【正文】 亮LED指示燈；（3）用按鈕開關(guān)的第一個動作信號觸發(fā)一個作5秒定時的定時器，若5秒內(nèi)無開鎖信號產(chǎn)生，讓揚(yáng)聲器發(fā)出特殊音響，以示警告，并輸出一個信號推動LED不斷閃爍。如此等等。實現(xiàn)這種功能的電路構(gòu)思有多種，例如，用兩片8位鎖存器，一片存入密碼，另一片輸入開鎖的代碼，通過比較的方式，若兩者相等，則形成開鎖信號。3．電子鎖也能做門鈴使用，但響聲應(yīng)與報警聲相區(qū)別。熟悉常用數(shù)字邏輯電路的工作原理及使用方法。掌握電子密碼鎖電路的組成、工作原理和設(shè)計方法。其 它 發(fā)光二極管—2只，共陰極顯示器—3只。電 容 —1只，10 uF—2只，100 uF—1只。五、主要儀器與設(shè)備（參考）數(shù)字電路實驗箱 或 EDA 軟件QuartusⅡ集成電路 74LS148—1片，74LS279—1片，74LS48—3片，74LS192—2片，NE555—2片，74LS00—1片，74LS121—1片。集成單穩(wěn)觸發(fā)器74LS121用于控制報警電路及發(fā)聲的時間。當(dāng)定時時間到時，則“定時到信號”為0，=1，74LS148處于禁止工作狀態(tài)，禁止選手進(jìn)行搶答。同時，在定時時間未到時，則“定時到信號”為 1，門G2的輸出=0，使 74LS148處于正常工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)功能①的要求。圖中，門G1 的作用是控制時鐘信號CP的放行與禁止，門G2的作用是控制74LS148的輸人使能端。 ②當(dāng)參賽選手按動搶答鍵時，揚(yáng)聲器發(fā)聲，搶答電路和定時電路停止工作。圖5 報警電路（4）時序控制電路其中555構(gòu)成多諧振蕩器，振蕩頻率fo＝1．43／［（RI＋2R2）C］，其輸出信號經(jīng)三極管推動揚(yáng)聲器。可預(yù)置時間的電路選用十進(jìn)制同步加減計數(shù)器74LS192進(jìn)行設(shè)計。本輸入端用于消隱無效的0。 圖3 74LS148的功能真值表74LS48功能說明： 動態(tài)滅零輸入端：低電平有效。如有再次搶答需由主持人將Ｓ開關(guān)重新置于“清除”端，然后再進(jìn)行下一輪搶答。此外，1Ｑ＝１，使74LS148的 ＝１，處于禁止?fàn)顟B(tài)，封鎖其他按鍵的輸入。工作過程：開關(guān)S置于清零端時，RS觸發(fā)器的 端均為０，４個觸發(fā)器輸出置０，使74LS148的 ＝０，使之處于工作狀態(tài)。 2． 單元電路參考方案(1)搶答開關(guān)電路 電路如圖２所示。選手在定時時間內(nèi)搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示、揚(yáng)聲器提示等功能。四、參考方案1．總體方案原理框圖：清零命令主持人搶答開關(guān)組別鎖定第一信號鑒別組別顯示(數(shù)碼管)組別顯示(LED)窄脈沖形成穩(wěn)壓電源圖1 數(shù)字式智力競賽搶答器原理框圖定時器犯規(guī)電路音頻信號發(fā)生器預(yù)置記分電路加分(主持人)減分(主持人) 其工作原理為：接通電源后，主持人將開關(guān)撥到清零狀態(tài)，搶答器處于禁止?fàn)顟B(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設(shè)定時間；主持人將開關(guān)置撥至開始狀態(tài)，宣布開始，搶答器工作。還可以用鑒別出的第一搶答信號控制一個具有兩種工作頻率的交替變化的音頻振蕩器工作，使其推動揚(yáng)聲器發(fā)出兩個笛音音響，表示該題搶答有效。同時還必須注意，第一搶答信號應(yīng)該在主持人發(fā)出搶答命令之后才有效，否則應(yīng)視為提前搶答而犯規(guī)。實現(xiàn)這一功能可用觸發(fā)器和鎖存器等。對提前搶答和超時搶答的組別鳴喇叭示警，并由組別電路顯示出犯規(guī)組別。30秒時仍無人搶答，則報警電路工作表示搶答時間耗盡并禁止搶答。每組在開始時預(yù)置成100分，搶答后由主持人記分，答對一次加10分，否則減10分。此時，電路應(yīng)具備自鎖功能，使別組的搶答開關(guān)不起作用。2．電路具有第一搶答信號的鑒別和鎖存功能。該設(shè)計就是針對上述各種要求設(shè)計出的供6名選手參賽使用的數(shù)字式競賽搶答器。二、設(shè)計內(nèi)容及要求在許多比賽活動中，為了準(zhǔn)確、公正、直觀地判斷出第一搶答者，通常設(shè)置一臺搶答器，通過數(shù)顯、燈光及音響等多種手段指示出第一搶答者。五、 參考元器件(1) 555定時器 （2）寄存器 74LS273 （3）計數(shù)器74LS160 （4）顯示譯碼器74LS48 (5 ) LED數(shù)碼管 （6）JK觸發(fā)器74LS73 (7) 量程選擇開關(guān)題目十 數(shù)字式競賽搶答器一、設(shè)計目的 5) 鎖存器和顯示計數(shù)器的結(jié)果進(jìn)入鎖存器鎖存，4個七段數(shù)碼管顯示測試信號的頻率。十進(jìn)制計數(shù)器仍采用74LS160實現(xiàn)。4) 計數(shù)器計數(shù)器在T觸發(fā)器輸出信號的控制下，對經(jīng)過整形的待測信號進(jìn)行脈沖計數(shù)，所得結(jié)果乘以量程即為待測信號頻率。3) 延遲反相器延時反相器的功能是為了得到一個對計數(shù)器清零的信號。取單穩(wěn)電路輸出脈沖寬度TW=。為了保證系統(tǒng)正常工作，單穩(wěn)電路產(chǎn)生的脈沖寬度不能大于該量程分頻帶器輸出信號的周期。T觸發(fā)器采用JK觸發(fā)器7473為實現(xiàn)。4） T觸發(fā)器T觸發(fā)器電路是用來將分頻帶器的輸出窄脈沖整形為方波，因為計數(shù)器需要用方波來控制其計數(shù)/保持狀態(tài)的切換。對應(yīng)于以1Kz，100Hz，10Hz，1Hz的信號作為時間基準(zhǔn)信號時，相應(yīng)的量程為1000，100，10，1。3)分頻器電路采用計數(shù)器構(gòu)成分頻電路，對1Kz的時鐘脈沖進(jìn)行分頻，取得不同量程所需要的時間基準(zhǔn)信號，實現(xiàn)量程控制。當(dāng)要求頻率測量精度較高時，應(yīng)使用晶體振蕩器通過分頻獲得。電路形式采用由555定時器所構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，輸入信號整形電路輸出方波，二者頻率相同。然后對計數(shù)器清零，準(zhǔn)備下一次計數(shù)。時鐘電路產(chǎn)生時間基準(zhǔn)信號，分頻后控制計數(shù)和保持2種狀態(tài)。若在一定時間間隔T內(nèi)測得周期信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率為f=N/T 據(jù)此，設(shè)計方案框圖如圖1所示。5)畫出完整的設(shè)計電路圖。2)頻率測量準(zhǔn)確度.3)被測信號可以是下弦波、三角波和方波。五、參考元件（1）共陰極LED數(shù)碼管 （2）顯示譯碼器74LS48（3）4MHz石英晶體振蕩器 (4) 計數(shù)器 74LS90(5) 門電路 74LS04,74LS10,74LS00 (6 ) D觸發(fā)器74LS74題目九 數(shù)字頻率計設(shè)計一、 目的1) 掌握數(shù)字頻率計的設(shè)計方法；2) 掌握常用數(shù)字集成電路的功能和使用。圖3 校時電路計時信號校時信號（2Hz）校時計時計時信號或校時信號（5） 顯示器用7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器顯示時間。當(dāng)開關(guān)撥到計時側(cè)時，校時電路輸出計時信號；當(dāng)開關(guān)撥到計時側(cè)時，校時電路輸出校時信號。（2） 分頻器一個14位2進(jìn)制計數(shù)器和1個1位2進(jìn)制計數(shù)器；（3） 60進(jìn)制計數(shù)器和24進(jìn)制計數(shù)器用2個10進(jìn)制計數(shù)器形成100進(jìn)制計數(shù)器，再做適當(dāng)?shù)姆答伩蓸?gòu)成60進(jìn)制或24進(jìn)制計數(shù)器。秒計數(shù)值、分計數(shù)值和時計數(shù)值譯碼顯示時間。石英晶體振蕩器和分頻器產(chǎn)生穩(wěn)定的校時信號（2Hz）和“秒”計時信號(1Hz)。（2）設(shè)計要求① 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；② 元器件及參數(shù)選擇；③ 電路仿真與調(diào)試；（3）編寫設(shè)計報告 寫出設(shè)計與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會。二、數(shù)字鐘的功能及要求 （1）功能 設(shè)計一個具有計時、顯示“時、分、秒”和校時功能的數(shù)字電子鐘。電路非常復(fù)雜?？刹捎们笆鲈碓O(shè)計并行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器?；鶞?zhǔn)電壓電路精密電阻分壓電路比較器優(yōu)先編碼器鎖存器圖1 高速并行A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖Ui數(shù)字量VR取樣保持電路ui n位二進(jìn)制輸出的并行A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理是：基準(zhǔn)電壓電路產(chǎn)生穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓VR ；精密電阻分壓電路生成，2n1個比較電壓：分別作為2n1個比較器的參考電壓，與輸入模擬電壓Ui比較產(chǎn)生2n1個輸出，其高電平（５Ｖ）為邏輯１，低電平（０Ｖ）為邏輯０；經(jīng)優(yōu)先編碼器編碼為n位二進(jìn)制數(shù)輸出。3) 畫出完整的設(shè)計電路圖。題目六 高速并行A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一、 目的1) 掌握高速并行A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的原理和設(shè)計方法2) 掌握常用數(shù)字集成電路的功能和使用。5．?dāng)?shù)點(diǎn)課程實驗是大學(xué)中為我們提供的唯一一次動手實踐的機(jī)會，增強(qiáng)動手實踐的能力。3．了解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的基本思想和方法，學(xué)會科學(xué)分析和解決問題。一. 設(shè)計的作用、目的1．進(jìn)一步掌握數(shù)字電路課程所學(xué)的理論知識。溫度控制電路（1）、要求輸入電壓為5V ，紅綠發(fā)光二極管為負(fù)載。（2）．每路以發(fā)光二極管為負(fù)載。題目四：信號發(fā)生器的設(shè)計設(shè)計一個能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號源電路，電路形式自行選擇。 2。 其原理示意圖如下： (二)、要求： 1．在放大通道在正弦信號輸入電壓幅度為(5700)mV，等效負(fù)值載電阻R1。音量可調(diào)，雜音小，有電源退耦，無自激。（1）、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法；（2）、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案；（3）、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測試方法。)8mV。2．輸出電流Io＝0—500mA。設(shè)計任務(wù)和要求；1．輸出電壓(1)Uo＝+5V，(2)Uo＝0—15V，連續(xù)可調(diào)。課程設(shè)計選題（注明：題目主要來源是教材《電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗電子電路實驗、設(shè)計及現(xiàn)代EDA技術(shù)》第三版，同學(xué)們也可以自己選題，但要征求老師意見）題目一：直流穩(wěn)壓電源設(shè)計設(shè)計目的直流穩(wěn)壓電源，一般是將～220V、50Hz的交流電網(wǎng)電壓，經(jīng)電源變壓器降壓，再經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后，獲得平穩(wěn)的直流電壓輸出。否則，在實驗中往往因此使電路出現(xiàn)故障。畫圖中一定要掌握所選集成電路的功能、各引腳排列情況以及各引出瑞連接方法。要求： Ra～Rg ≥ 其中UOH為譯碼輸出的高電平，U DF為發(fā)光二極管正向壓降，I DF為二極管正向電流。R4是限流保護(hù)電阻，在放大器輸出最大電壓時不致?lián)p壞施密特內(nèi)部保護(hù)二極管，一般選取幾為200Ω。 2．放大電路的R2，R3和R4的選取放大電路的 R2和 R3決定電路的放大倍數(shù)，即 Af＝ 為了保證 U i＜100mV時，能使輸出電壓驅(qū)動后級施密特電路正常工作，由于CC4093觸發(fā)電平，要求輸出電壓Uo＞ 。反饋電壓是由輸出電容C T和輸入電容C 1決定，以構(gòu)成電容式三點(diǎn)式振蕩電路。 五、電路元器件參數(shù)的計算由于整體電路多采用集成電路連接而成，所以需要設(shè)計計算的器件參數(shù)不多，其中只有以下元件要求進(jìn)行估算和選?。? 1．振蕩器R1，C1和C T的選取由CC4060中的反相器與R1，C1和C T、構(gòu)成的晶體振蕩器，R1為反饋電阻，以保證反相器工作在線性放大區(qū)，該阻值不宜太小，一般選在幾兆歐到幾十兆歐。因為指標(biāo)要求顯示1－9999Hz信號所以需用計數(shù)器、譯碼器和LED數(shù)碼管各四個。譯碼器選用CC4511可以直接驅(qū)動發(fā)光H極管數(shù)碼顯示器（即LED數(shù)碼管人由于4511輸出a＿g的信號為高電平有效，所以選用共陰極 LED數(shù)碼管，選取 MR213即可。可選用2輸入與非門CC4011。整形電路選用施密特觸發(fā)器CC4093。信號經(jīng)放大后再送入整形電路整形。環(huán)形振蕩器由雙4位寄存器CC4015來實現(xiàn)，其連線圖如圖1．1．6所示。如果采樣時間為1秒，顯示穩(wěn)定的數(shù)字為5秒，則可用6只D觸發(fā)器組成環(huán)形振蕩器，其輸入觸發(fā)信號是秒信號，其并行輸出Q1～Q6為順序脈沖，其電路原理圖和波形圖如圖1．1．5（a）和（b）所示。 （2）秒控制信號產(chǎn)生電路有了秒信號還需要形成秒控制信號，以便控制門電路在一秒鐘的采樣時間內(nèi)，記錄輸入信號的頻率。采用14位二進(jìn)制串行分頻器CC4060，外接石英晶體JN即可直接實現(xiàn)振蕩與分頻功能。從數(shù)字電路課中可知，振蕩器的頻率和穩(wěn)定度越高，形成的鈔信號就越準(zhǔn)確?？梢姡容^兩種方案可以得出結(jié)論，第二種方案比較合理、可行。如果采用石英晶體振蕩器產(chǎn)生脈沖振蕩信號，然后通過分頻便可獲得穩(wěn)定、精確的時基信號。，只要將輸入信號放大整形成為脈沖信號，即可直接測量出信號的頻率。所以，完成該設(shè)計任務(wù)至少可以有兩種方案。因為在以后各章的設(shè)計選題中，都將詳細(xì)地討論電路的安裝和調(diào)試方法，所以本節(jié)重點(diǎn)只討論電路預(yù)設(shè)計部分。課程設(shè)計還要求學(xué)生對設(shè)計的全過程作出系統(tǒng)的總結(jié)，寫出設(shè)計說明書。六、確定實際的總體電路通過電路調(diào)試和技術(shù)指標(biāo)的檢測，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求，即可確定所要設(shè)計的總體電路，并畫出實際的總體電路圖。前者還需要考慮電路的布局、制作專門的印刷電路板、焊接和組裝電路等，由于多種實際因素的影響，原來的理論設(shè)計可能要作修改，原來選擇的元器件需要調(diào)整或改變參數(shù)，有時還需要增加一些電路或器件，以保證電路能穩(wěn)定地工作。要求學(xué)生掌握電子電路的基本制作工藝和操作技能，運(yùn)用實驗的手段檢驗理論設(shè)計中的問題，運(yùn)用學(xué)過的知識指導(dǎo)電路調(diào)試和檢測工作，使理論與實際有機(jī)地結(jié)合起來，提高分析解決電路實際問題的能力。它是把理論設(shè)計付諸實踐，制做出符合設(shè)計要求的實際電路的過程。這種審查十分重要，以防在安裝、調(diào)試中損壞器件?？傮w電路圖畫出之后，還要進(jìn)行認(rèn)真的審查。所有的連接線要“橫平、豎直”，相連的交叉線要在交點(diǎn)上用圓點(diǎn)標(biāo)出。總體電路圖盡可能畫在一張圖紙上。總體電路圖應(yīng)按元器件國標(biāo)或部標(biāo)的規(guī)定以及電路圖的規(guī)范畫出。總體電路圖應(yīng)當(dāng)包括總體電路原理圖和實際元器件的接線圖。用計算方法得到的器件參數(shù)，還要按照元器件的標(biāo)稱值選取實用的元器件。每個單元電路的結(jié)構(gòu)、形式確定之后，需對影響技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)的元器件進(jìn)行計算。這就需要對總體方案作修