项目九四人抢答器制作

1、项目项目9 四人抢答器四人抢答器 项目样机项目样机项目介绍项目介绍 四人抢答器有四人抢答器有4个常开按钮，分别代个常开按钮，分别代表表A、B、C和和D4个人。当主持人宣布开始个人。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（数码管显示统的清零（数码管显示“0”）和抢答开始。）和抢答开始。四人抢答器可以用在综艺类节目等抢答场四人抢答器可以用在综艺类节目等抢答场合。合。项目目标项目目标 知识目标知识目标 掌握触发器逻辑功能。掌握触发器逻辑功能。 技能目标技能目标 1 1、认

2、识集成触发器引脚图及功能；、认识集成触发器引脚图及功能； 2 2、学会使用集成触发器构成逻辑电路；、学会使用集成触发器构成逻辑电路； 3 3、会制作四人抢答器；、会制作四人抢答器； 4 4、能维修简单故障。、能维修简单故障。任务任务1 1 认识集成触发器认识集成触发器 知识链接知识链接1 1 基本基本RSRS触发器触发器触发器：触发器：具有记忆功能的电路。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，简称触发器双稳态电路又称双稳态触发器，简称触发器Q = 0Q = 0时，触发器为时，触发器为“1”1”

3、态。态。Q = 1Q = 1时，触发器为时，触发器为“0”0”态。态。触发器有一个或多个输入端，两个互补输出端触发器有一个或多个输入端，两个互补输出端Q和和 规定用规定用Q Q的状态表示触发器状态：的状态表示触发器状态：当当Q=1Q=1，当当Q=0Q=0，Q 。 “0”0”态与态与“1”1”态是触发器两种稳定工作状态。态是触发器两种稳定工作状态。EXITEXIT一、基本一、基本 RS 触发器触发器 1.电路结构及逻辑符号QQSDRDG1G2QQSDRDSRSDRDQQQ = 1，Q = 0 时，称为触发器的时，称为触发器的 1 态，记为态，记为 Q = 1；Q = 0，Q = 1 时，称为触发

4、器的时，称为触发器的 0 态，记为态，记为 Q = 0。 RDSD置置0端，也端，也称复位端。称复位端。 R 即即 Reset 置置1端，也端，也称置位端。称置位端。 S 即即 Set Basic Flip - Flop 信号输入端信号输入端互补输出端，互补输出端，正常工作时，正常工作时，它们的输出它们的输出状态相反。状态相反。 低电平有效低电平有效 EXITEXIT工作原理工作原理QQSDRDG1G211011000SDRD 功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出2. 2. 工作原理及逻辑功能工作原理及逻辑功能 0111 10触发器被置触发器被置 0 触发器置触发器置 010EXIT

5、EXIT2.2.工作原理及逻辑功能工作原理及逻辑功能 QQSDRDG1G211011000SDRD功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出1001 11触发器被置触发器被置 1 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 101EXITEXIT2.2.工作原理及逻辑功能工作原理及逻辑功能 QQSDRDG1G211011000SDRD 功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出11 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 101 触发器保持原状态不变触发器保持原状态不变不不 变变&G1 门输出门输出QSQ DQQ 1G2 门输出门输出QRQ DQQ 1EXITEXIT2.2

6、.工作原理及逻辑功能工作原理及逻辑功能 QQSDRDG1G2 输出状态输出状态不定不定( (禁用禁用) )不不 定定11011000SDRD功功 能能 说说 明明输输 入入QQ输输 出出 触发器置触发器置 010 触发器置触发器置 101 触发器保持原状态不变触发器保持原状态不变不不 变变0011输出既非输出既非 0 状态，状态，也非也非 1 状态。当状态。当 RD 和和 SD 同时由同时由 0 变变 1 时，时，输出状态可能为输出状态可能为 0，也，也可能为可能为 1，即输出状态，即输出状态不定。因此，这种情况不定。因此，这种情况禁用。禁用。EXITEXIT3 3 波形图波形图 DRDSQQ

7、例1：根据图中和的输入波形，画出基RS触发器端与端工作波形。设触发器的现态Qn=0。 EXITEXIT波形分析举例解：解： 例例 设下图中触发器初始状态为设下图中触发器初始状态为 0，试对应输入波形，试对应输入波形 画出画出 Q 和和 Q 的波形。的波形。QQSDRDSRSDRD保持保持初态为初态为 0，故保持为，故保持为 0。置置 0 保持保持QQ置置 1EXITEXIT 做一做做一做 画基本画基本RSRS触发器波形触发器波形 与非门构成基本与非门构成基本RSRS触发器输入信号如图所示，试分别触发器输入信号如图所示，试分别画出画出 与与 端波形图。端波形图。QQEXITEXIT第第 1414

8、 页页1、能够存储、能够存储 0、1 二进制信息的器件是二进制信息的器件是 ( ) 。 TTL门门 A CMOS门门 B 触发器触发器 C 译码器译码器 D分分 析析 提提 示示 触发器利用正反馈实现无外部信号作用时保持触发器利用正反馈实现无外部信号作用时保持0 0或或1 1状态不变，状态不变，即存储即存储 0 0、1 1 二进制信息。二进制信息。练一练练一练 EXITEXIT第第 1515 页页2、触发器是一种触发器是一种 ( ) 。 单稳态电路单稳态电路 A 无稳态电路无稳态电路 B 双稳态电路双稳态电路 C 三稳态电路三稳态电路 D分分 析析 提提 示示 触发器在无外部信号作用时，可保持

9、触发器在无外部信号作用时，可保持 Q = 0 或或 Q = 1状态不变，状态不变，即即 2 个稳定的状态。个稳定的状态。EXITEXIT第第 1616 页页3、用与非门构成的基本、用与非门构成的基本RS触发器处于置触发器处于置 1 状态时，其输入信号状态时，其输入信号 R、S 应为应为 ( ) 。 A00SR B 01SR C10SR D11SR分分 析析 提提 示示 0 输入有效；输入有效；与非门构成的与非门构成的基本基本RS触发器触发器SQR_&Q_R为置为置 0 输入端输入端 ， 时，使时，使 ；10SR、01nQS为置为置 1 输入端输入端 ， 时，使时，使 。10RS、11n

10、QEXITEXIT第第 1717 页页4、用与非门构成的基本、用与非门构成的基本RS触发器，触发器，当当输入信号输入信号 S = 0、R = 1 时，其逻辑功能为时，其逻辑功能为 ( ) 。 置置 1 A 置置 0 B 保保 持持 C 不不 定定 D分分 析析 提提 示示 0 输入有效；输入有效；与非门构成的与非门构成的基本基本RS触发器触发器SQR_&Q_R为置为置 0 输入端输入端 ， 时，使时，使 ；10SR、01nQS为置为置 1 输入端输入端 ， 时，使时，使 。10RS、11nQEXITEXIT知识链接知识链接2 同步触发器同步触发器 Synchronous Flip -

11、Flop 实际工作中，触发器的工作状态不仅要由触发输入实际工作中，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，需要增加一个增加一个时钟控制端时钟控制端 CP。 CP 即即 Clock Pulse，它是一串它是一串周期和脉宽一定的矩形脉冲。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具有时钟脉冲控制的触发器称为时钟触发器时钟触发器，又称钟控触发器。又称钟控触发器。 同步触发器是其中最简单的一种，而同步触发器是其中最简单的一种，而基本基本 RS 触发器称异步触发器触发器称异步触发器。 EXITEXIT( (

12、一一) )同步同步 RS 触发器触发器QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4( (一一) )同步同步 RS 触发器触发器 工作原理工作原理 CP = 0 时，时，G3、G4被封锁，输入信号被封锁，输入信号 R、S不起作用。基本不起作用。基本 RS 触发触发器的输入均为器的输入均为 1，触发器，触发器状态保持不变。状态保持不变。 CP = 1 时，时，G3、G4解除封锁，将输入信号解除封锁，将输入信号 R 和和 S 取非后送至基本取非后送至基本 RS 触发器的输入端。触发器的输入端。 0111SR1. 电路结构与工作原理电路结构与工作原理 基本基本 RS 触发器触发器 增加了由时钟增加了由时钟 C

13、P 控制的门控制的门 G3、G4 EXITEXIT QQG1G2SRG3G4CPQ3Q4不定不定110011 10Qn00Qn+1SRRS功能功能 R、S 信号信号高电平有效高电平有效 2. 2. 逻辑功能与逻辑符号逻辑功能与逻辑符号QQ1SC11RS CP REXITEXIT解：当解：当CP=0时，时，R和和S变化，触发器状态不变。变化，触发器状态不变。例：根据下图所示的例：根据下图所示的CP、R和和S信号波形，画出同步信号波形，画出同步 RS触发器触发器QQ和和波形。波形。设初始状态设初始状态Qn为为0 0。的工作波形如图所示。的工作波形如图所示。QQ和和只有在只有在CP=1期间，期间，R

14、、S信号变化才能引起触发器状态改信号变化才能引起触发器状态改变，根据真值表，画出变，根据真值表，画出任务任务1 1 认识集成触发器认识集成触发器认一认认一认 基本基本RSRS触发器触发器 任务1 认识集成触发器学一学学一学 基本基本RSRS触发器工作状态触发器工作状态任务1 认识集成触发器 知识链接知识链接2 2 同步同步RSRS触发器触发器 认一认认一认 同步同步RSRS触发器触发器 任务1 认识集成触发器 做一做做一做 EWBEWB软件仿真同步软件仿真同步RSRS触发器触发器任务1 认识集成触发器 学一学学一学 同步同步RSRS触发器工作状态触发器工作状态1. CP=0，Q状态不变2. C

15、P=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 做一做做一做 画同步画同步RSRS触发器波形触发器波形 已知同步已知同步RSRS触发器输入信号如下图所示，触发器输入信号如下图所示， 试分画出试分画出Q Q和和 端波形图。端波形图。任务2 集成触发器功能测试 实训操作实训操作1 JK1 JK触发器逻辑功能测试触发器逻辑功能测试 想一想想一想 空翻问题空翻问题 在同一个在同一个CP脉冲作用下，触发器发生两次或两次以上翻脉冲作用下，触发器发生两次或两次以上翻转称为触发器的空翻。转称为触

16、发器的空翻。 任务2 集成触发器功能测试 认一认认一认 后沿触发型触发器后沿触发型触发器 任务2 集成触发器功能测试做一做做一做 用用EWBEWB软件仿真软件仿真JKJK触发器触发器 任务2 集成触发器功能测试做一做做一做 测试测试JKJK触发器逻辑功能触发器逻辑功能1.1.异步控制端测试异步控制端测试连接测试电路连接测试电路输入端接逻辑开关、输出端接指示灯输入端接逻辑开关、输出端接指示灯任务2 集成触发器功能测试2.2.逻辑功能测试逻辑功能测试QQJK触发器逻辑功能测试表RDSDJKQRDSDJKQ01000110001000000011任务2 集成触发器功能测试3. 3. 计数功能测试计数

17、功能测试J=K=1J=K=1，R RD D=S=SD D=0=0，CP=1kHzCP=1kHz观察示波器，画输出波形。观察示波器，画输出波形。回答：回答：JK触发器是触发器是CP 沿触发沿触发任务2 集成触发器功能测试 读一读读一读 后沿触发的后沿触发的JKJK触发器逻辑功能描述触发器逻辑功能描述 1.1.异步控制端功能异步控制端功能（高电平有效）（高电平有效） R RD D=0 S=0 SD D=1 =1 置置1 Q=11 Q=1 R RD D=1 S=1 SD D=0 =0 置置0 Q=0 0 Q=0 不用时不用时R RD D=S=SD D=0=0 2.2.逻辑功能逻辑功能任务2 集成触发

18、器功能测试3.3.画波形注意画波形注意（1）后沿触发的）后沿触发的JK触发器在触发器在CP后沿时才能触后沿时才能触发翻转；发翻转；（2）决定）决定JK触发器输出状态的输入信号是触发器输出状态的输入信号是CP后沿前的后沿前的J、K信号。信号。任务2 集成触发器功能测试 4. 4.转换应用转换应用（异步控制端低电平有效）（异步控制端低电平有效） 任务2 集成触发器功能测试 做一做做一做 画画JKJK触发器波形触发器波形 后沿触发后沿触发JKJK触发器输入波形如图，画出触发器输入波形如图，画出Q Q端波形。端波形。任务2 集成触发器功能测试 实训操作实训操作2 D2 D触发器逻辑功能测试触发器逻辑功

19、能测试 认一认认一认 前沿触发型前沿触发型D D触发器触发器 任务2 集成触发器功能测试 做一做做一做 用用EWBEWB软件仿真软件仿真D D触发器触发器 任务2 集成触发器功能测试做一做做一做 测试测试D D触发器逻辑功能触发器逻辑功能1.1.异步控制端测试异步控制端测试（高电平有效）（高电平有效） 连接测试电路连接测试电路输入端接逻辑开关、输出端接指示灯输入端接逻辑开关、输出端接指示灯任务2 集成触发器功能测试2.2.逻辑功能测试逻辑功能测试D触发器逻辑功能测试表QRDSDDQ0110000001任务2 集成触发器功能测试3.3.计数功能测试计数功能测试D= D= ，R RD D=S=SD

20、 D=0=0，CP=1kHzCP=1kHz观察示波器，画输出波形观察示波器，画输出波形Q回答：回答：D触发器是触发器是CP 沿触发沿触发任务2 集成触发器功能测试 读一读读一读 前沿触发的前沿触发的D D触发器逻辑功能描述触发器逻辑功能描述 1.1.异步控制端功能异步控制端功能（高电平有效）（高电平有效） R RD D=0 S=0 SD D=1 =1 置置1 Q=11 Q=1 R RD D=1 S=1 SD D=0 =0 置置0 Q=0 0 Q=0 不用时：不用时：R RD D=S=SD D=0=0 2.2.逻辑功能逻辑功能任务2 集成触发器功能测试3.3.画波形注意画波形注意（1）前沿触发的

21、）前沿触发的D触发器在触发器在CP前沿时才能触前沿时才能触发翻转；发翻转；（2）决定）决定D触发器状态的输入信号是触发器状态的输入信号是CP前沿前沿前的前的D信号。信号。任务2 集成触发器功能测试 4. 4.转换应用转换应用（异步控制端低电平有效）（异步控制端低电平有效） 任务2 集成触发器功能测试 认一认认一认 前沿触发型前沿触发型4D4D触发器触发器CD40175CD40175引脚引脚 任务2 集成触发器功能测试 做一做做一做 画画D D触发器波形触发器波形 前沿触发的前沿触发的D D触发器输入波形如下图所示，触发器输入波形如下图所示，画出画出Q Q端波形。端波形。Q任务3 四人抢答器制作

22、 电路识读电路识读 四人抢答器原理图四人抢答器原理图1 1、框图、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电路组成（1）抢答开关：抢答开关：抢答按钮抢答按钮S1S4、电阻、电阻R1R4（2）清除控制：清除控制：常闭按钮常闭按钮S5、电阻、电阻R5（3）锁存电路：锁存电路：CD40175、与非门、与非门G1、G2、G5（4）编码电路：编码电路：与非门与非门G3和和G4 （5）译码显示：译码显示：CD4511、电阻、电阻R6R12、数码管、数码管（6）CP脉冲：脉冲：CB7555多谐振荡器多谐振荡器任务3 四人抢答器制作3 3、工作过程、工作过程（1 1）清零）清零按下按

23、下S5 CD40175清零清零QCD40175的的 出出1 G1和和G2与门出与门出1 打开打开G5 允许允许CP进入进入CD40175CD4511的的DCBA=0000 数码管显示数码管显示0任务3 四人抢答器制作（2）抢答）抢答Si先按下先按下 =0 G1和和G2与门出与门出0 封锁封锁G5封锁封锁CP锁定锁定Si 显示显示Si编号编号 CB7555构成多谐振荡器，产生构成多谐振荡器，产生1.1kHz矩形波矩形波松开松开S5允许抢答允许抢答iQ任务3 四人抢答器制作 实训操作实训操作1 1 元器件选择与识别元器件选择与识别 任务3 四人抢答器制作 1.555时基电路 任务3 四人抢答器制作

24、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测试方法与前面相同 4.数字集成电路IC1：4D触发器触发器IC2：二：二-4输入与非门输入与非门任务3 四人抢答器制作IC3：四：四-2输入与非门输入与非门IC4：七段译码器：七段译码器任务3 四人抢答器制作5.5.按钮开关按钮开关S1S5常开按钮：常开按钮：按下闭合，松手断开按下闭合，松手断开 7.7.数码管数码管与前面项目相同与前面项目相同任务3 四人抢答器制作元器件清单元器件清单序号元器件名称规 格数量代 号备注1 1电阻器电阻器10k10k5 5R R1 1R R5 5棕黑黑红棕棕黑黑

25、红棕2 2电阻器电阻器3003007 7R R6 6R R1212橙黑黑黑棕橙黑黑黑棕3 3电阻器电阻器2k2k2 2R R1313、R R1414红黑黑棕棕红黑黑棕棕4 4电容器电容器0.01F0.01F1 1C C1 15 5电容器电容器0.22F0.22F1 1C C2 26 6集成电路集成电路CD40175CD401751 1ICIC1 17 7集成电路集成电路CD4012CD40121 1ICIC2 2任务3 四人抢答器制作8 8集成电路集成电路CD4011CD40111 1ICIC3 39 9集成电路集成电路CD4511CD45111 1ICIC4 41010集成电路集成电路CB7

26、555CB75551 1ICIC5 51111数码管数码管SM4205SM42051 11212按钮开关按钮开关5 5S S1 1S S5 5常开常开1313集成电路插座集成电路插座8 8脚脚1 11414集成电路插座集成电路插座1414脚脚2 21515集成电路插座集成电路插座1616脚脚2 21616印刷电路板印刷电路板1 1序号元器件名称规 格数量代 号备注任务3 四人抢答器制作 实训操作实训操作2 2 组装电路组装电路 1 1、焊接前的准备工作、焊接前的准备工作（1）清点组件）清点组件（2）识别）识别CD40175、CD4012、CD4011、CD4511和和CB7555引脚图与实物引

27、脚图与实物（3）万用表检测阻容元件和数码管）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）识别按钮开关，万用表检测通、断任务3 四人抢答器制作2 2、焊接、焊接元器件焊接工艺元器件焊接工艺 任务3 四人抢答器制作3 3、组装、组装（1）集成电路测试仪测试）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，无误后，按标识插入相应插座，将时基电路将时基电路555插入插座插入插座（2）将数码管插入插座）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）电源接口引出两根导线，电源正端用红线，电源负端用黑线源负端用黑线（4）检查各元器件安装是否正确）检查各元器件安装是否正确任务3 四人抢答器制作样机样机任务3 四人抢答器制作 1.1.接通电源，按下接通电源，按下S5S5，禁止抢答，数码管显示，禁止抢答，数码管显示0 0 2. 2.松开松开S5S5，允许抢答。按下，允许抢答。按下S1S1，再按下，再按下S2S2、S3S3和和S4S4，观察数码管是否显示观察数码管是否显示“1”1” 3.3.按