【正文】 隊的得分情況。二、可選用器件（1）74LS161三片 74LS192 三片 74LS48三片 BS201A三片（2）電容 電阻 單刀雙擲開關(guān) 三、設(shè)計方案提示顯示顯示顯示譯碼譯碼譯碼記百位上記十位上記個位上個數(shù)控制投進個數(shù)觸發(fā)四、參考電路課題十三 拔河游戲機電路設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)，開機后只有中間一個點亮，以此作為拔河的中心線，游戲雙方各持一個按鍵，迅速地、不斷地按動產(chǎn)生脈沖，誰按得快，亮點向誰方向移動，不斷地按，亮點不斷地移動。移到任一方終端指示燈點亮，這一方就得勝，此時雙方按鍵均無作用，輸出保持，只有經(jīng)復(fù)位后才使亮點恢復(fù)到中心線。二、可選用器件+5V直流電源 5個單刀雙擲開關(guān) 4個DCD_HEX 譯碼顯示器 2件74LS138 3線—8線譯碼器 2片 CC4518BD 雙同步十進制計數(shù)器 2片74LS192D 同步二進制可逆計數(shù)器 1片CC4011BD 與非門 11片CC4081BD 與門 2片CC4009BD 非門 9片 CC4030BD 或門 1片電阻 1KΩ三、設(shè)計方案提示可逆計數(shù)器74LS192原始狀態(tài)輸出4位二進制數(shù)0000，經(jīng)譯碼器輸出使中間的一只指示燈點亮。當(dāng)按動A、B兩個按鍵時，分別產(chǎn)生兩個脈沖信號，經(jīng)整形后分別加到可逆計數(shù)器上，可逆計數(shù)器輸出的代碼經(jīng)譯碼器譯碼和反相器74LS04后后驅(qū)動電平指示燈點亮并產(chǎn)生位移，當(dāng)亮點移到任何一方終端后，由于控制電路的作用，使這一狀態(tài)被鎖定，而對輸入脈沖不起作用。如按動開關(guān)3，亮點又回到中點位置，再次按動開關(guān)3，比賽又可重新開始。為指出誰勝誰負(fù)，需用一個控制電路，當(dāng)亮點移動到任何一方的終端時，則判該方為勝，此時雙方按鍵均無效，此電路可用或門實現(xiàn)，將雙方終端接至或門的2個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，或門輸出為“1”，此時的輸出再與編碼電路的輸出經(jīng)一或門，分別送到74LS192計數(shù)器的CPD和CPU。四、參考電路簡要說明(1) 編碼電路：由雙時鐘二進制同步可逆計數(shù)器74LS192構(gòu)成，它有2個輸入端，4個輸出端，能進行加／減計數(shù)。74LS192的特點是有兩個時鐘脈沖（計數(shù)脈沖）輸入端CPU和CPD。在RD=0、LD＝1的條件下，作加計數(shù)時,令CPD＝1,計數(shù)脈沖從CPU輸入；作減計數(shù)時，令CPU＝1，計數(shù)脈沖從CPD輸入。此外，74LS192還具有異步清零和異步預(yù)置數(shù)的功能。當(dāng)清零信號RD＝1時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何,計數(shù)器的輸出將被直接置零；當(dāng)RD＝0,LD＝0時，不管時鐘脈沖的狀態(tài)如何，將立即把預(yù)置數(shù)數(shù)據(jù)輸入端A、B、C、D的狀態(tài)置入計數(shù)器的QA、QB、QC、QD端，稱為異步預(yù)置數(shù)。圖為編碼電路圖，不斷的按動按鍵A、B，給電路加脈沖(2).整形電路：由與門CC4081和與非門CC4011構(gòu)成。如圖所示。起初，由兩片CC4081構(gòu)成一RS觸發(fā)器，它有兩個輸入端R、S和兩個輸出端Q、Q。當(dāng)R=S=0時，則Q=0,Q=1,觸發(fā)器置1。當(dāng)R=0、S=1時，則Q=1,Q=0,觸發(fā)器置0，當(dāng)觸發(fā)器的兩個輸入端加入不同邏輯電平時，它的兩個輸出端Q和Q有兩種互補的穩(wěn)定狀態(tài)。S=0,R=1使觸發(fā)器置1，或稱置位。因置位的決定條件是S=0,故稱S 端為置1端。R=0,S=1時，使觸發(fā)器置0，或稱復(fù)位。同理，稱R端為置0端或復(fù)位端。經(jīng)RS觸發(fā)器后再經(jīng)與門和與非門，以達到整形的目的。（3）.譯碼電路：由兩片3線－8線譯碼器74LS138構(gòu)成4線－16線譯碼器。從譯碼器的輸出Y0～Y15中選9個輸出經(jīng)非門74LS32接燈泡，這樣，當(dāng)譯碼器輸出為低電平時，燈泡的輸入為高電平故電燈泡點亮。比賽準(zhǔn)備，譯碼器輸入為0000，Y0輸出為1，中心處指示燈首先點亮，當(dāng)編碼器進行加法計數(shù)時，亮點向右移，進行減法計數(shù)時，亮點向左移（4）.控制電路：由或門CC4030和與非門CC4011構(gòu)成，其作用是指示出誰勝誰負(fù)。當(dāng)亮點移到任何一方的終端時，判該方為勝，此時雙方的按鍵均宣告無效。將雙方終端指示燈的正接至異或門的2個輸入端，當(dāng)獲勝一方為“1”，而另一方則為“0”，異或門輸 出為“1”，經(jīng)與非門產(chǎn)生低電平“0”，再送到74LS192D計數(shù)器的置數(shù)端,于是計數(shù)器停止計數(shù)，處于預(yù)置狀態(tài)，由于計數(shù)器數(shù)據(jù)端D0、DDD3和輸出Q0、QQQ3對應(yīng)相連，輸入也就是輸出，從而使計數(shù)器對脈沖不起作用。（5）.勝負(fù)顯示：由計數(shù)器CC4518和譯碼顯示器構(gòu)成。將雙方終端指示燈正極經(jīng)與非門輸出后分別接到2個CC4518計數(shù)器的EN端，CC4518的兩組4位BCD碼分別接到實驗箱中的兩組譯碼顯示器的1插孔上。當(dāng)一方取勝時，該方終端指示燈發(fā)亮，產(chǎn)生一個上升沿，使相應(yīng)的計數(shù)器進行加一計數(shù)，于是就得到了雙方取勝次數(shù)的顯示，若1位數(shù)不夠，則進行2位數(shù)的級連。 課題十四 醫(yī)院住院病人呼喚器電路設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)（07）按下呼救信號按鈕，呼救燈亮，同時顯示病人編號，蜂鳴器發(fā)出5秒呼救聲，等待醫(yī)護人員來護理。，有多個病人同時呼救時，系統(tǒng)優(yōu)先顯示最高級別的呼救編號，級由0~7逐級遞減，0級為最高級。，按下清零鍵，系統(tǒng)按優(yōu)先等級先后顯示其他病人編號。二、設(shè)計方案提示用鎖存器鎖存，再用一個8線3線優(yōu)先編碼器74LS148D對病房號編碼，再用譯碼器74LS48D譯出最高級的病房號。當(dāng)有病房號呼叫時，通過譯碼器和邏輯門觸發(fā)（由555構(gòu)成的單穩(wěn)觸發(fā)器）從而控制蜂鳴器發(fā)出5秒鐘的呼叫聲。呼叫信號控制晶閘管從而控制病房報警燈的關(guān)亮。若有多個病房同時呼叫，待醫(yī)護人員處置好最高級的病房后，由人工將系統(tǒng)復(fù)位（手動）。系統(tǒng)工作流程圖如圖1所示。呼叫信號譯碼器數(shù)碼管顯示手動復(fù)位蜂鳴器邏輯門電路圖1 工作流程圖根據(jù)設(shè)計要求可設(shè)計出如下合理的邏輯門電路。病房呼叫系統(tǒng)的邏輯門電路如圖2所示。它由模擬開關(guān)、優(yōu)先編碼器、鎖存器、數(shù)碼管、邏輯門、信號燈、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器組成。模擬病房號通過優(yōu)先編碼器顯示優(yōu)先級最高的病床號。并且通過鎖存器儲存起來，按清零鍵清除已處理的信號。呼叫顯示模塊5秒呼叫模塊復(fù)位按扭鎖存優(yōu)先顯示模塊病房圖2 病房呼叫系統(tǒng)的邏輯方框圖課題十五 數(shù)字頻率計的設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個數(shù)字頻率計，要求可以測量方波、正弦波、三角波的頻率并以四位十進制數(shù)字顯示二、可選用器件型號名稱及功能數(shù)量NE555定時器1片741518選1數(shù)據(jù)選擇器2片74153雙4選1數(shù)據(jù)選擇器2片7404六反向器1片4518十進制同步加/減計數(shù)器2片74132四2輸入與非門（有施密特觸發(fā)器）1片74160十進制同步計數(shù)器3片C392數(shù)碼管3片4017十進制計數(shù)器/脈沖分配器1片45114線－七段所存譯碼器/驅(qū)動器3片TL0841片10K電位器1片電阻電容撥盤開關(guān)1個三、設(shè)計方案提示在測試電路中設(shè)置一個閘門產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生脈沖寬度為1s的閘門信號。改閘門信號控制閘門電路的導(dǎo)通與開斷。讓被測信號送入閘門電路，當(dāng)1s閘門脈沖到來時閘門導(dǎo)通，被測信號通過閘門并到達后面的計數(shù)電路（計數(shù)電路用以計算被測輸入信號的周期數(shù)），當(dāng)1s閘門結(jié)束時，閘門再次關(guān)閉，此時計數(shù)器記錄的周期個數(shù)為1s內(nèi)被測信號的周期個數(shù)，即為被測信號的頻率。測量頻率的誤差與閘門信號的精度直接相關(guān)，因此，為保證在1s內(nèi)被測信號的周期量誤差在10 ?179。量級，則要求閘門信號的精度為10 ??量級。例如，當(dāng)被測信號為1kHz時，在1s的閘門脈沖期間計數(shù)器將計數(shù)1000次，由于閘門脈沖精度為10 ??，固由此造成的計數(shù)誤差不會超過1，符合5*10 ?179。的誤差要求。進一步分析可知，當(dāng)被測信號頻率增高時，在閘門脈沖精度不變的情況下，計數(shù)器誤差的絕對值會增大，但是相對誤差仍在5*10 ?179。范圍內(nèi)。但是這一算法在被測信號頻率很低時便呈現(xiàn)出嚴(yán)重的缺點，例如，這時閘門脈沖仍未1s顯然是不行的，故應(yīng)加寬閘門脈沖寬度。假設(shè)閘門脈沖寬度加至10s，則閘門導(dǎo)通期間可以計數(shù)5次，由于數(shù)值5是10s的計數(shù)結(jié)果，故在顯示之間必須將計數(shù)值除以10.整體方框圖及原理輸入電路：由于輸入的信號可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號的強弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當(dāng)輸入信號電壓幅度較大時，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。當(dāng)輸入信號電壓幅度較小時，前級輸入衰減為零時若不能驅(qū)動后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時被測信號得以放大。頻率測量：。被測信號經(jīng)整形后變?yōu)槊}沖信號（矩形波或者方波），送入閘門電路，等待時基信號的到來。時基信號有555定時器構(gòu)成一個較穩(wěn)定的多諧振蕩器，經(jīng)整形分頻后，產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的時基信號，作為閘門開通的基準(zhǔn)時間。被測信號通過閘門，作為計數(shù)器的時鐘信號，計數(shù)器即開始記錄時鐘的個數(shù)，這樣就達到了測量頻率的目的。周期測量：，即將被測信號經(jīng)整形、二分頻電路后轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?。方波信號中的脈沖寬度恰好為被測信號的1個周期。將方波的脈寬作為閘門導(dǎo)通的時間，在閘門導(dǎo)通的時間里，計數(shù)器記錄標(biāo)準(zhǔn)時基信號通過閘門的重復(fù)周期個數(shù)。計數(shù)器累計的結(jié)果可以換算出被測信號的周期。用時間Tx來表示：Tx=NTs式中：Tx為被測信號的周期；N為計數(shù)器脈沖計數(shù)值；Ts為時基信號周期。時基電路：時基信號由555定時器、RC組容件構(gòu)成多諧振蕩器，其兩個暫態(tài)時間分別為T1=（Ra+Rb）C T2=重復(fù)周期為 T=T1+T2 。由于被測信號范圍為1Hz~1MHz，如果只采用一種閘門脈沖信號，則只能是10s脈沖寬度的閘門信號，若被測信號為較高頻率，計數(shù)電路的位數(shù)要很多，而且測量時間過長會給用戶帶來不便，所以可將頻率范圍設(shè)為幾檔： 1Hz~999Hz檔采用1s閘門脈寬；~；~。多諧振蕩器經(jīng)二級10分頻電路后，可提取因檔位變化所需的閘門時間1ms、。閘門時間要求非常準(zhǔn)確，它直接影響到測量精度，在要求高精度、高穩(wěn)定度的場合，通常用晶體振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)時基信號。在實驗中我們采用的就是前一種方案。在電路中引進電位器來調(diào)節(jié)振蕩器產(chǎn)生的頻率。使得能夠產(chǎn)生1kHz的信號。這對后面的測量精度起到?jīng)Q定性的作用。計數(shù)顯示電路：在閘門電路導(dǎo)通的情況下，開始計數(shù)被測信號中有多少個上升沿。在計數(shù)的時候數(shù)碼管不顯示數(shù)字。當(dāng)計數(shù)完成后，此時要使數(shù)碼管顯示計數(shù)完成后的數(shù)字?？刂齐娐罚嚎刂齐娐防锩嬉a(chǎn)生計數(shù)清零信號和鎖存控制信號?？刂齐娐饭ぷ鞑ㄐ蔚氖疽鈭D如圖25.四、參考電路簡要說明1 時基電路設(shè)計圖31 時基電路與分頻電路它由兩部分組成: 如圖31所示，第一部分為555定時器組成的振蕩器(即脈沖產(chǎn)生電路),:f=((R1+2*R2)*C),因此,我們可以計算出各個參數(shù)通過計算確定了R1取430歐姆,R3取500歐姆,。在R1和R3之間接了一個10K的電位器便于在后面調(diào)節(jié)使得555能夠產(chǎn)生非常接近1KHz的頻率。第二部分為分頻電路,主要由4518組成（4518的管腳圖，功能表及波形圖詳見附錄），因為振蕩器產(chǎn)生的是1000Hz的脈沖,、。4518為雙BCD加計數(shù)器，由兩個相同的同步4級計數(shù)器構(gòu)成，計數(shù)器級為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)，在單個運算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位，CR線為高電平時清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q179。連接至下一計數(shù)器的EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)，同時后者的CP輸入保持低電平。 如圖32所示，555產(chǎn)生的1kHz的信號經(jīng)過三次分頻后得到3個頻率分別為100Hz、10Hz和1Hz的方波。圖32 1kHz的方波分頻后波形圖2閘門電路設(shè)計 如圖33所示，通過74151數(shù)據(jù)選擇器來選擇所要的10分頻、100分頻和1000分頻。74151的CBA接撥盤開關(guān)來對選頻進行控制。當(dāng)CBA輸入001時74151輸出的方波的頻率是1Hz；當(dāng)CBA輸入010時74151輸出的方波的頻率是10Hz；當(dāng)CBA輸入011時74151輸出的方波的頻率是100Hz；這里我們以輸出100Hz的信號為例。分析其通過4017后出現(xiàn)的波形圖（4017的管腳圖、功能表和波形圖詳見附錄）。4017是5位計數(shù)器，具有10個譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端，時鐘輸入端的施密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制，INH為低電平時，計數(shù)器清零。100Hz的方波作為4017的CP端，如圖33，信號通過4017后，從Q1輸出的信號高電平的脈寬剛好為100Hz信號的一個周期，相當(dāng)于將原信號二分頻。也就是Q1的輸出信號高電平持續(xù)的時間為10ms，那么這個信號可以用來導(dǎo)通閘門和關(guān)閉閘門。圖34 3 小數(shù)點顯示電路設(shè)計在測量頻率的時候，由于分3個檔位，那么在不同的檔的時候，小數(shù)點也要跟著顯示。比如CBA接011測量頻率的時候，