课程实训报告课程名称：《数字设备设计与生产实训》实训题目：智力竞赛抢答器专业：通信技术班级：15级学生姓名：叶之梦陈杰胡晓霞学号：150353415035351503536指导教师：刘旭飞职称：讲师部门：电子信息工程学院起止日期：2016年 12月17 日至 2016 年 12月31 日教务处制重庆工商职业学院课程实训报告编写规范每位学生做完实训后均应提交课程实训报告（不少于2000字）或实训作品。

格式和内容要求如下：1.页面设置：纸型为A4，纵向，左边距为2.5厘米，上、下、右的边距均为2厘米。

2.正文：(1)内容要求：（仅作参考，可自行拟定内容）△实训目的△实训内容△需求分析△概要设计△详细设计△调试分析△用户使用说明△测试结果△实训建议、意见、体会△附录或参考资料(2)格式要求：每章标题以三号黑体居中打印；章下空二行为节，以四号黑体左起打印，节下空一行为小节，以小四号黑体左起打印。

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重庆工商职业学院课程实训成绩评定智力竞赛抢答器一、设计目的1．熟悉中规模集成电路D锁存器、与非门及发光二极管的使用方法；2．熟悉智力竞赛抢答器的工作原理和简单数字系统的设计方法；3．了解简单数字系统的实验、调试方法和简单故障排除方法。

4. 结合专题独立开展电路的设计与制作，动手又动脑，培养学生提高分析和解决实际电路，具体制作中的各种问题。

二、设计要求要求完成设计任务书：1．设计题目《竞赛抢答器》；2．设计要求：a.具有四路抢答； b.具有发光显示； c.具有声音显示（1kHz）；d.具有清零功能；e.采用220V/50Hz交流电流、直流稳压电源5V。

三、设计内容1．电路方框图设计2．电路单元分析与设计3．总体设计4．原材料的采购与测试5．电子产品的制作、调试6．完成实训报告四、设计原理若干人参加智力竞赛，抢答开始时，由主持者清除信号，按下复位开关，所有显示电路熄灭。

当主持人宣布“开始”，首先作出判断的参赛者按下按钮，相应的显示电路灯亮，显示抢答器的组别，并发出声音提示。

此时该电路信号通过锁定电路，不再接收其它电路信号，直到主持人再次清除信号为止。

智力竞赛抢答器工作原理方框图如图一所示。

图一智力竞赛抢答器工作原理方框图五、单元电路的分析与设计1．指令电路图二所示为指令电路。

由A、B、C、D开关、4只1M电阻组成回路指令控制电路，分别送入功能执行选择电路的输入端进行电路选择，当某一开关先于其他开关置“1”，VDD 则加入，则对应的一路显示电路工作，其他指令开关无效。

图二指令电路2．复位电路图三所示为复位电路。

当按下复位按钮，则给功能执行选择电路E端一个高电位“1”的复位信号，使其强制复位，各路显示为零。

图三复位电路3．锁定电路图四所示为锁定电路。

当执行选择电路输出为某一电路时，该对应电路显示发光，同时另一路径74LS20→74LS08→E端进行锁定，其他指令电路的输入功能执行选择电路则不予执行，指导复位信号置“1”到功能执行选择电路E端后。

图四锁定电路4．功能执行选择电路图五所示位功能执行选择电路。

当数据输入端D1、D2、D3、D4接收到某一指令信号，则对其他后到的指令信号进行锁存，输出接收指令信号相对应的显示电路与发光电路。

图五功能执行选择电路5．显示发光电路图六所示位显示发光电路。

发光二极管电路与门74LS08组成，当某一显示发光电路接收到来自功能执行选择电路信号，则该路发光管法光，表示该路抢答成功。

图六显示发光电路6．发声电路图七所示为发声电路。

由喇叭、二极管、3DD15、门74LS08与电阻组成，当任一电路接到来自功能执行选择电路信号，则该电路均发出声响，告知抢答成功。

图七发声电路7．振荡器电路图八所示为振荡器电路。

由反相器74LS04、电路、电容组成环形振荡器，振荡频率由电阻、电容确定，该电路振荡频率约为1kHz。

图八振荡器电路六、总体电路的确定根据设计要求和各单元电路的设计、智力竞赛抢答器的总体电路如图九所示。

根据设计要求和各单元电路的设计、智力竞赛抢答器的总体电路如图九所示。

绘制原理图七、集成元器件参数1．74LS04功能表达式：。

2．74LS08功能表达式：Y=AB 3．74LS20功能表达式：4．CC4042八、电路的安装、调试1．根据智力竞赛抢答器的总体原理图先设计好印刷电路板。

（详细阐述印刷电路板的设计制作过程）根据智力竞赛抢答器的总体原理图，我们把指令电路、复位电路、锁定电路、功能执行选择电路、显示发光电路、发声电路、振荡器电路分别布局，进行2．检查元器件的质量。

（详细阐述元器件的质量检测过程过程）（1）、固定电阻器的检测。

将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。

为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。

由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。

根据电阻误差等级不同。

读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。

如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。

注意：测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。

（2）．检查发光二极管的检测性能好坏的判断用万用表R×10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。

正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10~20kΩ，反向电阻值为250kΩ~∞（无穷大）。

较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。

若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V（高于万用表R×1k档内电池的电压值1.5V）的缘故。

用万用表的R×10k档对一只220μF/25V电解电容器充电（黑表笔接电容器正极，红表笔接电容器负极），再将充电后的电容器正极接发光二极管正极、电容器负极接发光二极管负极，若发光二极管有很亮的闪光，则说明该发光二极管完好。

<BR>也可用3V直流电源，在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极（见图4-74），正常的发光二极管应发光。

或将1节1.5V电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。

（3）.74LSXX系列的性能检测方案一：测试真值表。

74系列芯片每一个都有一个对应的真值表，给输入端脉冲，测试输出端真值表与理论的是否一样。

一样则是好的，不一样则是坏的芯片，或者芯片不符合型号。

这就要求先做一个对照表，存放所有要测试芯片的真值表。

再弄一个40脚的零插拔力插座，电路硬件上保证可以将任一个脚接电源或是接地，并可以检测任一脚上是高电平还是低电平。

程序设计时按真值表加输入信号，测量输出就行了。

但是存放真值表并且选择真值表这一块不好做，电路太复杂。

需要用到单片机才简化。

方案二：与标准元器件进行比较。

选择一些好的元器件，用来当做标准件。

同时给标准件和待测件相同的脉冲，用74ls85比较器来对输出的信号进行比较，一样则待测件为好的元器件。

（4）.三极管的检测指针式万用表检测普通三极管指针式万用表判断普通三极管的三个电极、极性及好坏时，选择R×100挡或R×1k挡位常分两步进行测量判断。

（1）三颠倒，找基极；PN结，定管型三极管的内部等效图如图1所示，测量时要时刻想着此图，从而达到熟能生巧。

图1 三极管的内部等效图①三颠倒，找基极。

任取一个电极，把它定为基极（如这个电极为2），任意一支表笔接这个电极，另一支表笔去测量剩下的两只电极（如电极1、3），记下两次数据；然后，对调表笔，再按上述方法测量一次，记下两次数据。

在这三次颠倒测量中（不一定必须测三次），测量结果为两次阻值都很小（正向电阻），两次阻值都很大（反向电阻），那么假定的基极正确。

②PN结，定管型。

找出三极管的基极后，就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型。

在上述测量过程中，黑表笔接基极，测量结果是阻值都很小，则该管为NPN型；反之，红表笔接基极，测量结果是阻值都很小，则该管为PNP型。

找基极、定管型的测量示意图如图2示。

图2 找基极、定管型的测量示意图（2）判断基极、集电极——顺箭头，偏转大；测不出，动嘴巴基极找到之后，判断出PNP型或NPN型，再找发射极和集电极。

①顺箭头，偏转大。

这时可以用测量穿透电流ICEO的方法确定集电极和发射极。

对于NPN型三极管，用黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻RCE和REC，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→C极→B极→E极→红表笔。

电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致（“顺箭头”），所以此时黑表笔所接的一定是集电极，红表笔所接的一定是发射极。

对于PNP型三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→E极→B极→C极→红表笔。

其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极，红表笔所接的一定是集电极。

②测不出，动嘴巴。

若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小而难以区分时，就要“动嘴巴”了。

具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手指分别捏住两表笔与引脚的结合部，用嘴巴含住（或用舌头抵住）基极B，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极与发射极。

其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。

判断基极、集电极的测量示意图如图3所示。

图3 判断基极、集电极的测量示意图正常三极管极间正、反向电阻值如表1所示。

表1 正常三极管极间正、反向电阻值2 数宇式万用表检测三极管利用数字式万用表不仅可以判别三极管引脚极性、测量管子的共发射极电流放大系数hFE，还可以鉴别硅管与锗管。

由于数字式万用表电阻挡的测试电流很小，所以不适用于检测三极管，应使用二极管挡或hFE挡进行测试。

将数字式万用表置于二极管挡位，红表笔固定任接某个引脚，黑表笔依次接触另外两个引脚，如果两次显示值均小于1 V或都显示溢出符号“0L”或“1”，则红表笔所接的引脚就是基极B。