搶答器的設(shè)計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)8路搶答器，完成印刷電路板的設(shè)計(jì)并焊接、組裝、調(diào)試成功。（1）運(yùn)用數(shù)字電路設(shè)計(jì)一個(gè)能夠滿足特定要求的八路搶答器。（2）繪制電路原理圖并進(jìn)行PCB電路板的設(shè)計(jì)。（3）按照所畫(huà)的原理圖，在仿真的基礎(chǔ)上焊接實(shí)物并進(jìn)行調(diào)試。（4）要求元件排列整齊，連接導(dǎo)線長(zhǎng)度適中、簡(jiǎn)潔，焊接點(diǎn)牢靠。（1）通過(guò)八路數(shù)字搶答器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生回顧所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和（2）掌握組合電路、時(shí)序電路、編程器件和任意集成電路的綜合使用及設(shè)計(jì)方法。路的應(yīng)用方法，熟悉掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法。（4）掌握焊接技術(shù)及整機(jī)安裝工藝。編碼器在同一時(shí)刻內(nèi)只允許對(duì)一個(gè)信號(hào)進(jìn)行編碼，否則輸出的代碼會(huì)發(fā)生混亂。優(yōu)先編碼器既在同一時(shí)間內(nèi)，當(dāng)有多個(gè)輸入信號(hào)請(qǐng)求編碼時(shí)，只對(duì)優(yōu)先級(jí)別高的信號(hào)進(jìn)行編碼的邏輯電路，稱(chēng)為優(yōu)先編碼器。常用的集成優(yōu)先編碼器有74LS148（8線－3線）和優(yōu)先編碼器是較常用的編碼器，下面以74LS148為例，介紹它的邏輯功能。此芯片為8線－3線優(yōu)先編碼器。圖5-66（a）是其功能簡(jiǎn)圖，圖5-66（b）是管腳引線圖，表1是其Is1000000000I0X1XXXXXXX0I1X1XXXXXX01IX1XXXXX011I3X1XXXX0111I4X1XXX01111I5X1XX011111EII6X1X0111111I7X101111111Y0Y21100001111Y11100110011Y274LS148s1101010101Ys1100000000功能說(shuō)明：74LS148的輸入端和輸出端低電平有效。圖1（a）是其功能簡(jiǎn)圖，圖中電I~IY~YIII~IY碼輸入信號(hào)時(shí)為0。II~I=0而07YI~IIII=0。07各輸入則其它輸入端即使有輸入信號(hào)，均不起作用，此時(shí)輸出只按7編碼，210＝000。優(yōu)先編碼被廣泛用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)有多個(gè)外設(shè)申請(qǐng)中斷時(shí)，優(yōu)先編碼器總是給優(yōu)先級(jí)譯碼與編碼是相反的過(guò)程，是將二進(jìn)制代碼表示的特定含義翻譯出來(lái)的過(guò)程。能實(shí)現(xiàn)譯碼功能的組合邏輯電路稱(chēng)為譯碼器。集成譯碼器可分為三種，即：二進(jìn)制譯碼器、二－十進(jìn)制譯碼器和顯示譯碼器。二進(jìn)制譯碼器是將輸入的二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)按特定含義翻譯成對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)的電顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅(qū)動(dòng)七段字形的七個(gè)信號(hào)，常見(jiàn)產(chǎn)品型號(hào)有74LS48、74LS47等。字符顯示器：分段式顯示是將字符由分布在同一平面上的若干段發(fā)光筆劃組成。電子計(jì)是七段LED數(shù)碼管的引線圖和顯示數(shù)字情況。74LS47譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是低電平有效，所以配接的數(shù)碼管須采用共陽(yáng)極接法；而74LS48譯碼驅(qū)動(dòng)器輸出是高電平有效，所以，配接的數(shù)碼管須采用共陰極接法。數(shù)碼管常用型號(hào)有BS201、BS202等。圖5-68（a）是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，使用時(shí)，公陰極接地，7個(gè)陽(yáng)極a~g由相應(yīng)的BCD七段譯碼器來(lái)驅(qū)動(dòng)，如上面提到，74LS48是輸出高電平有效的中規(guī)模集成BCD七段顯示譯碼驅(qū)動(dòng)器，它的功能簡(jiǎn)圖和管腳引線圖如圖5-69所示。其真值表見(jiàn)表2。0123456789LTIBR10輸入IBR/c1101111111010000001d1011011010110110001f1000111011001110001g0011111011111110001是使能端，起輔助控制作用。(1)LT是試燈輸入端，當(dāng)LT=0，IB/YBR=1時(shí)，不管其它輸入是什么狀態(tài)，a~g(2)滅燈輸入IB，當(dāng)IB=0，不論其它輸入狀態(tài)如何，a~g均為0，顯示管熄滅。(3)動(dòng)態(tài)滅零輸入IBR，當(dāng)LT=1，IBR=0時(shí)，如果A3A2A1AO=0000時(shí)，a~g均為各段(4)動(dòng)態(tài)滅零輸出YBR，它與滅燈輸入IB共用一個(gè)引出端。當(dāng)IB=0或IBR=0且LT=1，A3A2A1AO=0000時(shí)，輸出才為0。片間YBR與I74LS4874LS48AAAA圖5-6974LS48功能簡(jiǎn)圖和管腳引線（1）保持狀態(tài)。當(dāng)輸入端接入S=R=1的電平時(shí)，如果基本SR觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)Q=1、Q=1，同理會(huì)使Q=0，Q=1。只要輸入信號(hào)S=1，R=0，無(wú)論基本SR觸發(fā)器的輸出現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)使輸出次態(tài)置為0態(tài)。G1QQQSRQSSQRRSRQ也會(huì)使觸發(fā)器的次態(tài)輸出為Q=1、Q=0；只要S=0、R=1，無(wú)論觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)如何，均會(huì)將（4）不定狀態(tài)。當(dāng)S=R=0時(shí)，無(wú)論觸發(fā)器的原狀態(tài)如何，均會(huì)使Q=1，Q=1。當(dāng)脈所以稱(chēng)S=R=0是不定狀態(tài)，在實(shí)際電路中要避免此狀態(tài)出現(xiàn)?；維R觸發(fā)器的邏輯圖、邏輯符號(hào)和波形圖如圖5-70所示。是基本SR觸發(fā)器功能真值表，用它來(lái)描述SR觸發(fā)器的邏輯功能。由表3化S0011R0101X0綜上所述基本SR觸發(fā)器具有置0、置1、保持功能且不允許74LS279就是這種四SR觸發(fā)器。：：（n表示現(xiàn)態(tài)，即原態(tài)。表示次態(tài)，即新?tīng)顟B(tài)。n表示現(xiàn)態(tài)，即原態(tài)。表示次態(tài)，即新?tīng)顟B(tài)。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器品種很多，有十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器和十進(jìn)可逆計(jì)數(shù)器，下面僅以74LS192同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器為例。介紹它的功能特點(diǎn)。74LS192是屬8421BCD碼，它的功能簡(jiǎn)圖如圖5-72所示，它的功能真值表如表4所示。從表5-4可見(jiàn)：①②③是并行置數(shù)端，低電平有效，且在CREQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up7(CP),U)和CPD是兩個(gè)時(shí)鐘脈沖，當(dāng)UU端接入。并且脈沖從D端輸入，且10000LD×0111u××↑11D×↑1↑1D×d3×××D2×d2×××D1××××D0×d0×××0d30d200d0（2）搶答器各部分之間的邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)。（3）搶答號(hào)顯示電路設(shè)計(jì)。（4）延時(shí)顯示電路設(shè)計(jì)。（7）邏輯控制電路設(shè)計(jì)。搶答器各部分之間的邏輯關(guān)系如圖9所示。其中秒脈沖電路為整個(gè)系統(tǒng)提供基本時(shí)鐘，系統(tǒng)在基本時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下完成各部分時(shí)序動(dòng)作。搶答號(hào)顯示電路的功能是在特定的時(shí)間之內(nèi)顯示出第一個(gè)按下的按鍵號(hào)碼，電路中設(shè)計(jì)了自鎖電路。使得當(dāng)?shù)谝粋€(gè)鍵按下后，其他按鍵不延時(shí)顯示電路的功能是當(dāng)主持人開(kāi)關(guān)按下后開(kāi)始顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。邏輯控制電路完成各個(gè)電路間的信號(hào)邏輯變換。蜂鳴電路控制蜂鳴器在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲿r(shí)段發(fā)出聲音提示。路電示顯號(hào)答搶67圖搶答號(hào)顯示電路如圖11所示。本電路由優(yōu)先編碼器U1，RS觸發(fā)器U2，譯碼器U3及數(shù)碼管U4組成。S0—S7是8個(gè)搶答按鍵。搶答時(shí)最先按下的按鍵號(hào)被U1編碼，送到RS觸發(fā)此時(shí)，按鍵號(hào)被鎖存到U2中直到下一次按下主持人控制開(kāi)關(guān)時(shí)，正常顯示搶答號(hào)。蜂鳴器電路如圖13所示。主電路由74121單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器組成，當(dāng)輸入端3、4、5管腳符合表5時(shí)，6腳Q端輸出一個(gè)延時(shí)高電平，由三極管T1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器B1發(fā)出響聲。聲音持邏輯控制電路如圖14所示。電路由一個(gè)三輸入與門(mén)U14A、兩個(gè)非門(mén)U13A，U13B和一1Q高電平時(shí)有效。從圖中可以看出，1Q=1時(shí)：U13A輸出=0，這個(gè)信號(hào)將U14A與U15A兩個(gè)門(mén)封鎖。使U14A輸出恒為0，U15A輸出恒為1。從圖中還可發(fā)現(xiàn)定時(shí)到信號(hào)與1Q有相似之處。當(dāng)定時(shí)到信號(hào)=0時(shí)，也將U14A與U15A兩個(gè)門(mén)封鎖。使U14A輸出恒為0，U15A輸出恒為1。CD是本電路的一個(gè)輸出信號(hào)，CD實(shí)際上是一個(gè)受控的時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)定時(shí)到信號(hào)=1，1Q=0時(shí)，CD是一個(gè)與CP反相位的方波脈沖。當(dāng)上述條件不成立時(shí)，CD恒為1。RBO是本電路的另一個(gè)輸出端，它控制搶答號(hào)的顯示。RBO=1時(shí)，搶答號(hào)可以顯示。RBO=0時(shí)，搶答號(hào)無(wú)論哪位搶答者按下任何一個(gè)搶答開(kāi)關(guān)，148有對(duì)應(yīng)輸出，同時(shí)GS輸出為零，使1Q=1，通過(guò)EI封鎖148芯片，此時(shí)，其它搶答者再按下?lián)尨痖_(kāi)關(guān)均不再起作用。BCP08BCP818通過(guò)實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)行實(shí)物焊接，焊接時(shí)深刻體會(huì)焊接工藝的重要性：各個(gè)芯片的引腳功能不能混淆，必須了解各個(gè)芯片的使用方法，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及使用時(shí)的注意事項(xiàng)，該接電源的一定要接電源，該接地的一定要接地，且不能有懸空。同時(shí)在電路板上要預(yù)先確定電源的正焊接過(guò)程和調(diào)試過(guò)程中芯片不被燒壞，同時(shí)確保整個(gè)電路的正確性。在焊接完后每塊芯片都用萬(wàn)用表檢測(cè)，看是否有短接等，還有焊接時(shí)要盡量使布線規(guī)范清晰明了，這樣才有利于在調(diào)試過(guò)程中檢查電路。2.調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法1）顯示電路不穩(wěn)定問(wèn)題在完成電路的焊接進(jìn)入調(diào)試階段時(shí)若發(fā)現(xiàn)搶答器數(shù)碼管顯示選手編號(hào)不穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在當(dāng)選手按下?lián)尨疰I后數(shù)碼管顯示的不是選手當(dāng)前號(hào)碼?？词欠袷呛附渝e(cuò)誤，后檢查電路各個(gè)芯片管腳是否接錯(cuò)，若均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最后檢查是否出2）控制開(kāi)關(guān)無(wú)法控制電路若當(dāng)按下主持人開(kāi)關(guān)時(shí)電路斷電，當(dāng)松開(kāi)后數(shù)碼管顯示始終為某一選手號(hào)，用萬(wàn)用表逐個(gè)檢查，若發(fā)現(xiàn)是開(kāi)關(guān)觸焊接錯(cuò)誤，通過(guò)改正焊接后電路便能正常工作。3）數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)在進(jìn)入定時(shí)電路調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管不能正常倒計(jì)時(shí)，出現(xiàn)亂碼。首先檢查芯片是否完好，電路界限是否正確，若均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，檢查焊接時(shí)焊線地方是否出現(xiàn)短接。項(xiàng)目?jī)?nèi)容配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板設(shè)計(jì)跳線太多，扣5分導(dǎo)線布置不合理，扣5分元件安排不合理，扣5分設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，扣10~25分印刷電路板設(shè)計(jì)敷銅板沒(méi)有經(jīng)過(guò)表面處理，扣5分沒(méi)有將圖描上或描錯(cuò)，扣5分沒(méi)有擦去防腐蝕層，扣5分沒(méi)有鉆孔、鉆偏、漏鉆或亂鉆，扣5分元件的的安裝焊接