【正文】 需要強(qiáng)調(diào)指出，經(jīng)驗(yàn)對(duì)于故障檢查是大有幫助的，但只要充分預(yù)習(xí)，掌握基本理論和實(shí)驗(yàn)原理，就不難用邏輯思維的方法較好地判斷和排除故障。 (7) 斷開(kāi)反饋線檢查法 對(duì)于含有反饋線的閉合電路，應(yīng)該設(shè)法斷開(kāi)反饋線進(jìn)行檢查，或進(jìn)行狀態(tài)預(yù)置后再進(jìn)行檢查。必要時(shí)可更換器件，以檢查器件功能不正常所引起的故障。 (4)信號(hào)尋跡法 在電路的輸入端加上特定信號(hào)，按照信號(hào)流向逐級(jí)檢查是否有響應(yīng)和是否正確，必要時(shí)可 多次輸入不同信號(hào)。重復(fù)測(cè)試觀察故障現(xiàn)象，然后對(duì)某一故障狀態(tài)，用萬(wàn)用表測(cè)試各輸入 /輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。應(yīng)著重注意：有無(wú)漏線、錯(cuò)線，導(dǎo)線與插孔接觸是第 三 章 觸發(fā)器 否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。 （二）故障檢查 電路不能完成預(yù)定的邏輯功能時(shí)，就 稱電路有故障，產(chǎn)生故障的原因大致可以歸納以下四個(gè)方面： （如布線錯(cuò)誤等） （如電路出現(xiàn)險(xiǎn)象等） （主要指數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱）和集成器件本身出現(xiàn)故障。這是一種良好的習(xí)慣，實(shí)際上這樣做不會(huì)增加布線工作量。 過(guò)長(zhǎng)，避免從集成器件上方跨接，避免過(guò)多的重疊交錯(cuò)，以利于布線、更換元器件以及故障檢查和排除。 ，一般選取直徑為 ～ 的單股導(dǎo)線，最好采用各種色線以區(qū)別不同用途，如電源線用紅色，地線用黑色。布線錯(cuò)誤不僅會(huì)引起電路故障，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞器件，因此，注意布線的合理性和科學(xué)性是十分必要的，正確的布線原則大致有以下幾點(diǎn)： 搶答器的設(shè)計(jì) ，先校準(zhǔn)兩排引腳，使之與實(shí)驗(yàn)底板上的插孔對(duì)應(yīng)，輕輕用力將芯片插上，然后在確定引腳與插孔完全吻合后，再稍用力將其插緊，以免集成電路的引腳 彎曲，折斷或者接觸不良。 搶答器的設(shè)計(jì) 圖 244 四人搶答器原理圖 圖 245 印制板電路 第 三 章 觸發(fā)器 圖 246 四人搶答器制作 3D圖 表 241 四人搶 答器電路元件清單 序號(hào) 品 名 型號(hào) /規(guī)格 數(shù)量 配件圖號(hào) 實(shí)測(cè)情況 1 數(shù)字集成電路 CC4042 1 U1 2 數(shù)字集成電路 CC4532 1 U2 3 數(shù)字集成電路 CC4511 1 U3 4 數(shù)字集成電路 CC4012 1 U4 5 數(shù)字集成電路 CC4011 1 U5 6 數(shù)碼顯示器 BS205 1 U6 7 按 鈕 5 K1~K5 8 碳膜電阻 100KΩ 4 R1~R4 9 碳膜電阻 1 KΩ 5 R5~R9 10 碳膜電阻 510Ω 4 R10~R16 11 發(fā)光二極管 4 SD1~SD4 數(shù)字電路制作與調(diào)試規(guī)范和常見(jiàn)故障檢查方法 （一）布線原則 首先，應(yīng)便于檢查、排除故障和更換器件。 3．在面包板或印制板（圖 245所示）上組裝并調(diào)試四人搶答器電路。 2．電路仿真調(diào)試。 (5) 解鎖電路：選擇 CC4011 與門(mén)構(gòu)成解鎖電路。 (4) 譯碼驅(qū)動(dòng)及顯示單元電路：選擇 CC4511 作為顯示譯碼電路。 4輸入與非門(mén)為 CC4012。 (1) 開(kāi)關(guān)陣列電路：由于本電路均采用 CMOS 集成電路組成， 故上拉電阻Ｒ1~Ｒ 4可?。?MΩ。 搶答器電路的制作與調(diào)試 圖 244 所示為四人搶答器電路，下面我們開(kāi)始進(jìn)行搶答器的制 作與調(diào)試?？蓪⑹鼓芏藦?qiáng)迫置１或置０（根據(jù)具體情況而定），使鎖存順處于等待歉收狀態(tài)即可。常用的７段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器有 CC4511 等。為了將編碼顯示出來(lái)，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流。 說(shuō)明： CLK代表為時(shí)鐘脈沖輸入端 CP POL代表為功能輸入端 M 圖 243 觸發(fā)鎖存電路 (3) 編碼器 CC4532 為 8－ 3線優(yōu)先編碼器，當(dāng)任意輸入為高電平時(shí)，輸出為相應(yīng)的輸入第 三 章 觸發(fā)器 編號(hào)的 8421 碼（ BCD 碼）的反碼。圖中， CC4042 為 4D 鎖存器，一開(kāi)始，當(dāng)所有開(kāi)關(guān)均未按下時(shí)，鎖存器輸出全為高電平，經(jīng) 4輸入與非門(mén)和非門(mén)后的反饋信號(hào)仍為高電平，該信號(hào)作為鎖存器使能端控制信號(hào)，使鎖存器處于等待接收觸發(fā)輸入狀 態(tài)；當(dāng)任一開(kāi)關(guān)按下時(shí)，輸出信號(hào)中必有一路為低電平，則反饋信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，鎖存器剛剛接收到的開(kāi)關(guān)被鎖存，這時(shí)其它開(kāi)關(guān)信息的輸入將被封鎖。當(dāng)任一開(kāi)關(guān)按下時(shí)，相應(yīng)的輸出為高電平，否則為低電平。 二、搶答器的工作原理 (1) 開(kāi)關(guān)陣列電路 搶答器的設(shè)計(jì) 圖 242 所示為四路開(kāi)關(guān)陣列電路，從圖上可以看出其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。 (5) 數(shù)碼顯示器 數(shù)碼管通常用發(fā)光二極管（ LED）數(shù)碼管和液晶（ LCD）數(shù)碼管。 (3) 編碼器 編碼器的作用是將某一開(kāi)關(guān)信息轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的 8421BCD 碼，以提供數(shù)字顯示電路所需要的編碼輸入。開(kāi)關(guān)應(yīng)為常開(kāi)型，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)松開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)彈出斷開(kāi)。下面逐一給予介紹。 一、搶答器的組成 搶答器的一般組成框圖如圖 241所示。即不顯示后動(dòng)作的選手編號(hào)。 2．搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存功能，并將鎖存的數(shù)據(jù)用 LED 數(shù)碼管顯示出搶答成功者的號(hào)碼。 本課題 介紹一款采用 D 觸發(fā)器 數(shù)字集成電路制成的數(shù)字顯示 四 路搶答器 ， 它利用數(shù)字集成電路的鎖存特性 ， 實(shí)現(xiàn)優(yōu)先搶答和數(shù)字顯示功能 ，要求如下： 1．設(shè)計(jì)一個(gè)可供 4 名選手參加比賽的 4 路數(shù)字顯示搶答器。≥1FFamp?！?∧R1DC12FFQamp。當(dāng) S=1 時(shí)， D0=DSR、 D1=Q0、 D2=QD3=Q2，在 CP脈沖作用下，實(shí)現(xiàn)右移操作；當(dāng) S=0時(shí)， D0=Q D1=Q D2=Q D3=DSL，在 CP 脈沖作用下，實(shí)現(xiàn)左移操作。 1DC1∧RQ 1D Q∧RC1Q1D∧1D∧C1 C1RQRCPCRD 01DFF0FF1FF2 3FF20并 行 輸 出3Q Q1 ID串行輸入串行輸出2DD 3 圖 2312D觸發(fā)器組成的 4位左移寄存器 2．雙向移位寄存器 第 三 章 觸發(fā)器 將圖 2310所示的右移寄存器和圖 2312所示的左移寄存器組合起來(lái)，并引入一控制端 S便構(gòu)成既可左移又可右移的雙向移位寄存器，如圖 2313 所示。 (2) 左移寄存器。圖 2311 中第 5 到第 8 個(gè) CP 脈沖及所對(duì)應(yīng)的 Q Q Q Q0波形，就是將 4 位數(shù)碼 1101 串行輸 出的過(guò)程。 QRC11D∧1DC1∧RQ 1DC1∧RQ 1D Q∧RC1Q 0 Q 1 Q 2 Q 3CPCRID串行輸入 串行輸出D 0 D1 D 20FF 1FF 2FF 3FF并 行 輸 出D 3 圖 2310D觸發(fā)器組成的 4位右移寄存器 搶答器的設(shè)計(jì) 2Q1Q0CPQ1 2 3 4 5 6 7 8 93QID 1 1 10 圖 2311圖 2310 電路的時(shí)序圖 表 238右移寄存器的狀態(tài)表 移位脈沖 輸入數(shù)碼 輸 出 CP DI Q0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2 1 1 1 0 0 3 0 0 1 1 0 4 1 1 0 1 1 移位寄存器中的數(shù)碼可由 Q Q Q1和 Q0并行輸出，也可從 Q3串行輸出。在 4 個(gè)移位脈沖作用后，輸入的 4 位串行數(shù)碼 1101 全部存入了寄存器中。 1．單向移位寄存器 (1) 4 位右移寄存器。例如在串行運(yùn)算器中，需要用移位寄存器把 2進(jìn)制數(shù) 1位 1位地依次送入全加器中進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果又需 1 位 1 位 地依次存入移位寄存器中。若數(shù)據(jù)有效一定滯后于控制信號(hào)有效，則只能使用鎖存器；數(shù)據(jù)提前于控制信號(hào)到達(dá)并且要求同步操作，則可用寄存器來(lái)存放數(shù)據(jù)。 表 237 CC4042 功能表 CP M D Q Q 第 三 章 觸發(fā)器 L L D D D ↑ L 鎖 存 H H D D D ↓ H 鎖 存 寄存器與鎖存器的區(qū)別：從寄存數(shù)據(jù)的角度來(lái)看，寄存器和鎖存器的功能是相同的；它們的區(qū)別在于寄存器是同步時(shí)鐘控制，而鎖存器是電位信號(hào)控制。 圖 2310 為 4D鎖 存器 CC4042 的外引線排列圖，表 237為其功能表。為此可把多個(gè) D觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端口 CP 連接起來(lái)，用一個(gè)公共的控制信號(hào)來(lái)控制，而各個(gè)數(shù)據(jù)端口仍然是各處獨(dú)立地接收數(shù)據(jù)。表 236 為 74LS175 的功能表。 D0～D3是并行數(shù)據(jù)輸入端， CP 為時(shí)鐘脈沖端， Q0~Q3是并行數(shù)據(jù)輸出端， 0Q ~ 3Q 是 Q0～Q3的反碼數(shù)據(jù)輸出端。 圖 239(a)為 74LSl75 外引線排列圖，圖 239(b)所示是由 D觸發(fā)器組成的 4 位集成寄存器 74LSl75 的邏輯電路圖。由于觸發(fā)器有記憶功能，因此利用觸發(fā)器可以方便地構(gòu)成寄存器。 數(shù)碼寄存器 數(shù)碼寄存器是存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)碼的時(shí)序電路組件，它具有接收和寄存二進(jìn)制數(shù)碼的邏輯功能。 表 234 T 觸發(fā)器真值表 D 1?nQ 0 Qn 1 nQ 3．邏輯功能 根據(jù)真值表 234 可知， T 觸發(fā)器具有“保持”和“翻轉(zhuǎn)”的邏輯功能。當(dāng) T=0 時(shí) Qn+1=Qn（相當(dāng)于 J=K=0 時(shí)的情況），當(dāng) T=1 時(shí) nn ??1 （相當(dāng)于 J=K=1 時(shí)的情況）。圖 235 (b)為 T 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。 表 233 D觸發(fā)器真值表 D 1?nQ 0 0 1 1 3．邏輯功能 根據(jù)真值表 233 可知， D 觸發(fā)器具有“置 0”和“置 1”的邏輯功能。當(dāng) D=0 時(shí) Qn+1=0（相當(dāng)于 J=0， K=1 時(shí)的情況），當(dāng) D=1 時(shí) Qn+1=1（相當(dāng)于 J=1， K=0 時(shí)的情況）。圖 234 (b)為 D 觸發(fā)器的邏輯符號(hào)。 表 232 JK 觸發(fā)器真值表 J K 1?nQ 0 0 nQ 1 1 nQ 0 1 0 1 0 1 4．邏輯功能 JK 觸發(fā)器具有置 0、置 保持和翻轉(zhuǎn)四個(gè)邏輯功能。說(shuō)明：該觸發(fā)器是 CP 下降沿 (負(fù)脈沖 )觸發(fā)有效 (有小圓 圈 )。 三、主從 JK 觸發(fā)器 1．電路結(jié)構(gòu) 主從 JK觸發(fā)器的電路結(jié)構(gòu)如圖 233 (a)所示。 3．真值表 根據(jù)圖 232 經(jīng)分析可得主從 RS觸發(fā)器的直值表表 232。 二、主從 RS觸發(fā)器 1．電路組成 主從 RS觸發(fā)器由主觸發(fā)器和從觸發(fā)器組成，如圖 232 (a)所示。 觸發(fā)脈沖：能使觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)的外加信號(hào)。 表 231 基本 RS 觸發(fā)器真值表 DR DS Q 0 1 0 1 0 1 1 1 不變 搶答器的設(shè)計(jì) 0 0 不定 DR —— 置 0 端、 DS —— 置 1 端，均由負(fù)脈沖觸發(fā)，符號(hào) RD、 SD上加了非號(hào)，表示低電平有效。 3．邏輯符號(hào) 基本 RS觸發(fā)器的邏輯符號(hào)如圖 231 (b) 。 圖 231 基本 RS 觸發(fā)器 2．工作原理 Q端的狀態(tài)為觸發(fā)器的狀態(tài)。將兩個(gè)集成與非門(mén)的輸出端和輸入端交叉反饋相接，就組成了基本 RS 觸發(fā)器，如 圖 231(a)所示 。 正常工作時(shí)，應(yīng)使復(fù)位端和置位端處于無(wú)效狀態(tài)。 所謂同步方式，是指復(fù)位或置位信號(hào)必須與時(shí)鐘信號(hào)配合才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。若復(fù)位和置位信號(hào)為高電平有效，當(dāng)需要直接復(fù)位或置位時(shí)，只要在相應(yīng)復(fù)位端 RD或置位端 SD加第 三 章 觸發(fā)器 高電平信號(hào)即可。 4．觸發(fā)器 復(fù)位端 和置位端的 功能及使用方法 一般觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器都有復(fù)位端和置位端，分別用 RD和 SD（或 DR 和 DS ）表示。 邊沿觸發(fā)器是指觸發(fā)器只在時(shí)鐘信號(hào)上升沿或下降沿時(shí)刻接收控制信號(hào)并同時(shí)狀態(tài)發(fā)生變化。在時(shí)鐘信號(hào)高電平或低電平期間，觸發(fā)器的狀態(tài)才由觸發(fā)信號(hào)控制。 3．觸發(fā)器的分類(lèi) 觸發(fā)器按功能分有基本 RS觸發(fā)器、 D 觸發(fā)器、 JK觸發(fā)器、 T 觸發(fā)器， 觸發(fā)器按觸發(fā)方式分有基本觸發(fā)器、電平觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器。在一定的外界信號(hào)作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存貯器件，是構(gòu)成各種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。 ....123645151413121