一、实验目的
1、学习数字电路中D触发器、分频电路、多谐振荡器、CP时钟脉冲源等单元电路的综合运用;
2、熟悉智力竞赛抢答器的工作原理;
3、了解简答数字系统设计、调试及故障排除方法。
二、实验原理
下图为四人用的智力竞赛抢答装置线路,用以判断抢答优先权。
智力竞赛抢答器装置原理图
图中F1为四D触发器74LS175,它具有公共置0端和公共CP端,引脚排列间附录;F2为双4输入与非门74LS20;F3是由74LS00组成的多谐振荡器;F4是由74LS74组成的四分频电路;F3、F4组成抢答器中的CP时钟脉冲源。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LED灯均熄灭,当主持人宣布“抢答开始”后,首先做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,通过与非门F2送出信号锁住其余3个抢答者的电路,不再收受其
他信号,直到主持人再次清除信号为止。
三、实验设备与器件
(1)+5V直流电源
(2)逻辑电平开关
(3)逻辑电平显示器
(4)双踪示波器
(5)数字频率计
(6)直流数字电压表
(7)74LS175,74LS20,74LS74,74LS00
四、实验内容
(1)测试各触发器及各逻辑门的逻辑功能。测试方法参照数字电子技术基础实验的有关内容,判断器件的好坏。
(2)按图10-1接线,抢答器五个开关接实验装置上的逻辑开关,发光二极管接 电平显示器。
(3)断开抢答器电路中CP脉冲源电路,单独对多谐振荡器F3及分频器F4进行调试,调整多谐振荡器10kΩ电位器,使其输出脉冲频率约4kHz,观察F3和F4输出波形及测试其频率。
(4)测试抢答器电路功能。接通+5V电源,CP端接实验装置上连续脉冲源,取重复频率约1kHz。
1)抢答开始前,开关K1,K2,K3,K4均置“0”,准备抢答,将开关S置“0”,发光二极管全熄灭,再将S置“1”。抢答开始,K1,K2,K3,K4某一开关置“1”,观察发光二极管的亮、灭情况,然后再将其他三个开关中任一个置“1”,观察发光二极管的亮、灭有否改变。
2)重复1)的内容,改变K1,K2,K3,K4 任一个开关状态,观察抢答器的工作情况。
3)整体测试。试开实验装置上的连续脉冲源,接入F3和F4,再进行实验。
五、设计报告
(1) 若在图10-1 电路中加一个计时功能,要求计时电路显示时间精确到秒,最多限制为2min,一旦超过限时,则取消抢答权,电路如何改进?
(2) 分析智力竞赛抢答装置各部分功能及工作原理。
(3) 总结数字系统的设计、调试方法。
(4) 分析设计中出现的故障及解决办法。