端接指示灯,任务2 集成触发器功能测试,2.逻辑功能测试,JK触发器逻辑功能测试表,任务2 集成触发器功能测试,3. 计数功能测试 J=K=1，RD=SD=0，CP=1kHz 观察示波器，画输出波形。,回答：JK触发器是CP 沿触发,任务2 集成触发器功能测试,读一读 后沿触发的JK触发器逻辑功能描述 1.异步控制端功能（高电平有效） RD=0 SD=1 置1 Q=1 RD=1 SD=0 置0 Q=0 不用时RD=SD=0 2.逻辑功能,任务2 集成触发器功能测试,3.画波形注意,（1）后沿触发的JK触发器在CP后沿时才能触发翻转； （2）决定JK触发器输出状态的输入信号是CP后沿前的J、K信号。,任务2 集成触发器功能测试,4.转换应用（异步控制端低电平有效）,JK触发器T触发器,JK触发器T触发器,任务2 集成触发器功能测试,做一做 画JK触发器波形 后沿触发JK触发器输入波形如图，画出Q端波形。,任务2 集成触发器功能测试,实训操作2 D触发器逻辑功能测试 认一认 前沿触发型D触发器,CD4013引脚图,前沿触发的D触 发器逻辑符号,任务2 集成触发器功能测试,做一做 用EWB软件仿真D触发器,任务2 集成触发器功能测试,做一做 测试D触发器逻辑功能 1.异步控制端测试（高电平有效） 连接测试电路,输入端接逻辑开关、输出端接指示灯,任务2 集成触发器功能测试,2.逻辑功能测试,D触发器逻辑功能测试表,任务2 集成触发器功能测试,3.计数功能测试 D= ，RD=SD=0，CP=1kHz 观察示波器，画输出波形,回答：D触发器是CP 沿触发,任务2 集成触发器功能测试,读一读 前沿触发的D触发器逻辑功能描述 1.异步控制端功能（高电平有效） RD=0 SD=1 置1 Q=1 RD=1 SD=0 置0 Q=0 不用时：RD=SD=0 2.逻辑功能,任务2 集成触发器功能测试,3.画波形注意,（1）前沿触发的D触发器在CP前沿时才能触发翻转； （2）决定D触发器状态的输入信号是CP前沿前的D信号。,任务2 集成触发器功能测试,4.转换应用（异步控制端低电平有效）,D触发器T触发器,任务2 集成触发器功能测试,认一认 前沿触发型4D触发器CD40175引脚,任务2 集成触发器功能测试,做一做 画D触发器波形 前沿触发的D触发器输入波形如下图所示，画出Q端波形。,Q,任务3 四人抢答器制作,电路识读 四人抢答器原理图,1、框图,任务3 四人抢答器制作,2、原理图,任务3 四人抢答器制作,电路组成 （1）抢答开关：抢答按钮S1S4、电阻R1R4 （2）清除控制：常闭按钮S5、电阻R5 （3）锁存电路：CD40175、与非门G1、G2、G5 （4）编码电路：与非门G3和G4 （5）译码显示：CD4511、电阻R6R12、数码管 （6）CP脉冲：CB7555多谐振荡器,任务3 四人抢答器制作,3、工作过程 （1）清零,按下S5 CD40175清零,CD40175的 出1 G1和G2与门出1 打开G5 允许CP进入CD40175,CD4511的DCBA=0000 数码管显示0,任务3 四人抢答器制作,（2）抢答,Si先按下 =0 G1和G2与门出0 封锁G5 封锁CP锁定Si 显示Si编号,CB7555构成多谐振荡器，产生1.1kHz矩形波,松开S5允许抢答,任务3 四人抢答器制作,实训操作1 元器件选择与识别,任务3 四人抢答器制作,1.555时基电路,555时基电路外形,IC5：555时基电路引脚图,任务3 四人抢答器制作,2.印刷电路板图,任务3 四人抢答器制作,任务3 四人抢答器制作,3.电阻器和电容器 测试方法与前面相同 4.数字集成电路,IC1：4D触发器,IC2：二-4输入与非门,任务3 四人抢答器制作,IC3：四-2输入与非门,IC4：七段译码器,任务3 四人抢答器制作,5.按钮开关 S1S5常开按钮：按下闭合，松手断开 7.数码管 与前面项目相同,任务3 四人抢答器制作,元器件清单,任务3 四人抢答器制作,任务3 四人抢答器制作,实训操作2 组装电路 1、焊接前的准备工作,（1）清点组件 （2）识别CD40175、CD4012、CD4011、CD4511 和CB7555引脚图与实物 （3）万用表检测阻容元件和数码管 （4）识别按钮开关，万用表检测通、断,任务3 四人抢答器制作,2、焊接,元器件焊接工艺,任务3 四人抢答器制作,3、组装,（1）集成电路测试仪测试CD40175、CD4012、CD4011、CD4511，无误后，按标识插入相应插座，将时基电路555插入插座 （2）将数码管插入插座 （3）电源接口引出两根导线，电源正端用红线，电源负端用黑线 （4）检查各元器件安装是否正确,任务3 四人抢答器制作,样机,任务3 四人抢答器制作,1.接通电源，按下S5，禁止抢答，数码管显示0 2.松开S5，允许抢答。按下S1，再按下S2、S3和S4，观察数码管是否显示“1” 3.按下S5，再松开。按步骤2依次检查S2、S3和S4 4.无误，测试；错误，排故,实训操作3 调试电路,任务3 四人抢答器制作,测试注意事项 遵守CMOS集成电路使用规定 接地良好 先找测试点，万用表表笔和示波器探头不能将其他引脚短路,任务3 四人抢答器制作,5.电路测试,四人抢答器测试,万用表测量引脚电压，示波器测量引脚波形,任务3 四人抢答器制作,回答问题 按下S5时，为什么能在CD4011的3脚观察到矩形波？抢答成功后，在CD4011的3脚为什么观察不到矩形波？ 根据CD4511的2脚、1脚和7脚的电压值，能写出3位